CN107102829A - 一种3d打印制造平台的排产方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D打印制造平台的排产方法和系统，在获取一个订单的用户3D打印要求后，搜索满足用户3D打印要求与3D打印设备之间约束关系的3D打印设备，进而从搜索出的3D打印设备中选择满足最优条件的最优3D打印设备，将最优3D打印设备加入排产队列，并向其推送G代码加工文件；约束关系包括3D打印设备满足用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、3D打印设备打印完成时间满足3D打印要求的时间约束关系和3D打印设备打印费用满足3D打印要求的费用约束关系；最优条件为打印时间或打印效率最优。这种从大量分布式3D打印设备中根据约束条件选取最优3D打印设备来进行排产的方式，实现了对定制订单的智能排产。

Description

一种3D打印制造平台的排产方法和系统

技术领域

本发明属于3D打印制造技术领域，具体地说，是涉及一种3D打印制造平台的排产方法和系统。

背景技术

3D打印技术，又称增材制造技术，是一系列快速原型成型技术的统称，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术相比传统制造工艺的优点在于可以利用数字模型文件直接制作实体，这大大降低了制造门槛，使得具有任意复杂结构的产品都能够用3D打印技术直接制造出来，特别适合于个性化产品制造和定制服务。

当前，众多的3D打印设备逐渐应用到医疗、汽车、教育、建筑等社会生活各个领域，但是大多数应用仍然局限在制造新产品研发过程中的原型样机。近年来，一些新兴公司提供了一种以互联网为基础的3D打印设备共享平台，将分散、闲置的3D打印设备资源集合起来，基于互联网实现共享和在线调用，实现一个全球化的、快速响应的分布式3D打印生产环境，使得人们能够将定制想法快速变成实际产品。

但是，在实际应用这种分布式3D打印设备共享平台时，针对用户订单如何在联网的众多3D打印设备中选取最优的3D打印生产服务，来进行供需服务匹配和智能化排产，从而在不影响设备工作的情况下远程完成打印文件的队列传输，真正实现3D打印智能化、自动化生产还缺乏有效的处理方法。

发明内容

本申请提供了一种3D打印制平台的排产方法和系统，实现了分布式3D打印共享平台订单的智能化排产。

为实现上述技术效果，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种3D打印制造平台的排产方法，包括：获取一个订单的用户3D打印要求；搜索满足所述用户3D打印要求与3D打印设备之间约束关系的3D打印设备；从搜索出的3D打印设备中选择满足最优条件的最优3D打印设备；将所述最优3D打印设备加入排产队列；其中，所述约束关系包括所述3D打印设备满足所述用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、所述3D打印设备打印完成时间满足所述3D打印要求的时间约束关系和所述3D打印设备打印费用满足所述3D打印要求的费用约束关系；所述最优条件为打印时间或打印效率最优。

进一步的，所述约束关系还包括所述3D打印设备地理位置在所述3D打印要求设定的范围内的位置约束关系；和/或，所述约束关系还包括所述3D打印设备的服务口碑在所述3D打印要求设定的服务口碑范围内的服务约束关系。

进一步的，在将所述最优3D打印设备加入排产队列之后，所述方法还包括：获取所述最优3D打印设备的打印数据格式；按照所述打印数据格式加工3D打印模型数据为G代码加工文件；向所述最优3D打印设备发送所述G代码加工文件。

进一步的，在获取一个订单的用户3D打印要求之前，所述方法还包括：判断定制的3D 打印模型是否为可拆解的装配体；若是，将所述3D打印模型对应的3D打印模型数据拆分为多个子3D打印模型数据包；其中，每个所述子3D打印模型数据包对应一个独立的拆解部件；基于打印材料、打印精度和/或加工尺寸对所述多个子3D打印模型数据包分类；针对每个分类建立一个订单。

进一步的，在向所述最优3D打印设备发送所述G代码加工文件之后，所述方法还包括：接收所述最优3D打印设备反馈的打印信息。

提出一种3D打印制造平台的排产系统，包括3D打印定制云平台和与所述3D打印定制云平台互联的多个3D打印设备；所述3D打印定制云平台包括用户3D打印要求获取单元、搜索单元、择优单元和排产单元；所述用户3D打印要求获取单元，用于获取一个订单的用户3D打印要求；所述搜索单元，用于搜索满足所述用户3D打印要求与3D打印设备之间约束关系的3D打印设备；所述择优单元，用于从搜索出的3D打印设备中选择满足最优条件的最优3D打印设备；所述排产单元，用于将所述最优3D打印设备加入排产队列；其中，所述约束关系包括所述3D打印设备满足所述用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、所述3D打印设备打印完成时间满足所述3D打印要求的时间约束关系和所述3D打印设备打印费用满足所述3D打印要求的费用约束关系；所述最优条件为打印时间或打印效率最优。

