图形数据库技术在云制造资源建模中的研究与应用

云制造模式下的制造资源在继承网络化制造、敏捷制造等模式下制造资源特点的基础上,还具有资源共享、服务性和动态组合性等特点。原有的资源建模方法如基于本体、面向对象的建模方法在资源描述能力、使用方便性等方面存在一定问题。为此以蕴含丰富语义、表述方便的基于网络的图形数据库为基础,通过对集团企业制造资源的分析,对制造资源建模体系进行研究。以设备资源为例,应用图形数据库进行资源建模,并构建由云购买、云管理、云查询和云租赁模块组成的制造资源服务平台。     

面向服务链构建的云制造资源集成共享技术研究

为实现时序约束关联任务驱动的云制造环境下面向服务链构建的制造资源集成共享,研究并提出一种能促进云制造环境下制造资源快速共享、广域集成和分散服务特点的服务过程模型,对基于语义本体的云制造任务与资源建模、基于Web服务资源框架的云制造资源的平台服务化封装方案、云制造任务分解与时序约束关联原子任务链构建技术,以及云制造资源服务链构建技术等关键问题进行了研究,有效解决了云制造环境下异构资源描述、虚拟化、检索匹配与服务组合问题,最后通过仿真算例对提出的云制造服务模式及技术方案进行了验证。     

云制造资源语义描述与建模

对云制造资源进行描述与建模,从而将物理制造资源转化为逻辑制造资源,以构建虚拟资源封装组件是实现云制造服务的基础。分析了云制造资源的概念、广义制造能力、使用价格、评价等相关属性,指出云制造资源应是一个广义的概念,具有广义制造能力是云制造资源的基本内涵;使用价格和评价对云制造资源的配置产生重要的影响。采用OWL本体语言构建了云制造资源的本体模型,对主要本体进行了阐述,用实例证明具有良好的灵活性和扩展性。     

面向云制造的制造资源模型研究

通过分析云制造系统的运作模式和体系结构,得出了制造资源在云制造系统中的地位和作用,然后在此基础上提出了面向云制造系统的制造资源数据模型。结合云制造的特点,通过对资源数据模型的分类信息、对象信息和属性信息3个层次的信息描述,建立了制造资源数据的三维模型,该模型支持云制造系统中的制造资源构建、制造资源封装、制造资源能力模型构建以及资源评价等。     

面向云制造的制造资源模型研究

通过分析云制造系统的运作模式和体系结构,得出了制造资源在云制造系统中的地位和作用,然后在此基础上提出了面向云制造系统的制造资源数据模型。结合云制造的特点,通过对资源数据模型的分类信息、对象信息和属性信息3个层次的信息描述,建立了制造资源数据的三维模型,该模型支持云制造系统中的制造资源构建、制造资源封装、制造资源能力模型构建以及资源评价等。     

一类制造资源的协同建模、优化与求解技术

为实现云制造环境下制造资源的全面共享、发现和匹配,提供给用户理想优质的云制造服务,在虚拟资源池构建阶段引入资源建模与聚类技术,提出一种适宜云制造模式的虚拟资源的建模与优化组合方法。采用基于可扩展标记语言数据与Web本体描述语言语义的双层模型,对云池的虚拟资源协同进行建模;建立基于服务成本、服务效率、服务质量和信誉度的多目标优化数学模型,采用协同多目标粒子群算法求解该优化问题,获得最优的虚拟制造单元。以生产实践中开发的原型系统为例,验证了所提方法能够有效提高云池虚拟资源的共享、发现和匹配性能,也验证了其在工程应用中的正确性。     

基于动态分类的制造资源集成平台的研究及实现

在对制造资源分析的基础上，应用面向对象(О-О)的技术，创建了一种基于动态分类的制造资源建模工具，并论述了制造资源的集成与共享，最后提出了平台的体系结构和功能模型，并构建了制造资源集成平台。     

机床装备云制造服务建模方法研究

针对云制造环境下机床装备制造服务的共享和集成,在分析机床装备云制造服务建模的特点及需求的基础上,提出一种基于机床装备资源层、机床装备服务语义描述层和机床装备服务实现层三层结构的机床装备云制造服务建模实现框架,基于该框架对机床装备制造资源分析、机床装备制造资源语义描述和机床装备制造服务实现进行研究。通过对一类机床进行云制造服务建模,验证了该建模方法的可行性及有效性。     

制造云构建关键技术研究

阐述了云制造系统中"制造云"的构建过程,并对制造云构建过程中所涉及的主要关键技术做了较深入的探讨.给出了制造云及制造云服务的相关说明,对云制造模式下的资源进行了详细分类.在此基础上,围绕分散资源的感知、虚拟接入、服务化和云服务部署等关键问题展开了研究,并提出了制造能力元描述模型,为最终实现高效、智能的云制造系统提供了支持.结合产品全生命周期设计、仿真阶段任务需求,依据所提构建方法与关键技术,初步开发了一个面向设计仿真的云服务平台原型.     

