基于子链的云制造资源计划与协调机制研究

针对目前制造行业资源或能力过剩与不足并存的问题,为方便企业对制造资源的整合和对可用资源进行合理有效的计划与管理,对云制造、云子链的概念及结构模型、云子链的评价与构造过程、云子链产能计算方法进行了研究,提出了从子链角度对云制造服务平台上的制造资源或服务能力进行计划的方法;并从子链多向协作角度,对子链之间的计划协商、进度反馈、冲突化解的机制进行了研究,提出了各层次子链落实与协调云制造资源计划的方法。研究结果表明,云子链的应用能够实现更精确合理地核算和计划制造资源,各层次子链之间的协调机制为后续计划的实施提供了理论方向性指导,对云子链整体制造资源进行计划和协调具有可行性和先进性。     

面向网络协同制造的制造服务优化选择研究

为了更好地实现网络制造环境下制造资源共享与优化配置,提出了协同制造链的概念;详细分析了协同制造链构建过程中的制造服务优化选择问题,建立了其数学模型;并进一步针对该问题,给出了一个制造服务评价指标体系;在此基础上,设计了一个基于模糊层次分析法的制造服务优化选择算法;最后,通过实例验证了该算法的有效性。     

基于动态资源能力服务的分布式协同调度技术

基于云制造技术中面向服务的思想,针对现有异地分布多车间协同生产计划的关联协调问题,提出并建立一种以云制造思想为指导的基于动态制造资源能力服务化的分布式协同生产调度技术。通过分析多车间协作生产下的制造资源动态服务共享和关联协调的问题,建立基于服务性制造资源的协同生产调度技术总体框架;提出服务性资源的地域和能力相结合的筛选规则,形成面向多车间协同生产的空闲占用和插入调整相结合的作业排产技术;提出资源指定占用下的作业排产处理技术,解决了协同生产环境下特定车间基于制造资源能力局部能力占用的调度排产;针对生产过程中频繁发生的突发事件,提出以降低生产扰动影响范围的时间容忍度技术及基于移动处理方式的动态调度方案调整技术,解决了制造资源服务动态变化下的快速响应处理问题。通过应用实例对以上关键技术进行了验证。     

基于区块链的制造服务可信交易方法

云制造模式下,制造服务交易过程中的供需双方信任问题亟需解决。区块链作为一种分布式共享总账技术,其发展得到了产业界和学术界的广泛关注。针对当前云制造服务平台制造服务交易过程中存在的安全和信任问题,提出一种基于区块链的制造服务可信交易方法,重点研究多链数据存储架构、动态QoS评估方法和共识算法设计等关键技术,设计了基于智能合约的制造服务匹配及交易流程。实验结果表明,基于区块链的制造服务可信交易方法在保证交易信息的开放性、安全性以及企业信息的隐私性的同时,可以自适应地完成制造服务组合与资源匹配,有效提高云制造服务平台的可信度和系统的整体效率。     

基于属性描述匹配的云制造服务资源搜索方法

为实现智能、高效、便捷的云制造服务资源搜索,提高服务资源需求与制造服务资源的匹配精确度,在分析现有服务资源属性检索技术和云制造服务资源特点的基础上,提出一种基于属性匹配的云制造服务资源搜索方法,并建立了其中云制造服务资源属性标准化分类描述模型;设计了服务资源同义词字典集和属性字典集,并以此为基础构造了关键词规范化算法和参数化的属性匹配算法。通过算法复杂度分析和实例验证表明,该方法具有云制造服务资源的高效准确匹配的优势。     

云制造服务资源多层次匹配算法研究

针对云制造服务资源匹配的问题,在综合考虑云制造服务资源需求的基础上,提出了包括基本信息匹配、功能匹配、约束匹配和综合匹配四个层次的云制造服务资源多层次匹配算法,对匹配模型和匹配算法进行了研究,并详细阐述了每个层次的匹配内容,并给出了每个层次的相似度函数,再用相似度计算定量地描述云制造资源需求和云制造服务资源间的匹配程度,使服务资源匹配更趋于准确和智能。最后,用实例验证了该匹配算法的有效性和可行性。     