进一步的，所述3D打印定制云平台还包括约束关系建立单元；所述约束关系建立单元，用于建立所述约束关系；其中，所述约束关系还包括所述3D打印设备地理位置在所述3D打印要求设定的范围内的位置约束关系；和/或，所述约束关系还包括所述3D打印设备的服务口碑在所述3D打印要求设定的服务口碑范围内的服务约束关系。

进一步的，所述3D打印定制云平台还包括打印数据加工单元和打印数据发送单元；所述打印数据加工单元，用于获取所述最优3D打印设备的打印数据格式；按照所述打印数据格式加工3D打印模型数据为G代码加工文件；所述打印数据发送单元，用于向所述最优3D打印设备发送所述G代码加工文件。

进一步的，所述3D打印定制云平台还包括订单分类单元；所述订单分类单元，用于判断定制的3D 打印模型是否为可拆解的装配体；若是，将所述3D打印模型对应的3D打印模型数据拆分为多个子3D打印模型数据包；其中，每个所述子3D打印模型数据包对应一个独立的拆解部件；基于打印材料、打印精度和/或加工尺寸对所述多个子3D打印模型数据包分类；针对每个分类建立一个订单。

进一步的，所述3D打印定制云平台还包括反馈信息接收单元；所述反馈信息接收单元，用于接收所述最优3D打印设备反馈的打印信息。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的3D打印制造平台的排产方法和系统中，根据用户在3D打印定制云平台定制的订单，从中获取订单的用户3D打印要求，例如打印尺寸、打印材料、打印精度、打印时间要求、打印费用要求等；根据用户3D打印要求，在与3D打印定制云平台互联的多部3D打印设备中去搜索符合约束条件的3D打印设备，这里的约束条件包括3D打印设备满足用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、3D打印设备打印完成时间满足3D打印要求的时间约束关系和 3D打印设备打印费用满足3D打印要求的费用约束关系；在搜索到满足这些约束的3D打印设备后，从中按照最优条件选择最优3D打印设备作为最终排产的设备，将其加入排产队列中；并根据最优3D打印设备的打印数据格式加工3D打印模型数据为G代码加工文件，并自动向最优3D打印设备推送该G代码加工文件，使得最优3Ｄ打印设备接收后，按照自身打印队列中添加的打印任务逐一进行打印。这种从大量分布式3D打印设备中根据约束条件选取最优3D打印设备来进行排产的方式，实现的是对定制订单的智能排产；根据最优3D打印设备的打印数据格式加工G代码加工文件并自动推送的方式，能够有效提高3D打印设备的运行效率，减少设备的空机率和自动化生产。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本申请提出的3D打印制造平台的排产方法的方法流程图；

图2为本申请提出的3D打印制造平台的排产系统的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请提出的3D打印制造平台的排产方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤S11：获取一个订单的用户3D打印要求。

这里的订单，为用户基于3D打印定制云平台，根据提供的3D打印模型、或自行设计的3D打印模型、或者网购的形式等确定了需要定制的3D打印模型之后，请求3D打印定制云平台共享的分布式3D打印设备来打印而形成的打印订单。

步骤S12：搜索满足所述用户3D打印要求与3D打印设备之间约束关系的3D打印设备。

这里的约束条件，为3D打印设备满足3D打印要求的条件，3D打印要求包括但不受限于加工尺寸、打印材料、打印精度、打印时间、打印费用、3D打印设备的位置、3D打印设备的服务口碑等等，基于此，本申请实施例中，必选的约束条件包括3D打印设备满足用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、3D打印设备打印完成时间满足3D打印要求的时间约束关系和3D打印设备打印费用满足3D打印要求的费用约束关系；3D打印参数匹配约束包括加工尺寸D、打印材料M和打印精度P；则约束关系可以表示为：D∈Da、M∈Ma、P≤Pa、T≥Ta、以及C≥Ca，这其中，D、M、P、T和C分别代表用户3D打印要求中的尺寸要求、打印材料要求、打印精度要求、打印时间要求和打印费用要求，Da、Ma、Pa、Ta和Ca为3D打印设备能够实现的加工尺寸、能够使用的打印材料、能够实现的打印精度、打印需要花费的时间预算和打印需要花费的费用预算。本申请实施例中，还包括一些可选的约束条件，例如3D打印设备地理位置在3D打印要求设定的范围内的位置约束关系；又例如， 3D打印设备的服务口碑在3D打印要求设定的服务口碑范围内的服务约束关系等等；服务约束关系可以是根据打印服务历史评价得出的一个动态的累计参数。

