اصول اساسي طراحی و توليد مبتنی بر ابر
چشم اندازي برای CBDM
در این بخش چشم اندازي برای CBDM از دیدگاه ارائه خدمات، فرآیندهای عملیاتی، و مدل مرجع شرح داده ميشود. شکل 1 ارائه خدمات آینده را در محیط آرمانی CBDM به تصویر میکشد. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، هسته اصلی سیستم CBDM، سیستم مدیریت دانش (KMS) است که باعث ایجاد مخازن دانش مبتني بر داده و پایگاههای دانش ميشود. KMS میتواند به اشتراک گذاری دانش و منابع را در بین مصرف کنندگان و ارائه دهندگان خدمات به وسیله موتورهای جستجوي هوشمند و مکانیزم مذاکرات پرورش دهد. یک موتور جستجوی هوشمند به شناسايي ارائه دهندگان و مصرف کنندگان خدمات کلیدي كمك ميكند، اينکه ارائه دهندگان خدمات را بشناسند، ارائه دهندگان خدمات، تأمين كنندگان و مصرف کنندگان را بشناسند و مهمتر از همه آنكه چه منابع و اطلاعاتی را در اختیار دارند.
شكل 1. ارائه خدمات در CBDM (ويو و همكاران، a,b,c 2013)
پلتفرم مذاكراتي مستلزم یک سری از مکانیسمهای مذاکره است، به طوریکه هم مصرف کنندگان و هم ارائه دهندگان خدمات میتوانند راهكارهای بهینه توليد و طراحی را پیدا کنند (به عنوان مثال، حداقل هزینه و مدت زمان تحويل). علاوه بر این، CBDM متشكل از چهار مدل اصلی خدمات است:
· IaaS مصرف کنندگان را با دسترسی به زیرساختهای فناوری اطلاعات (به عنوان مثال، تجهیزات شبکه) و منابع محاسباتي (به عنوان مثال، سرور با کارایی بالا) تجهيز ميكند.
· PaaS مصرف کنندگان را با دسترسی به پلتفرمهاي محاسباتي تجهيز ميكند که ایجاد برنامه های کاربردی وب بدون نیاز به خریداري و نگهداری نرم افزار و زیرساختهای مرتبط با آن را مجاز ميداند.
· HAAS مصرف کنندگان را با دسترسی به سخت افزار تولیدي (به عنوان مثال، ماشین ابزارها، چاپگرهاي سه بعدي و ابزارهای سخت افزاری) تجهيز ميكند. HAAS به مصرف کنندگان خدمات اجازه ميدهد تا به جای سرمایه گذاری بر روی سخت افزار، آن را از ارائه دهندگان اجاره كنند.
· SaaS مصرف کنندگان را با دسترسی به نرم افزارهاي كاربردي تجهيز ميكند. SaaS به مصرف کنندگان خدمات، اين اجازه را ميدهد تا نرم افزارهای مهندسی را از طریق یک رابط مبتنی بر وب و یا كلاينت ضعيف، بدون نياز به خریداري مجوز کامل نرم افزار، اجرا كنند.
به طور خاص، PaaS پورتال وبي را براي خدمت به عنوان بخش جلویی سیستم CBDM فراهم ميكند. IaaS، Hass و SaaS به ترتیب زیرساختهای IT و منابع محاسباتی، سخت افزار تولیدي و نرم افزار كاربردي را براي خدمت به عنوان عقبه سیستم CBDM فراهم ميكنند. علاوه بر این، شکل 2 نشان میدهد که چگونه سیستم CBDM ممکن است از دیدگاه عملیاتی کار کنند. برای مثال، اگر مصرف کننده A تقاضايي را براي اعلام قيمت (RFQ) عرضه كند به منظور طراحي و ماشينكاري يك نمونه بلیسک توربین موتور جستجوي سیستم CBDM، فهرستی از ارائهدهندگان خدمات طراحی و ماشینکاری جایگزین را (به عنوان مثال، ارائهدهندگان B و C) مبتني بر مشخصات در RFQ برميگرداند. سپس این ارائه دهندگان خدمات طراحی، قیمت طرحهای خود را تخمین ميزنند و به RFQ پاسخ ميدهند.
شكل 2. ديدگاه عملياتي در CBDM (ويو و همكاران، a,b,c 2013)
بر اساس این نقل قولها و صلاحيتها (به عنوان مثال، تجربه ارائه دهندگان خدمات)، مصرفکننده خدمات، یکی از این ارائه دهندگان خدمات طراحی را برگزيند، که مدلسازی هندسی و ساختار و تجزیه و تحلیل حرارتی از طریق نرم افزارهاي CAD و FEA در ابر انجام ميدهد. هنگامی که یک طراحی دقیق، از جمله مدلهای دیجیتال سه بعدي و نقشههای CAD به پایان رسید، ارائه دهندگان خدمات تولیدي، زمانهاي ماشينكاري را با استفاده از ابزار برنامه ریزی مسیري و نرم افزار شبیه سازی در ابر برآورد ميكنند. بر اساس زمان ماشینکاری تخمین زده شده، نرخ نیروی کار ساعتی و حجم مواد، ارائه دهندگان خدمات تولیدي، هزینه های تولید و زمان تحويل را برآورد ميكنند و سپس از مصرف کننده A به RFQ پاسخ ميدهند.
