大数据背景下模具行业信息共享平台构建研究

蒋爱荣 谢帮灵

【摘 要】本文阐述构建模具大数据信息共享平台的目的与意义，从模具技术的衍生数据资源、整合类型、整合规范性等论述模具技术的大数据资源整合思想，提出构建以数据查询、数据获取、数据打印、数据分析、数据归纳、信息示例、需求互动为主要功能模块，以计算方法、智能工具、专家系统、动态模拟等为特色功能模块的模具大数据信息共享平台，以向更多用户提供强大全面的数据服务，提升我国模具技术整体水平。

【关键词】大数据  模具技术  信息共享平台  构建

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）07C-0160-03

近年来，我国的模具生产制造水平得到了新的突破与发展，各种工业产品质量与性能大幅提升，成本持续下调，国际竞争力日益增强。当然，模具行业的发展瓶颈仍存，模具企业的技术水平参差不齐成为重大难题。如何能够更好地均衡各模具企业实力，提升国家整体工业化生产水平，是摆在人们面前的现实问题。大数据时代，模具企业在行业与市场竞争中所产生的数据呈几何增长态势，若模具行业能够将各种优势资源和不同数据信息进行整合，打造大数据背景下的模具信息共享平台，并将平台面向科研机构、大专院校等开放，让更多的群体可获取不同信息满足各自需求，才能实现更多技术理论与实践知识的共享与融合，才能更高效地提升我国模具技术整体水平。

一、构建模具大数据信息共享平台的目的与意义

（一）共享资源，助力中小模具企业。当前国内不少中小模具企业依然沿用传统模具生产方式，技术落后，研发力量不均衡，资源利用率低，产能低下，数据信息冗余，共享效能弱。利用大数据阶段的创新理念与技术，构建信息共享平台，重新武装中小模具企业的生产管理经营理念，培养现代化高效服务企业，各企业用户才能真正通过平台获得更有优势的信息资源，获得来自资金、技术等方面的支持，从而在模具设计开发、加工制造等工艺决策与服务方面有更出色的表现。

（二）集中优势，增加模具企业效益。借助大数据背景下的模具信息共享平台，企业用户的模具开发、设计、制造、加工等各环节的过程信息与成果数据更加透明。企业还能更好地把握消费市场需求从而针对性地扩大业务范围，投入资金与技术开展专业生产，让企业自身优势得到最大化发挥，成功在模具产品的全生命周期的不同环节上打造服务亮点，直接带动企业收获更多的利润增长点。

（三）引导教学，培养模具专业人才。大数据背景下的模具信息共享平台的开发应用，能够让更多的模具行业从业者在生产实践中掌握最新最全的模具信息。他们一方面在实践中验证各种信息的虚假真伪，另一方面也在不断上传自己的心得总结与实践经验，形成强大的教育资源，以帮助从业者不断深造，还可为相关院校的学生教育提供可靠的教学资源。

二、模具技术的大数据信息整合思想

模具工业中，企业在模具开发、设计、生产、运输、应用、维修等环节所需要的技术统称为模具技术，集机械设计与加工、电加工、热处理等专业技术和材料学、摩擦力学、润滑动力学、失效分析等特殊领域技术于一体。可见其知识点众多，数据信息量庞大，只有加强科学合理地整合，才能整合优化数据，为大数据背景下的模具信息共享平台构建奠定基础。

（一）模具技术的衍生数据资源。随着模具产品的积极问世和推广应用，模具技术数据信息实现了海量累积，能够为模具设计、加工、材料、热处理、润滑、失效分析等工作提供更多有价值的参考与数据支撑，是技术人员、企业主管、研究学者、学生等相关活动参与者客观需求的宝贵资源。总体来看，模具技术发展过程中衍生的数据资源具体梳理内容如表1所示。

（二）模具技术的衍生数据整合类型。常规的模具技术衍生数据主要类型涵盖数字、图像、表格、文本文档及其他等，其中数字或数学类的数据占比最大。数据的整合就是利用系统化、集成化的思想将较为分散的模具技术信息数据组合成整体，从而体现服务价值。以模具技术的模具设计资源结构为例，其产生数据内容如表2所示。