这里的打印需要花费的时间预算和打印需要花费的费用预算，为根据订单的3D打印模型的尺寸、打印材料和打印精度等参数估算出来的。因此，在用户下订单之前，与3D打印定制云平台互联的所有3D打印设备，需要将自身能够实现的打印尺寸、打印材料、打印精度、以及针对不同打印尺寸、打印材料和打印精度所能够完成一个产品模型的打印时间、打印费用等上报给3D打印定制云平台存储使用，在获取了用户3D打印要求之后，3D打印定制云平台则根据用户3D打印要求搜索满足约束条件的3D打印设备。或者，还可采取如下方式进行搜索：在获取了订单的用户3D打印要求后，将打印尺寸、打印材料、打印精度等参数分别发送给每一部3D打印设备，由各个3D打印设备根据自身情况首先判断是否满足这些参数要求，若满足，再根据这些参数要求计算出打印需要花费的时间预算和打印需要花费的费用预算，然后上报给3D打印定制云平台，3D打印定制云平台则收集汇总这些上报信息的3D打印设备。

打印需要花费的时间预算Ta为3D打印设备处理3D打印模型数据的时间、3D打印设备可以开始加工的时间或排队需要等待的时间、实际打印时间和物流配送时间之和；打印需要花费的费用预算Ca为打印生产成本、打印人工成本、物流成本和其他成本之和，这里的打印生产成本包括但不受限于打印材料费、设备折旧费用、厂房水电费用等等，其他成本包括但不受限于产品包装费用、产品加急费用等等。

步骤S13：从搜索出的3D打印设备中选择满足最优条件的最优3D打印设备。

在多个3D打印设备中，满足约束条件的3D打印设备可能不限于一个，则根据最优条件限制，将订单排产给最优3D打印设备。

这里的最优条件为打印时间或打印效率最优；所谓最优，可以是打印时间最短或打印效率最快、或者用户指定的特定时间内、或者用户指定的价格范围内、或者用户指定的生产位置等等，本申请实施例不予限制。

步骤S14：将最优3D打印设备加入排产队列。

选取出最优3D打印设备之后，将该最优3D打印设备加入排产队列中，并执行步骤S15：获取最优3D打印设备的打印数据格式，按照打印数据格式加工3D打印模型数据为G代码加工文件。

根据最优3D打印设备支持的数据格式生成可直接用于生产打印的G代码加工文件。

步骤S16：向最优3D打印设备发送G代码加工文件。

在生成最优3D打印设备支持打印的G代码加工文件后，将该G代码加工文件主动推送给该最优3D打印设备，不管该最优3D打印设备是否正在执行其他的订单打印，最优3D打印设备在接收到该G代码加工文件后，将其添加到打印队列中，在当前打印任务完成后开始该G代码加工文件对应订单的打印，或者在当前空任务状态下即可执行该G代码加工文件对应的订单打印；这种自动推送G代码加工文件的方式，能够减少该3D打印设备的空机率，有效提高其运行效率，并且实现生产的自动化、智能化。

步骤S17：接收最优3D打印设备反馈的打印信息。

3D打印定制云平台在排产完成后，监控该最优3D打印设备反馈上传的打印信息，并将这些打印信息存储下来反馈给客户。打印信息例如打印进度、根据实际打印情况更新的预算时间、根据实际打印情况更新的预算费用、打印完成后的发货时间、发货进度、物流进度等等。

由此，上述提供的3D打印制造平台的排产方法中，根据约束条件搜索最优3D打印设备进行排产，实现了分布式3D打印共享平台订单的智能化排产和自动化生产。

有时，一个3D打印模型由多个可以拆解的子模型构成，则为了提高一个定制3D打印模型的打印速度或打印效率以提高用户定制体验，可以在获取一个订单的用户3D打印要求之前，执行以下步骤：

步骤101：判断定制的3D 打印模型是否可拆解；若是，步骤S102：将3D打印模型对应的3D打印模型数据拆分为多个子3D打印模型数据包；其中，每个子3D打印模型数据包对应一个独立的拆解部件；步骤S103：基于打印材料、打印精度和/或加工尺寸对多个子3D打印模型数据包分类；步骤S104：针对每个分类建立一个订单。