علاوه بر فرآیند طراحی و توليد فوق، شکل 3 سطح بالايي از مدل مرجع مفهومی CBDM را تعریف میکند که شامل مجموعهای از بازیگران و توابع است. بازیگران عمده در CBDM شامل مصرف کنندگان ابر، ارائه دهندگان ابر، کارگزاران ابر و حاملان ابر است (NIST, 2011). مصرفکنندگان CBDM ممکن است به طور مستقیم خواستار خدمات ابري (به عنوان مثال، IaaS، PaaS، HaaS و SaaS) از ارائه دهندگان خدمات باشند. ارائه دهندگان ابر منابع تولید، دانش، پشتیبانی از تصمیم گیری، روابط مشتری و امنيت فیزیکی و مجازی را مدیریت ميكنند. همانگونه كه پیچیدگی يكپارچگي خدمات ابري افزایش میيابد، مصرف کنندگان ابر ممکن است خدمات ابري را به جای ارائه دهندگان ابر از کارگزاران ابر درخواست کنند. کارگزاران ابر، شخص ثالث کسب و کار هستندکه ميانجيگری خدمات، تجمع خدمات و داوري خدمات را انجام ميدهند. آنها طي مذاکرات به عنوان یک ميانجي بین مصرف کنندگان خدمات و ارائه دهندگان عمل میکنند. در ضمن، کارگزاران ابر به مصرف کنندگان خدمات در استقرار و يكپارچگي برنامه های کاربردی از چندين ارائه دهنده خدمات ياري ميرسانند. علاوه بر این، حاملان ابر به ارائه تجهیزات شبکه براي ارائه دهندگان و مصرف کنندگان ابر ميپرداند. حاملان ابر همچنین توافقنامه سطح خدمات (SLA) را بین ارائه دهندگان و مصرف کنندگان خدمات تعریف كردند.
شكل 3. مدل مرجع مفهومي CBDM (ويو و همكاران، a,b,c 2013)
2. CBDM = CBD + CBM
با توجه به تعریفی که در مقدمه این فصل ارائه شد، CBDM دارای دو شاخه است: CBD و CBM. CBD، به یک مدل طراحی مبتنی بر جمع سپاری اشاره دارد که اهرمی برای رایانش ابری، معماری سرویسگرا (SOA)، وب 2.0 (مثل، سایتهای شبکه های اجتماعی) و فناوریهای وب معنایی جهت حمایت از خدمات طراحی و مهندسی مبتنی بر ابر در محیطهای توزیع شده و مشارکتی محسوب ميشود. برای مثال، Autodesk که به Autodesk 123D توسعه داده شد، پلتفرمی است که به کاربران اجازه میدهد تا تصاویر اشیاء را به مدلهای سه بعدی تبدیل کنند، مدلهای سه بعدی را ایجاد یا ویرایش کنند و از طریق اینترنت نمونه های اولیه را بر روی یک چاپگر سه بعدی بسازند. 100kGrarages.com این امکان را فراهم میکند تا مصرف کننده، ارائه دهندگان واجد شرایط خدمات طراحی را بر اساس تخصص و نمونه طرحهای آنها در جامعه مجازی پیدا کند.
CBM به یک مدل تولید شبکه ای اشاره دارد که دسترسی مبتنی بر تقاضا را برای مجموعهاي مشترک از منابع تولیدی متنوع و توزیع شده به شکل موقت فراهم میکند، همچنین پیکربندی مجدد خطوط تولید را فراهم میکند که بهره وری را افزایش میدهد، سبب کاهش هزینه های چرخه عمر محصول میشود و اجازه بارگذاری منابع بهینه را برای پاسخگویی به آماده سازی تولید تقاضاهای متنوع مشتری میدهد. 3D Hubs یک مثال خوب از CBM است، که بزرگترین ارائه دهنده خدمات چاپ سه بعدی در اروپا است و با استفاده از مدل پرداخت به ازای هر استفاده، مصرف کنندگان خدمات چاپ سه بعدی را به ارائه دهندگان خدمات تولیدی زیادی در یک جامعه محلی، متصل میکند.
بر اساس چشم انداز CBDM، برخی از ویژگی های کلیدی CBDM، از جمله سلف سرویس مبتنی بر تقاضا، مقیاس پذیری سریع، ائتلاف منابع، و مجازی سازی، به شرح زیر خلاصه شده است:
• سلف سرویس مبتنی بر تقاضا: سیستمهای CBDM، ارائه و انتشار منابع مهندسی (مثل، نرم افزار طراحی، سختافزار تولید) را مبتنی بر تقاضاهای مورد نیاز برای کاربران فراهم میکند. ارتباط بین کاربران بر اساس سلف سرویس انجام میشود.
• مقیاس پذیری سریع: سیستمهای CBDM به کاربران اجازه میدهند تا سلولهای تولید، ماشین ابزارهای همه منظوره، اجزای ماشین (مثل، قطعات استاندارد و مونتاژ)، واحدهای جابهجایی اجسام و پرسنل (مثل، طراحان، مدیران و تولیدکنندگان) را به اشتراک بگذارند؛ برای پاسخ به نیازهای بازار که به سرعت در حال تغییر است.
• ائتلاف منابع: سیستمهای CBDM اجازه میدهند تا منابع طراحی و تولید ادغام شوند. منابع طراحی و تولید شامل سخت افزارهای مهندسی (مثل، لوازم جانبی، قالبها، و تجهیزات جابه جایی اجسام) و نرم افزارهای مهندسی (مثل، طراحی به کمک کامپیوتر و بسته های برنامه FEA) است. شبکه های حسگر بیسیم، كسب وضعیت و در دسترس بودن منابع تولید، تسهیل تخصیص منابع موثر و کارآمد و برنامهریزی.
• مجازی سازی: سیستم های CBDM کاربران را قادر میسازند تا از طریق مجازي سازی، بسته های نرم افزارهای مهندسی و منابع محاسبه و ذخیره سازی داده ها را از سخت افزار فیزیکی تفکیک کنند.
شهرام برزنی