云制造服务平台中的制造任务分解模式优化

为解决云制造服务平台中制造任务分解与资源配置环节脱节的问题,提出一种基于聚类算法的任务分解优化方法。首先制定任务初步分解策略,将制造任务初步分解成不可再分的子任务;然后综合考虑任务间的相关性、任务—资源的匹配性和资源竞争性,制定任务粒度大小的设计原则,利用聚类算法将初步分解后得到的子任务进行重组,实现任务分解的优化。通过算例对该方法的可行性与有效性进行验证。该方法从增强方法的适用性与提高任务分解结果对资源的匹配性两方面实现了任务分解方法的优化,同时降低了任务后续处理环节中与资源匹配问题的复杂度,较好地解决了任务分解与资源配置环节脱节的问题。     

基于云服务的复杂产品协同设计方法

围绕复杂产品设计过程中设计者之间的分布协同以及信息、资源共享和知识重用等问题,提出了一种基于云服务的复杂产品协同设计方法.该方法以云服务中间件技术为主体,通过云服务中构建的领域本体和知识库所包含的语义来描述复杂产品设计过程中的信息、资源和知识,进而提出一种结合事件驱动服务模型和语义服务逻辑图的服务组合方法.在事件驱动下完成任务分解、服务发布等操作,利用语义服务逻辑图表达服务之间的逻辑和时序关系,接着进行服务组合并执行组合服务以完成复杂产品设计任务.以某型航空器总体设计为例验证了该方法的有效件和正确性.     

云制造下设计任务与知识资源双边匹配方法

设计任务与知识资源的匹配大多是以业务流程为基础的单向匹配,为解决研发设计任务与知识资源之间的双边匹配问题,提出面向云制造模式的研发设计任务与知识资源双边匹配总体框架,该框架包括双边匹配满意度评价指标体系构建、多指标满意度评价信息处理和多目标双边匹配决策模型构建与求解等关键步骤。以卫星产品研制工艺知识为例,验证了所提方法在解决设计任务和知识资源双边匹配,以及提升产品设计任务执行效率与质量方面的有效性。     

基于混合任务网络的智慧制造任务协同分配模型

复杂任务场景下,由于制造子任务间存在多维的物料、信息、知识交互和传递关系,对匹配服务单元间的协同能力提出一致性要求,任务关系与服务协同关联匹配不精确将带来额外协调和交互成本,降低资源配置效率,而传统任务分配模型忽视任务关系约束对分配结果的影响。鉴于此,通过任务网络与服务协同网络的动态匹配,构建了面向任务关系约束的任务协同分配方法。针对"好钢未用在刀刃上"现象,综合用户偏好和网络中心性分配任务权重,提出基于权重的服务胜任度聚合方法;针对"1+12"不协同现象,提出基于横向协同和纵向协同的服务协同水平计算方法;综合考虑服务群体的胜任度和协同水平,提出基于混合任务网络的多目标任务分配优化数学模型。利用改进非支配粒子群算法进行求解得到Pareto最优解集,根据用户偏好和实际制造情形,通过加权TOPSIS评估获取个性化、灵活的最佳分配方案。运用汽车云制造仿真实验,验证了模型的有效性,通过在最好解、平均解和运行时间上与其他算法进行对比,分析了所提方法的优势。     

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。     

注塑产品与模具协同设计任务规划算法研究

协同设计支持多功能小组兆同参与一个产品的设计过程,在产品开发的初始阶段,合理的任务规划将有利于协同设计的顺利进行,从而提高设计效率与质量。对协同设计任务规划系统开发的关键技术进行研究,采用模糊设计结构矩阵描述设计子任务的耦合关系,提出了新的模糊排序算法指导设计过程的分解与重组;基于综合能力、兴趣和时间约束分配设计任务,并根据协同设计过程的并行度与耦合度测定,提出了新的协同设计任务调度的时间分配策略。最后以注塑产品及模具协同设计为对象进行了验证。     

多维知识资源云协同的服务行为建模

针对云模式下复杂产品研发过程中知识资源不能按需配置、精确推送能力不断恶化的问题,在分析复杂产品研发过程知识资源构成及其服务需求的基础上,采用基于本体的有向无环图和协同工作流建立了多维知识资源云协同的服务行为模型。该模型采用有向无环图建立了多粒度知识资源之间的逻辑关系,形成了特定研发环节对应的知识云滴和云团,通过多领域本体描述知识云间的映射关系,形成了产品研发过程的知识云系,并依据复杂产品研发过程中跨流程多任务协同特性,建立了基于任务流—资源—状态—规则的多维知识资源云协同服务的实现机制,完成了知识资源的准确推送。以大型叶片研发过程为服务对象搭建了其多维知识资源云协同服务的实现框架,为复杂产品研发过程中知识资源的精确推送提供了实现方法和途径。     