由此，一个分类中的若干个子3D打印模型数据包中，每个子3D打印模型数据包都具备相同的属性，例如打印材料相同、例如打印尺寸相同、例如打印精度相同等等，相同属性分类的独立拆解部件被排产到一个订单中，由一台最优3D打印设备生产打印，能够以并行生产的方式加快打印速度，提高一个3D打印模型整体的打印效率。

基于上述提出的3D打印制造平台的排产方法，本申请还提出一种3D打印制造平台的排产系统，如图2所示，该系统包括3D打印定制云平台21和与3D打印定制云平台21互联的多个3D打印设备22；其中，3D打印定制云平台21包括用户3D打印要求获取单元211、约束关系建立单元212、搜索单元213、择优单元214和排产单元215。

用户3D打印要求获取单元211用于获取一个订单的用户3D打印要求；约束关系建立单元212用于建立用户3D打印要求与3D打印设备之间的约束关系；搜索单元213用于搜索满足约束关系的3D打印设备；择优单元214用于从搜索出的3D打印设备中选择满足最优条件的最优3D打印设备；排产单元215用于将最优3D打印设备加入排产队列；其中，必选的约束关系包括3D打印设备满足用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、3D打印设备打印完成时间满足3D打印要求的时间约束关系和3D打印设备打印费用满足3D打印要求的费用约束关系；可选的约束关系还包括3D打印设备地理位置在3D打印要求设定的范围内的位置约束关系；和/或，约束关系还包括3D打印设备的服务口碑在3D打印要求设定的服务口碑范围内的服务约束关系。最优条件为打印时间或打印效率最优。

本申请实施例中，3D打印定制云平台还包括打印数据加工单元216和打印数据发送单元217；打印数据加工单元217用于获取最优3D打印设备的打印数据格式；按照打印数据格式加工3D打印模型数据为G代码加工文件；打印数据发送单元217用于向最优3D打印设备发送G代码加工文件；最优3D打印设备不论是否正在生产，都接收该G代码加工文件，并将其加入打印队列以便在完成当前生产后安排该订单的生产，或者当即开始该订单的生产。

该3D打印定制云平台还包括订单分类单元218，用于判断定制的3D 打印模型是否为可拆解的装配体；若是，将3D打印模型对应的3D打印模型数据拆分为多个子3D打印模型数据包；其中，每个子3D打印模型数据包对应一个独立的拆解部件；基于打印材料、打印精度和/或加工尺寸对多个子3D打印模型数据包分类；针对每个分类建立一个订单，将一个定制的3D打印模型拆解为多个子模型，并按照子模型的共同属性分类后并行排产，能够提高该定制3D打印模型的生产效率。

该3D打印定制云平台还包括反馈信息接收单元219，用于接收最优3D打印设备反馈的打印信息，以了解定制3D打印模型的生产进度、状态等。

具体的3D打印制造平台的排产系统的工作方式，已经在上述3D打印制造平台的排产方法中详述，此处不予赘述。

上述，本申请提出的3D打印制造平台的排产方法和系统中，根据用户在3D打印定制云平台定制的订单，从中获取订单的用户3D打印要求，例如打印尺寸、打印材料、打印精度、打印时间要求、打印费用要求等；根据用户3D打印要求，在与3D打印定制云平台互联的多部3D打印设备中去搜索符合约束条件的3D打印设备，这里的约束条件包括必选的3D打印设备满足用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、3D打印设备打印完成时间满足3D打印要求的时间约束关系和 3D打印设备打印费用满足 3D打印要求的费用约束关系，还可以包括可选的3D打印设备地理位置在3D打印要求设定的范围内的位置约束关系；和/或，约束关系还包括3D打印设备的服务口碑在3D打印要求设定的服务口碑范围内的服务约束关系等；在搜索到满足这些约束的3D打印设备后，从中按照最优条件选择最优3D打印设备作为最终排产的设备，将其加入排产队列中，并根据最优3D打印设备的打印数据格式加工3D打印模型数据为G代码加工文件，并自动向最优3D打印设备推送该G代码加工文件，不论该最优3D打印设备是否正在生产都接收该G代码加工文件，使得最优3Ｄ打印设备接收后，按照自身打印队列中添加的打印任务逐一进行打印，能够有效提高3D打印设备的运行效率，减少设备的空机率和自动化生产；并且这种从大量分布式3D打印设备中根据约束条件选取最优3D打印设备来进行排产的方式，实现的是对定制订单的智能排产，提高了客户的定制体验。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种3D打印制造平台的排产方法，其特征在于，包括：

