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云设计与制造
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第一章: 导言

1.1 动机和目标

1.2 基于云的设计和制造

1.3 基于云的设计和制造的最初挑战

1.3.1 基于云的设计中的挑战

1.3.2 基于云的制造的挑战

1.4 研究问题及假设

1.4.1 研究问题1

1.4.2 研究问题2

1.4.3 研究问题3

1.5 假设

1.6 基于云的组织设计和制造的潜在影响

1.7本论文组织

1.8摘要

第二章 文献概述

2.1 云计算

2.2 工程设计

2.2.1 工程设计中的通信与协作

2.2.2 通信和协作的社交网络分析

2.3 制造系统

2.3.1 制造的可扩展性

2.3.2 离散事件的仿真

2.4 学术界和工业界的云计算和制造进展

2.4.1 CBDM在学术界的进展

2.4.2 CBDM在工业界的进展

2.5摘要

第三章 一个基于云的设计概念框架制造

3.1 基于云的设计和制造的定义

3.2 CBDM的远景

3.2.1 CBDN的参考模型

3.2.1 CBDM的整体透视图

3.3 CBDM的特性和要求

3.4 比较CBDM与基于web和代理的设计和制造

3.4.1 计算架构

3.4.2 设计沟通

3.4.3 采购流程

3.4.4 信息和通信基础设施

3.4.5 编程模型

3.4.6 数据存储

3.4.7 业务模式

3.5 基于云的设计和制造场景

3.5.1 集成CBDM系统架构

3.5.2基于云的设计

3.5.3云计算制造

3.6 CBDM 的研究计划

3.7 摘要

第四章 基于云的设计和制造原型

4.1 DMCloud 概述

4.2 DMCloud的系统架构

4.3 DMcloud的工作流和服务

4.4 讨论

4.5 摘要


第五章 基于云的设计的建模与分析合作网络

5.1 基于云的设计

5.2 社交网络分析方法

5.2.1 测量领带强度

5.2.2 衡量社交网络

5.2.3 检测社区结构

5.3 应用实例

5.3.1 测量连接强度

5.3.2 测量社交网络和检测社区结构

5.3.3 结果的解释

5.4 潜在使用基于SNA的方法结合文本数据挖掘

5.4.1 进一步合作的一般触发条件

5.4.2假设应用场景的示例

5.5 摘要


第六章 基于云的制造的建模和分析网络

6.1 基于云的制造

6.2制造的可扩展性

6.3随机Petri网

6.3.1 基本Petri网

6.3.2 随机petri网

6.4使用SPN建模基于云的制造系统

6.4.1 问题制定

6.4.2 交付无人机的描述示例

6.4.3 SPN模型

6.5 SPN模型的性能分析

6.5.1基于定性属性的性能分析

6.5.2 基于定量的性能分析

6.6 规划制造可扩展性

6.7 摘要

第七章 结论

7.1 论文摘要

7.2假设评价

7.3捐款

7.4 未来的工作机会

附录A.1 实施例1 的索引评分

附录A.2 实施例2的索引评分

附录B。1 实施例1 的网络措施

附录B.2实施例2的网络措施

附录C地点说明

附录C过渡说明


表格列表

2-1 基于云的制造相关定义

2.2计算机辅助设计系统的演进

2.3制造系统的演变

2.3服务提供商将其提供服务

2.4 Iaas中的示例提供程序

2.5 Paas中的示例提供程序

2.6 Haas中的示例提供程序

2.7 SaaS中的示例提供程序

3.1 基于云的制造相关定义

3.2 CBDM概念参考模型中的参与者

3.3 CBDM概念参考模型的主要活动

3.4 关键特性和比较

3.5 CBDM系统的要求清单

5.1 用于改进设计沟通和协作的基于SNA的方法

5.2 Adamic和Adar指数得分

5.3 实例1中边数的灵敏度分析

5.4 组级示例1和2 的常规网络统计信息

5.5 实例1和2组级的中小学和聚类系数

5.6顶点(Actor)级别示例1和2 的顶点网络度量

6.1主要交付无人机组件清单

6.2交付无人机的简要说明

6.3 生产螺旋桨和众包电机的位置

6.4 生产螺旋桨和众包电机的转换

6.5 边界/安全性和活力

6.6 SPN仿真结果

6.7 新SPN模型中的位置

6.8新SPN模型中的转换

6.9 SPN仿真结果


1.1 Autodesk基于云的产品组合

1.2 Dassault systemes 开发的社交创新平台 SWYM

1.3 分布式和协作式设计环境

1.4 研究线路图

1.5 个人和设计团队间的信息共享

1.6 CBDM在各部门的潜在影响

1.7 论文摘要

2.1 Dassault系统产品的演变

3.1 CBDM概念参考模型

3.2 CBDM的整体视图

3.3 CBDM的信息流

3.4 CBDM系统的计算架构

3.5 设计通信

3.6 CBDM系统中RFQ的众包过程

3.7 CBDM系统中的信息化通信基础设施

3.8 无人机的云计算设计和制造