基于竞争与协同效应的复杂制造任务一对多双边匹配模型

为了增强智慧云平台上匹配方案的稳定性、降低云任务匹配问题的复杂性,通过构建任务竞争关联网络和服务协同网络,提出基于竞争与协同效应的一对多双边匹配问题。运用期望效用理论计算双方满意度,提出基于竞争关联的任务间满意度和基于社会网络的服务间满意度聚合方法。以最大化任务满意度、服务满意度、任务间满意度和服务间满意度为目标,构建任务双向匹配多目标优化模型,运用改进非支配粒子群算法和加权TOPSIS求解得到最佳方案。通过汽车智慧制造实验验证了模型和算法的有效性,并与传统双向匹配、只考虑任务竞争、只考虑服务协同的3类匹配模型进行比较,分析不同应用场景下模型所获最优方案的差异,证明了所提模型在竞争与协同环境下的优势,获得了贴近真实情景的最优满意稳定匹配。     

云制造环境下数控装备资源服务匹配方法研究

在资源服务匹配方法研究的基础上,结合资源概念之间的继承关系和同层关系,考虑数控装备资源的类别信息、状态信息、功能信息、Qo S信息以及综合信息等因素对查准率的影响,提出一种"刚性参数"与"分层匹配"相结合的云制造环境下数控装备资源服务匹配方法。依据该服务匹配方法的思想及流程,设计并开发了数控装备资源云制造平台系统原型。在此基础上,对该匹配方法开展了性能仿真实验。结果表明,该匹配方法能够精确、快速地匹配出符合资源请求者需求描述的资源,使得资源查准率得到较大幅度的提升。     

基于领域映射矩阵的跨域设计实体模块化

为确定设计人员与产品对象及设计任务之间的模块化分组,表达实体间的单向信息传输,引入逆向领域映射矩阵以表达设计实体之间的逆向信息传输,在此基础上构建领域双向映射矩阵表达不同领域设计实体之间的双向信息传输;提出基于关联度多元树构建的领域映射矩阵聚类方法,通过调整多元树节点选择系数,加快聚类算法的收敛速度,并使聚类结果稳定可控。结合船舶产品协同设计,应用新的聚类方法对设计人员—产品结构的领域双向映射矩阵进行模块化,效果良好。     

无强制解耦的并行设计过程规划方法

为使并行设计过程规划结果更具有实际参考价值,提出了一种无强制解耦的并行设计过程规划方法。首先,通过研究信息流对任务执行的影响,提出了建立信息流矩阵对设计过程进行二次建模的思路;通过对信息流矩阵的分析重构,得出信息流的流动层次结构,从而利用任务与信息流的提供-接收关系反馈指导关键设计任务的执行。然后,从完成条件和完成意义的角度对设计任务进行了解剖分类,通过编码设计结构矩阵与信息流矩阵的同步映射实现了设计任务的适应性细分,并通过对各类子任务执行优先级的定义,完善了对并行设计过程的规划。最后,以汽车总布置设计规划为例对该套方法进行了验证,表明了该方法的有效性。     

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。     

再制造服务资源模块化方法及应用

为便于理解再制造服务并解决其服务资源充分、合理、高效利用问题,结合再制造和服务的特性,给出再制造服务的概念,并对其服务资源分类进行描述,提出一种多粒度再制造服务资源模块化组织模式及其模块化流程。针对再制造服务资源复杂多样、数量庞大导致匹配困难的问题,综合运用产品设计结构矩阵、耦合关联分析、遗传算法和模块度,构建了一种带供应商耦合约束遗传算法的再制造服务资源模块聚类优化模型,根据功能、空间、供应商等耦合特性,构建加权数值化设计结构矩阵,并进行初聚类,设计整数编码遗传算法,以再制造服务资源模块度和供应商耦合强度作为优化目标和约束对设计结构矩阵初聚类结果进行优化。通过应用实例验证了再制造服务资源模块聚类模型和求解方法的正确性和实用性。     