（三）模具技术的衍生数据整合规范性。大数据时代背景下，海量数据的汇聚过程变化重重，其中的信息真实性与有效性兼存在较大疑问。模具行业的技术数据，基本是在模具工业发展中不断积累并反复验证的重要学术研究成果与实践经验，这些数据自然是可靠、真实、有效的，这些数据能够为后续工作中新的数据处理提供合理基础。模具技术的衍生数据规范性，是由国家相关权威组织机构来负责管理的，从模具的设计、加工到材料、热处理、润滑和失效分析，所有资源都有严格把关。职能组织机构通过专业化的采集优选组合分析，形成具有可操作性的规范数据体系，从而能够在与模具相关的各类活动中发挥支持作用，也能够为数据信息的共享搭建安全环境。

三、模具技术的大数据信息共享平台构建研究

模具技术的大数据信息共享平台的构建，意在通过更精确的数据算法、更合理的数据架构、更高质量的数据内容，让所有平台用户都能便捷准确地掌握所需数据信息。

（一）平台模块架构与功能。本文拟建的信息共享平台主要功能模块以及特色化功能模块构架如图1所示。

图1中，查询功能应为平台实现信息共享服务的基本功能。而随着数据的增多，基于数据的获取、打印、分析、归纳等工作将使平台的信息共享服务更加健全与完善。特色功能模块使用大数据背景下的先进算法，形成更权威的专家系统与更高效的智能工具，让用户的应用变得更有效率。

（二）信息共享平台的功能展示。本文拟建的模具大数据信息共享平台具备以下基本功能。

1.释放计算机的数据处理功能优势，保障用户在检索查询数据信息时的便捷体验，保障用户所得数据的及时、准确、有效。

2.平台设计有在线模具设计指导功能，以大数据的汇聚分析构建专家数据库，重点处理用户在模具设计、加工、热处理等诸多工作中遭遇的实际问题。为降低精確数据可能造成的辅助失效现象，平台还建立咨询沟通机制，如图2所示。用户将一些典型难题上传至平台后，定期邀请一些行业专家来解答实际问题，同时平台将可行的解答指导方案作用于平台的完善与更新，以此为用户提供更出色的服务。

3.平台设置有用户共建功能。平台用户中一些具有模具技术经验的专业人士可及时与平台管理人员取得联系，就模具行业新技术、新工艺、新数据等内容通知平台，在互动交流中加强内容审核。若专业建议被证实正确且具有新意，则将立即收录至平台，更新平台数据库，促成平台的建设完善。用户共建功能关系图如图3所示。

四、模具大数据信息共享平台的特色功能模块设计

本文拟建的模具大数据信息共享平台，是面向全社会用户开放的专业平台，因此其中有关模具技术的内容类别广泛，技术辐射及覆盖面广。模具专业用户在平台上可通过各种基本功能获得所需数据，但非模具专业用户则可能受限于对专业知识的掌握不足，使得调用数据的过程较长，时间消耗较多，甚至不能取得实用数据。因此，本平台的建设充分考虑这一问题，提出了特色功能服务模块的设计概念，力求所有用户都能得到最佳数据服务。平台在提供模具精准科学数据的同时，主动整理归纳逻辑联系较突出的数据，以关联度极高的数学模型来实现数据的重组，并对数据知识库实施智能编程，完成对大数据的杂糅再创新。平台以计算方法、智能工具、专家系统、动态模拟等特色功能模块，向更多用户提供强大全面的数据服务，确保用户无使用缺憾。

（一）计算方法功能模块。该模块主动挖掘原有模具经验数据中的计算公式、数学模型等数据内容，重新梳理其中的共性特点，形成适用度更高的计算方法。利用计算机的强大逻辑与计算能力，计算方法的总结快速且有效，可减低传统工作模式中技术人员的出错率。功能模块在重组计算公式的过程中，还借助SQL server2000收录专业工具书中的可查参数，一旦用户提供已掌握的参数，模块就会根据所套用的公式在数据库中调用其中的某些特定参数因子，从而快速计算得到数据结果。一方面提供计算速度，免去查询参数的过程，另一方面确保了正确度。如计算模具的压力重心、计算不同类型模具形腔尺寸与零件实际尺寸偏差等问题都十分适用。

