3D 打印云平台体系架构与关键技术分析

　　摘. . 要：目前 3D 打印技术已经被搬上具有现代科技技术特色的云平台，共同构建了新技术体系架构，而基于云平台的 3D 打印资源也逐渐实现了对资源虚拟化与服务特征的有效匹配。本文中简单介绍了 3D 打印云平台的体系架构内容，并详细介绍了 3D 打印云平台体系架构中的关键技术要点。

　　关键词：3D 打印云平台；体系架构；关键技术；资源虚拟化；服务特征匹配新 3D 打印云平台体系架构中包含了 3D 打印技术与云技术，二者能够实现 3D 打印资源的虚拟化优化，并与相关服务内容相匹配，采用 XML 资源描述模板构建 3D 打印资源虚拟化技术体系，以追求达到 3D 打印服务优选匹配过程。想要深入了解该技术平台，还必须首先明确云制造与 3D 打印云平台的基本体系架构。

　　1 云制造与 3D 打印云平台基本体系架构

　　1.1 云制造

　　云制造是专门面向高效低耗服务具有基础知识内涵的网络化智能制造新模式，它能够实现对各类制造资源与能力内容的虚拟化与服务化优化，同时对资源进行统一集中形成一套完善的智能化管理模式，追求一种可符合用户需求的按需制造生产模式。在当前，云制造模式已经逐渐向3D模具行业领域发展，完全应用于3D打印领域，构建了基于资源自由自主接入以及高效调度的 3D 打印云平台。新平台专门实现了对分散 3D 打印资源与能力指标的有效融合，构建了体量庞大的虚拟资源池。在这一资源池中，平台可高效实现资源管理与调度调整，同时提升对闲置资源的有效利用率，在追求实现最大化用户服务的同时也将寻租成本最小化，体现云制造的鲜明特色价值 ［1］ 。

　　1.2 3D 打印云平台基本架构

　　传统云制造平台的基本架构为多层架构，具体来说它就包含了 5层，分别为用户层、接口层、服务资源层、虚拟资源层以及 3D 打印层。就以 3D 打印层为例，它属于 3D 打印云平台基本架构中的资源顶层，专门提供各种与 3D 打印相关的硬制造与软制造资源内容。目前的 3D 打印云平台都会根据用户需求动态组合建立平台，围绕资源供应构建全新云服务平台，而用户则可按照自身需求获得更多性价比较高的服务内容，建立资源监控体系。针对某些出错节点，服务平台可有效调用云平台容错机制实施针对性补救，确保服务过程信息真实反馈到用户群体中，全方位提升用户应用平台服务体验 ［2］ 。

　　2.1 3D 打印云平台的关键技术实践应用

　　3D 打印云平台中的关键技术内容丰富，在平台实践应用中可实现技术内容各尽其能，下文就简单介绍了 3D 打印资源虚拟化、服务职能匹配两项关键技术内容的实践应用。

　　2.2 3D 打印资源的虚拟化技术实践应用

　　在当前十分流行的云制造环境中，资源虚拟化技术的应用极为广泛，在 3D 打印云平台领域中也应用到了这一资源虚拟化技术内容，它主要针对云制造下的制造资源进行虚拟化描述，提出了基于资源本身应用的知识建模方法体系，同时构建了一套 OWL-S 本体扩展模型。

　　客观讲，就当前 3D 打印资源领域的虚拟化技术实践应用还并不成熟，但不可否认 3D 打印资源确实是充满了多样性与异构性等特征的，所以应该考虑采用 XML 资源描述模板追求实现 3D 打印资源虚拟化，如此便可构建不同形式、不同内容的资源描述模板，为用户调用各种资源、完成资源虚拟化转化提供便捷空间。在构建 3D 打印虚拟化模板过程中，需要明确 3D 打印资源种类是十分丰富繁杂的，因此必须提前从各类资源中提取有效的公共属性信息，基于这些信息客观反映模型构建需求，为 3D 打印资源建立描述模型，其所构建的模型就应该如下：

　　3DPR=（BasicInfo/FunctionInfo/ApplyInfo/StatusInfo/QoSInfo）［3］在 模 型 中，BasicInfo 代 表 3D 打 印 资 源 的 基 本 信 息，而FunctionInfo/ApplyInfo/StatusInfo/QoSInfo分别代表了资源功能属性、应用、状态、服务质量信息内容。3D 打印平台可将上述模型中的五元信息整合起来进行统一描述，这就体现了模型构建的应用价值。就以模型中的 QoSInfo 模型为例，它的模型表示如下：