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。     

中小企业云制造服务平台的研究与开发

为提高中小企业的综合竞争能力,基于云制造服务模式和思想开发了一种面向中小企业的云制造服务平台.采用多家企业、多个订单、多方协作的服务交易方式,设计了云制造服务平台的工作流程和核心功能.对供需智能匹配引擎、交易协同逻辑引擎和信用评估引擎等关键问题进行了研究,实现了基于关键字的语义智能搜索、订单跟踪、交易任务引导以及全流程的协同化管理.在汽摩零部件制造行业进行了验证性应用,通过线上服务和线下服务有效整合了该行业的制造服务资源,实现了云制造服务的有效管理.     

基于路径搜索的产品设计过程建模

为了有效地提高设计效率、降低设计成本,分析了产品设计过程模型的特点,同时引入有向图描述设计任务之间的关系；提出了基于路径搜索的设计过程建模方法,把设计任务之间的依赖关系转化为关系矩阵,通过在矩阵中搜索元素路径来重组优化设计任务,进而得出设计任务之间的层次关系,并应用C++语言对该算法进行编码实现；以QTZ80H型塔式起重机吊臂为例,说明了基于路径搜索的产品设计过程建模的整个流程,计算结果表明,该方法可以有效确定设计任务之间的耦合层次关系,解决设计任务的迭代问题,优化设计过程.     

云计算环境下基于语义Web的协同设计系统

针对当前产品实际设计过程中设计成果重用度低、设计方法难共享、设计人员交差工作时间长等问题等特点,结合Web服务本体描述语言的思想,构建了一种能够实现企业内外部服务资源集成共享以及面向汽车零部件新产品研发的协同设计云平台总体框架,给出了其体系结构和运行服务模式,并对设计需求和服务资源的语义匹配进行探索,建立了面向资源搜索的语义推理和描述框架模式的服务发现和服务虚拟化模型,有效解决了约束条件服务参数的匹配和设计资源的动态分配。采用AJAX和Java开发了云平台原型,结合汽车零部件产业的实际对该平台进行了初步应用实践。     

转轮叶片多轴铣削加工的集成知识云服务实现

为了解决云模式下转轮叶片铣削加工知识资源的按需共享和优化配置问题,在分析云模式下转轮叶片铣削加工特征、知识服务难点及需求的基础上,提出转轮叶片铣削加工的集成化知识云服务模式和实现方法。首先,构建了转轮叶片多轴铣削的本体库和知识库,完成了知识资源与加工任务的本体组织结构描述,在此基础上搭建集成信息输入、工艺规划、刀轨计算、仿真分析及参数优化等环节的转轮叶片多轴铣削过程模块化集成框架,建立了铣削过程的集成知识云服务模式;然后,针对集成框架的关键环节,采用基于业务需求—服务活动—协调规则的知识服务集成工作流来控制多个耦合服务任务的协同运行,并建立转轮叶片铣削过程的集成知识服务流模型;最后,搭建面向转轮叶片铣削加工过程的集成知识云服务平台,实现了知识资源与铣削加工业务流程的柔性集成,为云制造模式下转轮叶片的高效加工提供了思路和实现途径。     

基于依赖关系的产品协同设计单主体任务排序研究

针对产品协同设计环境下"人员-任务-资源"复杂交叉难以协调且排序标准单一的问题,基于协调理论中的依赖分析方法对产品协同设计业务规则及任务-资源依赖关系进行了逻辑分类,提出了基于改进禁忌算法的复杂协同设计环境下单主体任务协调模型。该模型能有效给出单个主体协同设计任务的最优排序并能将具有相同依赖关系的活动趋向归类。该模型所得结果与LEKIN中的WSPT启发式算法运算结果的对比验证了该排序方法的有效性和正确性。     

云制造环境下设计需求与服务资源的语义匹配方法

云制造环境下,为保证用户能够快速准确地检索到满足设计需求的服务资源,提出了一个基于本体的设计需求和服务资源的多层次语义匹配模型。首先,分析了云制造的需求和服务的分类,并根据分类对服务资源进行基于本体的形式化描述。在此基础上,研究了该匹配模型的三个阶段:基本信息匹配、功能属性匹配和服务质量匹配,并给出了每个阶段的相似度算法,定量描述设计需求和服务资源的匹配程度,实现平台针对设计需求的智能匹配。最后,通过实例验证了该方法的有效性和可行性。