面向服务的制造网格系统研究

基于面向服务的架构和制造网格技术,提出了面向服务的制造网格系统结构,分析了该系统的运作机制,确定了实际的业务流程,并对其中主要的制造资源封装、制造资源配置、业务流程设计的实现进行了研究.该系统充分发挥了制造网格中制造资源的可增长性和面向服务的架构中服务应用的灵活性、复用性的优势,使面向服务的制造网格系统中的制造资源节点提供的服务成为一种自治、开放,以及与制造资源属性无关的网络化构件,适应制造业随需应变的敏捷性和协作生产能力的要求,推动分布式系统在制造业领域中的应用.     

制造资源实时状态驱动的离散制造车间低碳调度研究

针对离散制造车间低碳调度问题,考虑车间制造资源实时状态,构建实时数据驱动的车间状态监测框架,以机床能耗、刀具磨损和切削液损耗作为碳排放来源,结合最大完工时间,建立一个制造资源实时状态驱动的离散制造车间低碳调度模型,并提出一种融合Tent映射的多目标Jaya优化算法。首先使用Tent混沌序列初始化种群,然后引入基于邻域搜索和模拟退火算法的局部搜索方法,并使用严格的外部档案集保存搜索到的解。最后通过灌装设备生产车间的实例数据对算法和模型进行验证,结果表明所提出的算法和模型能够有效求解离散制造车间低碳调度问题,减少车间异常状态对生产计划的影响,降低车间碳排放量。     

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。     

面向装备制造行业的云制造服务需求与资源响应模型

针对制造服务资源在制造商搜索、获取、匹配、交易、使用过程中的多样性、动态性、离散性等特点,提出了一种云制造服务资源集聚机制与新的商业模式,建立了面向装备制造行业的云制造服务需求与资源响应模型,并采用直觉梯形模糊集匹配算法进行求解。通过某风电设备的云制造服务应用验证了该模型的可行性,研究成果为促进装备制造服务化发展提供了一种先进实用的方法和关键技术。     

元活动模型驱动的多领域制造资源粒层化服务封装与检索

多领域制造资源的聚合与服务封装直接关系到云制造服务的可检索性与易用性,是实现制造能力共享的关键。针对因缺乏关键资源信息或制造活动过程特征,以及服务特征属性不确定性大等导致云服务信息粒度过粗、查准率低的问题,构建了以人、机、料、法、环为核心要素的制造元活动模型以实现多领域资源颗粒的有效聚合,并基于商空间粒计算理论对资源簇的制造能力进行逐层封装,提出基于灰相似粗糙集的云制造服务粒层递归搜索算法以解决服务特征属性的不确定性问题,建立了一套元活动模型驱动的多领域制造资源粒层化服务封装与检索方法。通过某金属构件快速成形云服务的检索算例验证了所提方法的可行性。     

智能制造 调度为先——《制造系统智能调度方法与云服务》导读

随着越来越多小微型企业对制造车间“万物感知、万物互联、万物智能”的需求,结合大数据和云计算技术,针对制造资源和生产任务,构建多种制造类型下的调度算法库,提供智能调度方案,是实现制造系统高效运行的关键。为了探讨智能调度的原理、方法和云端化实现路径,笔者撰写了《制造系统智能调度方法与云服务》一书,全面介绍了制造系统中多种复杂调度问题,重点介绍了各类调度问题对应的调度方法,结合云服务框架介绍了不同调度方法的云端化技术与实现方式,搭建了基于云计算的制造车间智能调度算法库及服务系统。本书为推动我国制造业的智能化发展和企业应用提供参考,对提升我国制造业的核心竞争力具有重要意义。     

非稳态云制造服务过程资源异常管理方法

为降低云制造服务过程中由于云制造资源动态变化导致的服务不确定性,构建了非稳态云制造服务过程管理框架,定义了云制造服务与云制造资源之间的关联约束关系,对云制造资源异常事件进行分类定义并建立了单源、多源制造资源异常事件的传播算法与响应机制,开发了非稳态云制造服务过程管控原型系统。在某钢琴制造企业样机试制云服务过程中进行了原型验证应用,结果表明,所提方法能够对影响服务时效的资源异常事件及时作出响应,具有较好的可行性。     