（二）智能工具功能模块。该模块体现大数据时代计算机的人工智能化，计算机直接代替技术人员梳理已有模具技术经验与实践数据，在对照分析、多点优化等过程中完成数据智能处理，加强人机交互操作，逐步简化原有复杂数据，降低用户的复杂数据运算困难。例如在热作模具材料以失效形式选材的工作中，我们已经知道谈及热作模具材料的失效形式，可分热疲劳、开裂、热磨损、坍塌失效。失效形式与模具工作温度、材料高温硬度、屈服强度、冲击韧性、热稳定性能、热疲劳性能等有关。因此，平台可以直接给出模具材料失效的经验判定公式，如对于热疲劳失效而言，其失效判定经验公式为T=8*rpl+4*cj+3*rw+2*qf+2*gy，其中rpl代表热疲劳性能的平均值;rw代表热稳定性的相对平均值;cj代表性能相对平均值;qf代表屈服强度的相对平均值;gy代表高温硬度的相对平均值。用户只需客观收集相关参数输入至平台，就能直接得到反映模具材料失效的相对计算数值，用户直接比较结算结果后优选出理想材料。

（三）专家系统功能模块。该模块指计算机通过大数据的存储、分析与类化，总结归纳出某领域专家的知识与经验集，并以模拟专家身份来调用各种知识与经验处理实际问题。模具行业同样有大量经验性的公式与数据可供生产使用，这些来自专家、技术能手的经验数据将积极录入共享平台中，并由平台完成精细加工，从而能够更好地作用于实际设计与生产任务中。

（四）动态演示功能模块。模具信息共享平台面向全用户开发，因此有必要增强界面的生动性，提高数据的演示活力，以此帮助用户在快速掌握数据的同时方便观摩模具工作的动态画面，系统性掌握模具相关技术理论与实践知识，因此动态演示功能模块的建设很有必要。该模块在海量数据包或集群中按照不同逻辑算法来处理运行，使得复杂数据变为具有生动性的动态画面，用户可直观地掌握模具工作状态，不同模具生产成形过程等信息。

动态演示的第一种形式是动画演示。如在设计冲裁模具任务中，已知模具二维结构图，由Solidworks软件将2D图转为3D图并生成装配图，平台利用计算机外显设置可将冲裁模模具结构以动画形式表现出来。借助Flash导入功能可直接导入Solidworks所成动画，并做好相关标识与注释并搭建链接后，就能在不同界面中互通切换，提高了内容关联性。动态演示的第二种形式是图表演示。共享平台的用户在检索查询数据时，有时因关键词模糊搜索会出现大量关联数据，例如简易搜索“材料回火稳定性”，出来的数据字符结果太多，这样给用户的使用带来一定的困难，而且多数用户并不能合理准确地找出不同数据之间的关联性。在图表演示功能下，特定控件将主动将不同数据建立直观关系图，让用户对系列数据的分析更加灵活，对数据选择的结果更加放心。

大数据背景下，建设信息共享平台是十分必要的。对于快速发展的模具行业而言，其技术数据大量累积，信息共享平台属于必然趋势。平台的建设应注重结合强大的计算机功能，时刻紧盯数据的可靠性与系统性，主动服务功能的开发与应用，加强各类用户的在线交流，为可行数据的共享搭建更多渠道，从而为我国模具技术进步与行业发展做出贡献。

【参考文献】

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[5]袁晓征.模具知识管理系统设计与开发[J].模具工业，2010（9）

【基金项目】广西高校中青年教师能力提升项目“工业4.0时代柳州汽车模具智慧智造协同制造研究”（2019KY1428）;广西教育厅科研课题“服务中小型模具企业的协同工作平台研制”（KY2015YB479）

【作者簡介】蒋爱荣（1984— ），女，广西百色人，百色学院机械工程系讲师，研究方向：机电一体化;谢帮灵（1975— ），男，广西柳州人，硕士，柳州城市职业学院讲师，研究方向：机电一体化专业。

（责编 黎 原）