获取一个订单的用户3D打印要求；

搜索满足所述用户3D打印要求与3D打印设备之间约束关系的3D打印设备；

从搜索出的3D打印设备中选择满足最优条件的最优3D打印设备；

将所述最优3D打印设备加入排产队列；

其中，所述约束关系包括所述3D打印设备满足所述用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、所述3D打印设备打印完成时间满足所述3D打印要求的时间约束关系和所述3D打印设备打印费用满足所述3D打印要求的费用约束关系；所述最优条件为打印时间或打印效率最优。

2.根据权利要求1所述的3D打印制造平台的排产方法，其特征在于，所述约束关系还包括所述3D打印设备地理位置在所述3D打印要求设定的范围内的位置约束关系；和/或，所述约束关系还包括所述3D打印设备的服务口碑在所述3D打印要求设定的服务口碑范围内的服务约束关系。

3.根据权利要求1所述的3D打印制造平台的排产方法，其特征在于，在将所述最优3D打印设备加入排产队列之后，所述方法还包括：

获取所述最优3D打印设备的打印数据格式；

按照所述打印数据格式加工3D打印模型数据为G代码加工文件；

向所述最优3D打印设备发送所述G代码加工文件。

4.根据权利要求3所述的3D打印制造平台的排产方法，其特征在于，在获取一个订单的用户3D打印要求之前，所述方法还包括：

判断定制的3D 打印模型是否可拆解；若是，

将所述3D打印模型对应的3D打印模型数据拆分为多个子3D打印模型数据包；其中，每个所述子3D打印模型数据包对应一个独立的拆解部件；

基于打印材料、打印精度和/或加工尺寸对所述多个子3D打印模型数据包分类；

针对每个分类建立一个订单。

5.根据权利要求3所述的3D打印制造平台的排产方法，其特征在于， 在向所述最优3D打印设备发送所述G代码加工文件之后，所述方法还包括：

接收所述最优3D打印设备反馈的打印信息。

6.一种3D打印制造平台的排产系统，包括3D打印定制云平台和与所述3D打印定制云平台互联的多个3D打印设备；其特征在于，所述3D打印定制云平台包括用户3D打印要求获取单元、搜索单元、择优单元和排产单元；

所述用户3D打印要求获取单元，用于获取一个订单的用户3D打印要求；

所述搜索单元，用于搜索满足所述用户3D打印要求与3D打印设备之间约束关系的3D打印设备；

所述择优单元，用于从搜索出的3D打印设备中选择满足最优条件的最优3D打印设备；

所述排产单元，用于将所述最优3D打印设备加入排产队列；

其中，所述约束关系包括所述3D打印设备满足所述用户3D打印要求的3D打印参数匹配约束关系、所述3D打印设备打印完成时间满足所述3D打印要求的时间约束关系和所述3D打印设备打印费用满足所述3D打印要求的费用约束关系；所述最优条件为打印时间或打印效率最优。

7.根据权利要求6所述的3D打印制造平台的排产系统，其特征在于，所述3D打印定制云平台还包括约束关系建立单元；

所述约束关系建立单元，用于建立所述约束关系；其中，所述约束关系还包括所述3D打印设备地理位置在所述3D打印要求设定的范围内的位置约束关系；和/或，所述约束关系还包括所述3D打印设备的服务口碑在所述3D打印要求设定的服务口碑范围内的服务约束关系。

8.根据权利要求6所述的3D打印制造平台的排产系统，其特征在于，所述3D打印定制云平台还包括打印数据加工单元和打印数据发送单元；

所述打印数据加工单元，用于获取所述最优3D打印设备的打印数据格式；按照所述打印数据格式加工3D打印模型数据为G代码加工文件；

所述打印数据发送单元，用于向所述最优3D打印设备发送所述G代码加工文件。

9.根据权利要求8所述的3D打印制造平台的排产系统，其特征在于，所述3D打印定制云平台还包括订单分类单元；

所述订单分类单元，用于判断定制的3D 打印模型是否可拆解；若是，将所述3D打印模型对应的3D打印模型数据拆分为多个子3D打印模型数据包；其中，每个所述子3D打印模型数据包对应一个独立的拆解部件；基于打印材料、打印精度和/或加工尺寸对所述多个子3D打印模型数据包分类；针对每个分类建立一个订单。

10.根据权利要求8所述的3D打印制造平台的排产系统，其特征在于，所述3D打印定制云平台还包括反馈信息接收单元；

所述反馈信息接收单元，用于接收所述最优3D打印设备反馈的打印信息。