基于服务编排的云制造服务协同

制造产品价值创造已演变为跨组织的协同,基于业务流程执行语言等服务编制的方法难以应对多主体、多样化和动态化的服务组合流程管理需求。提出了一种基于WS-CDL的云制造服务编排方法,对云制造服务协同流程进行预先定义并在执行过程中遵照执行。通过设计信息交互接口规范和扩展WS-CDL协议,实现云制造服务协同的标准化描述,促进跨组织服务之间的有效沟通。通过仿真对比验证了服务协同方法能改善服务执行效率,提高服务供应商的资源利用率。     

基于信息熵的制造服务单元建模与定量评估方法研究

为评估制造服务协同中制造服务单元划分的合理性,提出了基于信息熵的制造服务单元建模与定量评估方法。阐述了制造服务协同过程,提出了制造服务单元模型。基于Shannon信息论,结合制造服务单元信息容量和制造特征标识码的相关性,建立了制造服务单元评估的定量方法。实例证明,该方法可有效地减少制造服务链的信息冗余,优化制造服务协同过程。     

基于FAHP和改进蚁群算法的网络化制造资源链构建研究

网络化制造资源集成共享与优化配置主要包括协同制造总任务的分解、单任务驱动的制造资源的评价选择、时序约束关联单任务链驱动制造资源链的构建三个阶段。首先根据协同制造总任务分解的特点,提出了跨组织协同制造任务分解过程模型和相应的分解算法。然后提出了单任务约束驱动网络化制造资源评价指标体系与评价算法,在此基础上对单任务驱动检索的候选资源集,提出了基于改进蚁群算法的时序约束关联单任务链驱动网络化制造资源服务链构建模型与算法。最后通过仿真算例说明了研究成果的有效性。     

基于本体的制造网格服务自动链接

研究了一种基于本体、面向服务功能自动生成制造网格工作流构架的方法。制造网格本体采用制造领域本体与网格服务本体集成的方法来构建，前者由STEP集成资源、TOVE、PSL以正交方式分别实现产品、企业和制造过程子本体，后者通过扩展Web服务本体OWL—S实现。服务功能采用基于制造对象特征的输入、输出和基于制造任务的前提条件、效果组成的四元组建模，使用制造网格本体描述。在此基础上，提出了一种服务正向递进自动链接算法，它能够依据用户指定的输入和前提条件选择并链接服务，最终达到用户指定的输出和效果。通过一个原型系统和实例验证了方法的有效性，实验结果表明算法具有良好的性能。     

制造资源云集成元建模及云Agent服务调度研究

针对云制造过程中的制造资源虚拟化问题,分析了制造资源的存在形态、构成及其属性,提出基于RFID技术与对象名解析服务的制造资源感知与追溯逻辑架构,以实现物理制造资源虚拟化;通过建立虚拟制造资源静态-动态集成元模型,为异构、动态的虚拟制造资源的重组和融合提供统一描述机制;在此基础上,将移动Agent和云服务发现机制相融合,提出云Agent（cloud  Agent）的概念,并基于资源中介的改进合同网机制,实现云制造服务自适应管理和调度;给出了面向复杂产品协同的制造资源云服务平台原型系统,并结合汽轮机制造服务协同应用案例,初步实现了制造资源虚拟化和服务部署。     

基于产品结构的制造服务链构建研究

为提高面向服务架构下制造服务的查全率和查准率,提出了基于产品结构的制造服务链构建方法.首先分析了产品结构、制造任务和制造服务间的关系,给出了制造服务分类描述模型.该模型将制造服务分为产品型制造服务、部件型制造服务、零件型制造服务和工序型制造服务,同时描述了扩展后的制造服务链.简要叙述了基于产品结构分类描述模型下的制造任务与制造服务匹配与合成的过程.最后给出了制造服务平台原型和应用示例,并提出了进一步的研究工作.