　　QoSInfo=（Reliability,Quality,Response）

　　［4］

　　它客观具体描述了打印设备的应用安全可靠性、质量水平以及响应速度，提供了丰富的服务质量信息内容，它与其它四元信息模型、XML 文档联合建立具有跨平台能力的 3D 打印资源结构化文档，新文档所具备的可读性与可拓展性属性非常明确，可实现对上述所描述模型内容的有效优化与封装。用户可随时请求将 3D 打印资源接入到云平台体系中，以确保合理调用相应的 XML 资源描述相关信息内容，在审核通过后创建 XML 文档实例，进而完善形成虚拟化资源并付诸实践应用。

　　2.3 3D 打印资源的智能匹配技术实践应用

　　在云制造环境下，合理运用各种服务匹配技术是必然的，基于3D 打印服务中的无时序、小批量特征就可构建基于打印服务匹配的多层次算法。例如可针对打印服务状态与功能属性匹配选择资源内容，同时分析打印服务成本与服务质量内容，总体来说就是实现对 3D 打印资源的初选与优选，以便于展开智能匹配技术实践应用过程 ［5］ 。

　　首先是初选，主要是结合用户需求信息如时间、成本信息分析用户当前实际状态，了解信息资源功能属性，从数据库中筛选出可用于完成任务内容的 3D 打印资源，建立可满足用户需求的 3D 打印资源初选集合。

　　其次是优选，优选在初选基础之上建立优选集合。新的优选集合可基于指标评价熵中的算法实现对优选成本、时间以及服务质量的多指标评估考察，进而将最终最优秀的服务方案提供给用户，帮助用户高效率完成指定工作任务。

　　例如在电动车模型打印任务项目中，就涉及到 3D 打印资源的任务初选与优选问题，在充分利用 3D 打印智能匹配技术过程中，通过初选获得10个以上的候选服务模型，再对候选服务模型的时间成本、服务质量等等数据内容进行分析，最后给出具体的服务匹配方法计算流程，获得归一化矩阵就可分析得出成本、时间与服务质量各项权重内容，建立规范化的 3D 打印云平台资源内容规范化矩阵，再结合综合评价指标对不同候选服务内容实施有效排序，选择最佳候选服务资源智能匹配给拥有各种需求的各个用户 ［6］ 。

　　总结：

　　在打造 3D 打印云平台体系架构过程中，需要深度研究其资源虚拟化与服务匹配的关键技术内容，确保构建基于 3D 打印资源的多元化描述模型，成功应用到 3D 打印资源的异构性与多样性特征。同时利用 XML 资源描述模板对资源虚拟化内容进行分析整合，追求构建拥有成本、时间、服务质量三大指标的优选参考方案，最终为用户匹配最优秀的 3D 打印云平台服务内容。上述内容也是本文研究的核心要点所在，希望在未来能够对3D打印行业领域发展提供有价值参考。

　　参考文献：

　　［1］陶磊 , 伊籍 , 金芳 . 共享经济下的 3D 打印云平台研究 [J]. 科技创新导报 , 2020, v.17;No.522(18):231-232.

　　［2］程元 , 盛步云 , 张成雷 . 云制造环境下 3D 打印设备资源优选方法 [J]. 机械设计与制造 , 2019, 336(02):102-106.

　　［3］马绮丽 . 共享经济模式下的 3D 打印云平台运营初探 [J]. 电脑迷, 2018, 000(031):19-20.

　　［4］周昕瞳 , 刘振星 , 刘昌俊 . 3D 打印在催化和吸附材料制备领域的应用 [J]. 化工进展 , 2019, v.38;No.328(01):523-535.

　　［5］王森 , 张洪兵 , 原静 , 等 . 3D 打印整体复制技术在脑动脉瘤手术治疗中的应用 [J]. 中国临床神经外科杂志 , 2020, v.25(01):27-29.

　　［6］王晶 , 冯殿鹏 , 刘畅 , 等 . 结合云平台的 3D 打印骨外科教学 [J].

　　教育现代化 , 2019, v.6(75):101-105.