3.9集成CBDM系统的概念系统架构

3.10 基于客户评论的需求引导

3.11 交付无人机的设计概念

3.12 信息流可视化和社区检测

3.13 使用3D打印和注塑建立简化的无人机模型

3.14 使用3D打印制造无人机的螺旋桨

4.1 DMCloud系统的系统架构

4.2 DMCloud的工作流程

4.3 DMCloud门户的主菜单

4.4 DMCloud门户的设计和制造模块

4.5 DMCloud中的社交网络工具

5.1 工程设计过程中的信息流程

5.2 将设计网络建模为基于Adamic和Adar索引的社交网络

5.3 参与学生的地理位置

5.4 使用C_N_M算法的社区检测

5.5 使用C-N_M算法进行社区检测

5.6 在与3D打印相关的文本文档中博获关键字的标签云

5.7 案例1的社区检测

5.8 案例1后生成的标签云

5.9 情况2后的社区检测

5.10 案例2发生后为每个子组生成的标签云

5-11 情况3 发生后的社区检测

5-12 响应案例3的感应后社区检测

5-13 响应案例3 -137 感应后为组生成的标签云

6-1 基于云的制造工作原理

6-2 3DHub 如何进行本地3D打印

6.3 亚马逊对3D打印产品的试点项目

6.4 连接5轴浆服务提供商MFG.com

6.5 每个部件循环时间为60和40秒的制造配置

6.6 PN的基本构成块

6.7 可达性图

6.8 交付无人机

6.9 无人机的机械部件

6.10 无人机的电子部件

6.11 基于运动制造网络中的示例材料流程

6.12 现有制造系统的材料流程

6.13 世界3D打印服务社区的快照

6.14 构造螺旋桨和电机的简化示意图

6.15 用于建造螺旋桨和电机的材料流动建模的子SPN

6-16 用于建模整个制造系统的SPN

6.17 系统容量与运行长度

6.18 原始制造系统的实际容量与所需容量的关系

6.19 新制造系统的新SPN模型

6.20 新建的实际能力与所需能力


缩略语表

CBD / CBM / CBDM

基于云的设计/基于云的制造/基于云的设计和制造

CAD计算机辅助设计

CAE计算机辅助工程

CAM计算机辅助制造

DES离散事件模拟

DMCloud设计和制造云

HaaS硬件即服务

IaaS基础架构即服务

PaaS平台即服务

PNs Petri网

RFQs报价请求

RFID射频识别

RMS可重构制造系统

SPNs随机Petri网

SaaS软件即服务

SOA面向服务的架构

SNA社交网络分析



摘要

本论文的目的是提出一种新的设计和制造凡是,即基于云的设计和制造(CBDM),通过系统地定义其远景和关键特点,讨论其预期的好处,并解决设计协作和制造供应链网络的建模和分析

本论文中,涉及CBDM的以下挑战得到解决:

1,系统发展的概念,框架定义了技术架构,信息和通信流程,设计和制造过程,编程模型,数据存储和理想化CBDM系统的商业模式,

2,发展一直拥有可视化分布式和协同设计过程及测量得到新方法,在一个复杂和庞大的设计团队中介化优势,检测设计团体与共同的,设计兴趣或活动从基于云的设计(CBD),设置从社会网络投诉,

3,开发一种有助与识别潜力的新方法,确定基于云的制造可扩展性的制造瓶颈,制造(CBM)设置从制造网络的焦点。

具体来说,为了解决第一个挑战,一个详细的需求检查表来定义未来提出了CBDM系统,还确定了CBDM的关键特性,进一步澄清关键特征,

本文献进行分类在三个研究领域:

(1) 提出定义,整体构想,已经拥有应用CBDM场景的示例,(2)建模和分析拥有改进基于云的设计协作信息流,和(3)验证基于云的制造可扩展性


第一章 介绍

1.1 动机和目的

由于全球化,现代化的设计和制造活动是执行在日益分布的环境中,无论是中小企还是大型企业已经形成了复杂而分散设计协作和制造供应网络,要进行协同设置在分布式协同环境更加有效和高效制造,双方已经面临着较大的投资来开发运营和维护可靠性,可互操作性和可扩展性的ICT系统,如今,云计算的出现代表了ICT方式的根本改变系统的开发,交付管理和维护。

ICT行业已经从云计算显著收益,如通过按需自助服务,无处不在的网络接入,快速弹性,付费即用,和与位置无关的资源池。

类似在ICT行业,产品设计和制造业也在经历从传统的基于网络和代理的设计制造模式转变到基于云的设计和制造,通过一定多个核心业务功能到云平台。

在航天工业,波音已经外包了一下极重要的计算应用如作业调度到云计算服务商如亚马逊和微软。

波音公司也在推行使用开源的云平台Openstack部署其私有云系统,在汽车行业如(如报名大众奔驰和通用汽车)已经采用云计算技术,支持车辆和车辆的基础设施通信。BMW的云复杂自动驾驶系统使得车辆在车辆与道路基础设施见和附件车辆数据感知威胁和危害,避免或者减轻车辆碰撞,并规划高效和最佳路径,因此,我们可以设想,云计算有潜力改变我们的工作方式,其中企业在过去10年中协同软件和组件已经开发和融入ICT系统,并帮助促进产品开发团队沟通,协调和缩短合作的距离,传统的通信和协同工具包括电子邮件,传真,语言邮件,文本聊天,维基,网页出版后视频会议。