面向多学科设计的多域递归制造服务资源组建方法

针对云制造模式下云制造设计服务、云制造加工服务数量庞大,缺少高效的云制造虚拟服务资源组建管理方法,导致云制造虚拟服务资源缺乏有效管理和控制的问题,在综合考虑云制造虚拟服务资源特点的基础上,提出基于多域的云制造服务资源建模方法。通过云制造服务资源—行为—特征多域模型,建立基于多域递归的云制造虚拟服务资源组建方法,给出了相应的云制造虚拟服务资源谱库架构,为制造云中的终端用户提供了高效率、低成本和可重用的虚拟服务资源组建技术。实验结果分析表明,该方法能够有效提高云制造模式下满足云制造资源需求的虚拟服务资源组建效率性能,并验证了其在工程应用中的正确性与高效性。     

云制造模式下制造能力建模关键技术

阐述了云制造模式下制造能力的内涵,并对制造能力模型构建及描述机制等关键技术做了深入探讨。归纳和总结了当前制造能力研究现状及存在的主要问题,给出了云制造模式下制造能力的概念与分类。构建了制造能力多维信息模型,并给出了针对该模型的制造能力描述框架,为最终实现制造能力形式化描述提供了支持。结合云制造模式下对制造能力共享的实际需求,依据所提出的建模理论和技术,初步开发了一个支持用户按需使用的制造能力服务化系统原型。     

云制造服务资源描述及匹配问题研究

提出了基于本体建模和X M L的云制造服务资源描述方法,建立了云制造服务资源匹配模型。最后搭建了面向中小型企业的云制造服务原型系统,对所提出的理论进行了初步的应用验证。     

基于模型融合与映射的零件可制造性分析建模技术

针对零件可制造性分析模型的构建问题,提炼出构建可制造性分析模型的三大技术:模型重用技术、多维度建模技术、模型融合与映射技术.利用模型重用技术建立零件制造特征模板库,引用模板开展零件设计,建立设计模型;利用多维度建模技术将设计模型分解为制造对象模型、制造过程模型、制造资源模型和特征关系模型;利用模型融合与映射技术将制造对象模型、制造过程模型、制造资源模型和特征关系模型组装成逻辑上完整的可制造性分析评估模型.在法兰盘可制造性案例分析中,通过使用三项模型构建技术提取零件制造特征,分析和评估零件制造特征,提出改进零件结构工艺性和加工工艺性的建议,实现设计、建议、改进设计的螺旋式循环.     

基于云制造的生产线虚拟与物理系统互联信息模型的建模方法及应用

基于目前对数字孪生技术、虚实融合技术、云制造技术的研究和探索,提出一种云制造模式下的生产线虚拟与物理系统互联信息模型的建模方法。通过对生产线组成要素进行行为规则建模,构建生产线虚拟孪生模型;利用物联网技术实现虚拟模型与物理模型的数据融合,并基于仿真优化技术实现产品生产阶段虚实闭环迭代优化。最后基于INDICS平台,通过案例分析对本互联模型进行了有效性验证。     

基于VRML构建远程制造资源模型

提出了一种基于VRML构建远程制造资源模型的方法，讲述了如何用VRML构造远程制造资源的几何模型以及如何将构建好的模型与功能模块对接。这种构建制造资源模型的方法将VRML的虚拟现实建模优势与高级语言在人机界面、网络和数据库等方面的集成功能相结合。可应用在基于VRML和其它编程语言共同开发的远程制造系统。以虚拟车间中设备模型的引入和调整为例对上述构造模型的方法加以说明。     

基于资源云端化的服务调度本体描述模型

在分析云制造资源虚拟化支持技术的基础上,探讨了制造资源融入平台的虚拟云端化的形式化描述方法;以云制造服务调度框架为依托,梳理了云制造服务调度的各类参与角色与完整运作流程,建立了云制造服务调度本体概要模型并基于OWL-S进行了模型刻画,规划了云制造服务调度作业的逻辑处理结构,分析了云服务调度知识库的知识规则分类组成,最后拟定了基于SOA架构的云制造服务调度平台的技术实现方案。     

云制造资源虚拟化描述模型及集成化智能服务模式研究

针对云制造资源服务模型及其特点,形式化定义了云制造资源及其粒度模型。通过构建制造资源的分布式语义描述模型,屏蔽了各类制造资源粒子在底层数据结构方面的差异,在信息表示的更高层次上实现了制造资源粒子的虚拟化描述。通过构建云制造资源本体对散布在各类网络环境中的制造资源在逻辑上进行统一管理、语义查询和智能推理。同时构建了云制造资源的集成化智能服务模型,使制造企业联盟在资源查询、资源匹配、资源利用以及资源协同等方面更加高效和便捷。     

云制造服务平台的资源使用及访问控制

为了重新规划与设计面向云制造服务平台的访问控制模型,从资源的使用角度出发,将云制造服务平台中的广义制造资源划分为硬件资源、软件资源、信息资源、计算资源与智力资源,分析了各类制造资源在云制造服务平台中的使用方式和访问控制需求,依此设计了云制造服务平台的访问控制模型,定义了系统级别的宏安全策略及子域级别的访问控制请求与响应流程,并展示了初步研究成果——可应用于云制造服务平台协同式子域的授权路径分析工具,有利于促进云制造服务平台资源的安全使用,是云制造领域已有研究工作的延伸和技术扩展.     

制造网格中制造资源的建模

为了规范网格体系下的制造资源的管理，实现资源的共享与优化配置，建立了基于制造网格的制造资源管理模型。提出了服务域的概念，并将服务域引进到UML类图中对制造网格资源进行了分析与建模，使用域来支持资源模型的层次化管理，从而解决了只用一幅UML类图来构建海量制造网格资源的弊端。为了进一步方便制造网格中的资源存储、发布、封装和搜索，结合STEP和XML／WSDL对制造资源进行了描述。在开发的制造网格原型系统中，基于制造资源管理模型，对制造资源封装过程进行了分析。     

云制造网络平台中机床设备建模方法研究

以机床设备为对象,针对云制造网络平台的设备资源在虚拟化接入和服务化封装的过程中,存在的设备资源属性信息庞杂、平台接入困难等问题进行研究。基于本体建模的思想,使用Protégé构建机床装备资源本体模型,得到OWL本体知识文档;使用XML editor构建本体XML描述模板,通过该模板对机床设备进行实例化,建立机床设备资源数据库,在云制造网络服务管理平台中对机床设备形式化描述模型进行检验和应用。