3D打印云服務平臺的體系架構研究

1、    3d打印云服務平臺的體系架構研究    劉金摘 要：近年來，3d打印技術獲得了迅速的發(fā)展，且廣泛的應用于工業(yè)、醫(yī)療、教育等領域，已成為實現(xiàn)產品定制化服務的重要推動力。在當今的互聯(lián)網時代，制造業(yè)正朝著大規(guī)模定制化的方向邁進，本文據(jù)此對3d打印云服務平臺的體系架構展開研究，首先對3d打印云服務平臺進行了概述，接著重點探討了平臺的體系架構及其關鍵技術。關鍵詞：3d打??；云服務平臺；體系架構：tp391.73 ：a ：1671-2064（2018）06-0045-013d打印技術，是一種通過材料堆積實現(xiàn)產品快速成形的數(shù)字化技術。當前，3d打印已應用于多個

2、行業(yè)領域，但大部分都處在分散的狀態(tài)，如果能夠將相關設備有效的配置到供應鏈之中，產品的生產效率及技術水平必將得到快速的提升。近年來，許多科技企業(yè)都在以互聯(lián)網技術為基礎創(chuàng)建3d打印共享平臺，使人們的設計想法迅速轉化為產品?？梢哉f，3d打印云服務平臺為產品的大規(guī)模定制提供了關鍵技術上的支持。首先，個性化的產品可通過網絡技術進行表達；其次，眾多3d打印設備可實現(xiàn)共享，進而形成一個便捷、高效的定制服務平臺。雖然當前已經出現(xiàn)了多種形式的云服務平臺，但仍處于起步階段?；诖?，本文就3d打印云服務平臺的體系架構進行研究。1 3d打印云服務平臺概述3d打印云服務平臺，是集合了3d打印技術、互聯(lián)網技術以及大數(shù)據(jù)等

3、新型技術手段，來滿足人們多樣化的定制需求的云服務平臺。其中，匯集了普通用戶、設計人員、服務商等多個群體，逐步形成一個具有較強開放性的產業(yè)生態(tài)圈。普通用戶能夠在該平臺上選取符合自身需要的3d模型，或者利用平臺上提供的軟件工具進行個性化的產品設計，或者是在平臺上尋找專業(yè)設計人員為自己提供產品設計服務。設計人員則可以在平臺上公開展示自己的個性化創(chuàng)意，如果有人購買則可以獲得一定的收益，還可以及時的與用戶進行溝通，對產品創(chuàng)意進行進一步的完善。服務商則利用3d打印技術生產出用戶需要的各種產品，并在用戶需要時發(fā)送到他們手中。2 3d打印云服務平臺的體系架構2.1 資源層該層主要實現(xiàn)資源上的匯集，包括生產服務

4、商、設計人員、金融服務、配送服務等眾多資源，將它們集中到公共的服務平臺上，提供各種資源的支持，實現(xiàn)從用戶需求，到產品設計，再到產品制造，直至配送服務的完整過程。2.2 基礎支撐層該層是位于硬件層上部的基礎層，主要實現(xiàn)基礎支撐服務。相關平臺需應用iaas（基礎設施即服務）的設備管理模式，為云平臺提供運行所需要的特定環(huán)境。2.3 平臺集成運行環(huán)境層該層對于平臺的運行起到了非常關鍵的作用，能夠有效地確保平臺的穩(wěn)定安全運行。3d打印云服務平臺具有對相關集成環(huán)境進行控制與管理的基本工具集。2.4 持久化服務層該層處在數(shù)據(jù)庫與模型對象之間。3d打印云服務平臺對相關數(shù)據(jù)進行持久化的服務，應用持久化中間件等形

5、式對各類參數(shù)、邏輯流程實現(xiàn)持久化存儲，為其中的數(shù)據(jù)庫服務對象提供相應的編程接口，進行相關操作，比如讀、寫或者是更改某些數(shù)據(jù)。2.5 引擎層為實現(xiàn)高效的服務，云服務平臺需研究多種性能的引擎，為相關管理工具的開發(fā)提供技術上的支撐。各引擎要進行合理的劃分，原則上基于高內聚、低耦合的特點，并盡可能的考慮到云平臺的特性（還有云計算、云存儲等），可以實現(xiàn)以服務集的形式為上層提供快捷的服務支持。主要涉及到3d設計、產品預覽、產品檢測與修復、交易結算、服務管理等方面。2.6 工具層3d打印云服務平臺，為用戶群體提供方便的人機交互服務，不斷改善平臺技術，提高其可用性及功能性，全面支持各類資源與用戶需求的注冊、發(fā)