随着web2.0的发展,社交媒体提供了一个高度互动的设计协作平台,通过它用户可以创建讨论交换并修改用户生成的内容。

社交协作平台启用,企业收集和分析社会协作海量数据和整合这些数据转化为分布式协同的数字化产品开发流程。


利润,微软已经开发出的记忆云计算的社会协作服务如博客wiki书签活动社区共享文件即时通讯音频和视频聊天,并为企业创建在线会员,以价值最大化在商业获奖中的社会协作。通用电气(GE)宣布,已经与当地的汽车公司合作开发在线社交协作平台FirstBuild,从工程师科学家制造者设计师和爱好者的开源代码协同设计社区。FirstBuild旨在帮助改进现有的GE产品,确定市场需求,设计和原型下一代GE的产品。因此可以预见,越来越多的中小企业和大型企业的设计和制造将有必要制定类似的合作协作平台和利用现有的服务。

因此,本研究的动机是减少相关的时间和成本以维护信息化通信技术(ICT)基础设施的设计和制造的数字环境中,提供设计的同学和在分布式协同设计过程的协作,和使用快速变化的市场需求。

本文的目的是系统地定义了基于云的整体构想设计和制造(CBDM),包括它的主要特点和预期收益,并解决有关CBDM两个具体研究问题,包括建模和分析的设计协作和制造供应链网络。

1.2 基于云的设计与制造

基于云的设计与制造(CBDM) 指的是面向服务的产品开发模式,即消费者能够配置的产品或者服务,已经通过基础设施作为一个服务(IaaS)重新配置的制造系统,平台就是服务(PaaS),硬件就是服务(HaaS),软件就是服务(SaaS),响应迅速变化的顾客需求,在IaaS的模式,云服务提供商提供按需获取技术资源如虚拟机和云存储,在PaaaS的模式,云服务供应商提供云计算平台,如协作平台,变成和执行环境中的云计算,在HaaS模式,云服务提供商和消费者被企业,用出租和租赁生产设备如铣床和3D打印机,在SaaS模式,云服务消费者能够运用技术昂贵的应用软件如AutoCAD在远程安装和运行的软件在其本地计算机。

此外CBDM服务可以分成四个主要部署模式,公共云,私有云,混合云,社区云。在公共云,CBDM服务广大市民和通过互联网提供,在私有云,CBDM服务的设计和制造企业只在企业内部交付,一个CBDM系统的部署及支持或由内部或者第三方供应商管理。混合云是组合私有云和公共云,提供私人和公共的不是模式的好处,在社区云,CBDM服务从一定程度提供给多个有类似业务目标的社区。

CBDM的主要特征包括:分布式大型数据普遍存在的访问,高性能计算和技术的可扩展性,按需自助服务,基于云计算的社交协作,快速制造可扩展和按次付费使用,基于这些关键特征,未来的CBDM系统应提供如下功能特点:基于社交协作平台,基于云计算的分布式文件系统,一个开源的云计算,多租户价值,普遍存在的传感器编程价格网络,智能语义搜索引擎,和实时报价引擎。

CBDM与传统的分布和协同设计和制造从若干不同角度,包括计算架构,设计的通信和协作,采购流程,ICT基础设施,编程模型,数据和文件系统,以及商业模式,这些差异将在第3章描述。


1.3 在基于云的设计和制造初始调整

在CBDM最初的挑战是系统地定义一个概念框架,定义计算体系结构,信息和通信,设计和制造工艺,编程模型,数据存储,已经未来的商业模式CBDM系统,虽然有关CBDM几个定义最近一直提出,他们一直没有被普遍接受,此外,一些原型系统已经开发正在测试,然而,不论这些原型是不是真正的CBDM仍然是一个悬而未决的问题。因此,具体的研究问题要回答一下问题:

基于云的设计和制造(CBDM)被认为是设计创新一个新的设计范式和数字化制造还是仅仅酒瓶装新酒?

要回答这个问题,需要进行比较,共同CBDM的现有定义确定关键特性和需求清单,任何理想化CBDM系统以满足所定义,

为了充分掌握CBDM的机会广电和深度,CBDM被进一步分成他的两个对应:基于云的设计(CBD)和基于云的制造(CBM)

1.3.1 基于云设计的挑战

基于云的设计(CBD)是指利用云联网的设计模型计算,面向服务的架构(SOA),Web2.0(例如社交网站)已经语义Web技术,支持基于云的工程设计服务的分布式协作环境。一些公司已经开发出和提供选择CBD的重要组成部分


如AutoDesk提供一个基于云计算负责的工程软件组合,包括AutoDesk360,AurodeskPLM360,360样机,SIM360等待


使设计工程师能够查看,编辑共享AutoCAD的数字文件,如使用移动设备手机Pad等。








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