6、布、查找、匹配等，以及用戶管理、信用評估和社區(qū)構建等，涉及到產品設計工具、云打印工具、需求發(fā)布工具、產品選購工具等。2.7 訪問層該層主要實現(xiàn)用戶與平臺的交互操作。3d打印云服務平臺，實現(xiàn)了多類型終端的快速接入，同時還實現(xiàn)了對多類型終端的有效兼容，終端可包括：傳統(tǒng)上的電腦終端，發(fā)展越來越快的移動終端，以及專用性終端等。2.8 用戶層該層能夠直接的面對用戶，并為用戶提供服務。云服務平臺需設計好用戶層的功能，以為用戶提供便捷的訪問服務，以及注冊服務?？梢哉f，用戶層是用戶與平臺間進行信息互動的重要窗口。3 關鍵技術3.1 個性化定制服務隨著經濟社會的發(fā)展，人們的生活條件得到了顯著的改善，在文化生活、

7、日用產品等方面有了越來越個性化的需求，因此，個性化定制服務是3d打印云服務平臺的一項極為關鍵的技術。該技術要求在不同產品的個性化定制階段、不同類型之間實現(xiàn)協(xié)同運作，需要提供良性的運營管理模式，需要實現(xiàn)從用戶需求，到產品設計，再到產品制造，直至配送服務的完整過程，進而探尋建立“互聯(lián)網技術與3d打印技術相結合”的創(chuàng)新型模式。3.2 交互式3d創(chuàng)意設計交互式3d創(chuàng)意設計是3d打印云服務平臺的另一項關鍵技術。在線的交互式3d設計，需要實現(xiàn)對網絡系統(tǒng)、移動系統(tǒng)等多類型接入形式的支持，能夠實現(xiàn)以下功能：產品外觀設計、優(yōu)質材料選擇、色彩及紋理設計、數(shù)學建模、協(xié)作式設計、效果的預覽與展示等，從而將多樣化的需求

8、與個性化的創(chuàng)意轉化為實際的產品。3.3 知識產權的自動保護通過高速發(fā)展的互聯(lián)網技術，可選擇分散的3d打印服務商來進行3d產品打印，但當前存在著缺乏知識產權保護的問題。3d產品數(shù)據(jù)在開放性的傳遞過程中，非常容易被人竊取，這必然會給設計人員造成無法彌補的損失；而且，將設計信息發(fā)送給生產服務商后，也有可能被其非法打印或擴散。因此，應努力實現(xiàn)知識產權的自動保護，通過研究基于3d打印的數(shù)據(jù)保護技術，構建模型數(shù)據(jù)的自主保護機制，從而有效的保護產品設計人員的利益，同時也能更好的保持設計人員的創(chuàng)作熱情。3.4 大數(shù)據(jù)交易管理技術互聯(lián)網時代下，3d打印技術在多個行業(yè)領域獲得了廣泛的應用，也不斷的調動著人們的創(chuàng)作

9、激情，相關的產品創(chuàng)意呈現(xiàn)出爆炸式的増長趨勢。面對海量的數(shù)據(jù)信息，如何才能對其進行優(yōu)化管理，從眾多數(shù)據(jù)當中獲得最有價值的部分，并將所得結果迅速傳送給用戶；此外，怎樣才能對海量的創(chuàng)意產品進行性能上的評估、交易估價等，這都要用到大數(shù)據(jù)交易管理技術，這也是未來需努力研究的一項關鍵技術。3.5 分布式3d打印服務技術3d打印云服務平臺，將分散在各地的3d打印資源通過互聯(lián)網技術聯(lián)系起來，構成一個具有全球化特點的分布式3d打印環(huán)境，從而實現(xiàn)了更大程度上的社會化制造。分布式3d打印服務技術，就是探索的如何高效的管理和分配具有分布式特點的3d打印制造服務，主要涉及到動態(tài)監(jiān)測、資源匹配以及智能排布等技術。4 結語

10、隨著科學技術的飛速發(fā)展，3d打印技術在眾多行業(yè)領域獲得了廣泛的應用，為提升相關產品的生產效率及工藝水平，許多企業(yè)都在創(chuàng)建以互聯(lián)網技術為基礎的3d打印平臺。作為互聯(lián)網技術與3d打印等先進技術結合的產物，3d打印云服務平臺為產品的大規(guī)模定制提供了重要的支持。一方面，可通過網絡技術表達更具個性化的產品；另一方面，3d打印設備的匯聚可形成一個便捷化的定制服務平臺，進而滿足人們不斷增長的個性化需求，在未來有著很好的發(fā)展前景。它使用戶享受到更加豐富的產品服務，甚至自己動手設計想要的產品；同時，也提高了企業(yè)的生產效率，推動傳統(tǒng)制造業(yè)向著定制服務轉型。此外，通過多種資源的匯集，也帶動了產品設計、材料研發(fā)、物流服務等眾多產業(yè)的發(fā)展。未來通過更加深入的研究和應用，可實現(xiàn)3d打印云服務平臺的進一步完善，從而為國民經濟的發(fā)展提供創(chuàng)新支持。參考文獻1呂耀，聶艷明，符杰.基于ssh的3d打印云服務平臺系統(tǒng)設計與實現(xiàn)j.現(xiàn)代工業(yè)經濟和信息化，2017（16）：56