基于制造网格系统的可靠性研究

随着制造业信息化以及网络技术发展的深入,制造网格作为信息技术和制造技术结合的产物应运而生,为网络化制造提供了一个通用的协作平台。与此同时,制造网格系统作为一个分布式异构平台,它的复杂性和多样性与以往的计算网格以及网络化制造系统有着很大的区别,因此它对可靠性的需求也有着不同的诠释。该文提出对制造网格系统可靠性进行集成化管理,并对相关技术和理论进行了论述。     

基于网格原理的跨企业协同制造平台

为了支持企业间的制造协同,参考网格的运行机制,提出了基于网格的跨企业协同制造平台。该平台包括制造资源管理系统、制造任务建模系统和制造任务管理系统等3个相关的系统和面向网格的协同工具。采用Agent及领域知识模型支持平台的资源管理、任务建模、资源调度、任务分配及制造过程管理等。分散的制造企业可以通过Internet,利用协同制造平台建立全球制造网络,实现对市场的快速和敏捷响应。     

协同制造系统可靠性信息化及其策略

针对协同制造系统的特点,以及对可靠性信息化的需求分析,指明了协同制造系统可靠性信息化的内涵和特征,提出了构筑基于Internet的可靠性信息集成和协同平台的实施策略,制定了可靠性信息平台建设的总体规划、体系和规范,开发了跨平台的主题数据库,使之成为协同制造系统可靠性快速决策的支持平台,以提升协同制造系统可靠性水平。     

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。     

协同制造系统可靠性信息化及其策略

针对协同制造系统的特点，以及对可靠性信息化的需求分析，指明了协同制造系统可靠性信息化的内涵和特征，提出了构筑基于Internet的可靠性信息集成和协同平台的实施策略，制定了可靠性信息平台建设的总体规划、体系和规范，开发了跨平台的主题数据库，使之成为协同制造系统可靠性快速决策的支持平台，以提升协同制造系统可靠性水平。     

支持协同制造的制造网格平台研究

为支持虚拟企业间的协同，借鉴网格技术和网络化制造运行机制，讨论了制造网格的定义，提出了制造网格体系结构及制造网格协同制造平台模型。通过采用Globus Tookit3提供的元计算目录服务和各种组件，设计了制造网格资源管理系统，实现了制造资源的封装、发布、搜索、信任评估、优选评估等管理。结合Agent技术开发了制造网格任务管理系统，实现了制造网格制造任务的分解、分配、调度等管理。建立了应用原型，说明了制造网格平台的应用过程。     

制造系统可靠性分析的框架与动力学机制

制造系统可靠性的研究已有几十年的历史,但相关研究所界定的研究范畴模糊,缺乏统一的分析框架,容易与传统的设备系统可靠性研究发生混淆。在文献研究的基础上,对制造系统的定义和内涵进行分析,并据此重新阐释制造系统性能与可靠性概念之间的区别和联系。从设备-工艺孪生的角度重新定义制造系统的概念,并指出在制造系统可靠性研究中忽视系统中人的作用的制造系统描述是不完备的。基于功能视角,重新定义了制造系统失效模式,建立制造系统可靠性分析的框架,阐述制造系统可靠性随时间变化机制的研究方法。研究指出大数据方法将是未来制造系统可靠性研究的重要方法之一。     

制造网格的搜索算法研究

通过分析网格计算理论，提出了制造网格模型，它是由制造企业“自组织”形成的分布式、动态和松散的虚拟专用网络。制造网格将多种类型和规模的制造业企业联系起来，形成有效的制造资源共享机制以及巨大的制造能力。讨论了制造网格的搜索算法，提出基于多Agent的制造网格的搜索系统，应用该系统可对制造网格中制造资源进行有效的搜索和共享。     

基于加权负载计算的制造网格资源分组调度策略

依据制造产品对各种制造资源的需求匹配关系和制造网格中已封装资源的综合复杂度，给出了制造网格中各类资源的加权负载计算方法，并根据各类资源的加权负载，提出了制造网格资源分组调度策略。分析表明，本文提出的基于加权负载计算的制造网格资源分组调度策略与目前普遍采用的基于多级代理的调度策略相比，具有资源调度方案设计简洁、易于实现和资源利用效率高等优点。     

制造网格资源的描述方法研究

在本文中,根据制造资源的定义、特点、分类、属性以及对制造资源描述的要求等提出了基于STEP/XML／WSDL的制造网格资源形式化描述,并通过一个具体的实例——制造资源应用系统中的Solid Works实例进行了验证。     

制造网格中基于服务的工作流研究

为了实现制造网格平台中业务流程的构建、执行和管理监控，分析了制造网格环境下工作流的特点，在传统的工作流框架上进行扩充，提出了制造网格工作流框架和基于服务的抽象工作流模型。根据工作流查找和绑定服务的时机，将工作流分为服务模型建立、服务发现、服务绑定和服务调用4个阶段。根据工作流抽象模型中活动说明的服务质量需求和服务描述中的服务质量（QoS）属性，选用不同的服务发现策略，使同一个活动的不同实例能够绑定不同的服务，提高了制造网格工作流的柔性和自适应性。结合一个实例予以了验证。     

制造网格服务质量管理系统中的服务等级协议研究

由于制造业非技术因素的存在,使得制造网格在企业间的推广应用不仅需要有力的技术支撑,更重要的是如何正确对待和有效处理一些关键非技术因素,制造网格服务质量管理系统的提出为该问题提供了一种有效的解决方案。深入研究了制造网格服务质量管理系统中的服务等级协议,结合公平分配、合作博弈和协商谈判等方法和技术,通过对利益分配、协议管理、动态协商、违约检测和赔偿等内容的研究和应用过程分析,形成符合制造业企业实际应用的解决方案,为分布、异地企业间实现资源共享和协同工作提供协议约束的服务质量保障,是制造网格从理论和技术研究走向实际企业应用的必要前提和条件。     

敏捷制造环境下多维工作流管理方法研究

为了提高工作流对动态多因素的处理能力，提出了一种多维工作流管理概念，将敏捷制造环境中涉及到的资源、决策方法、时间、需求和组织等引入工作流管理模型中。建立了多维工作流管理体系框架及多维工作流的相关视图。在此基础上基于多维视图给出了多维工作流的形式化的描述，研究了多维工作流的基本操作，建立了多维工作流的建模流程。研究了工作流组织和资源等对工作流管理的约束问题，给出了工作流静态建模和动态调度优化策略。最后，结合实际应用进行了多维工作流实例分析。     

制造网格下基于域的信任管理研究

针对制造网格环境下CAD/CAM协作的安全问题,提出一种制造网格下基于域的信任机制模型;该模型通过对域的划分,增添角色级别对信誉的影响及协作失败后的惩罚措施,以获取制造网格协作资源的合理评价信任值,为制造网格协同环境机械加工提供安全保证。     

1/f噪声的精确测量及其在太阳能电池可靠性筛选中的应用

为了实现对太阳能电池可靠性的筛选分类,建立了一套低频噪声自动测试系统.首先,根据太阳能电池1/f噪声的来源,确定了在大电流密度情况下以1/f噪声功率谱作为太阳能电池可靠性指示的可行性.然后,由测试得到的功率谱曲线明确了通过比较在f为1 Hz频点处的1/f噪声功率谱值大小可以区分太阳能电池的可靠性.最后,根据半导体器件可靠性试验验证的分类标准,给出了确定筛选阈值的方法.实验结果表明:该方法可以在短时间内无损地完成一批太阳能电池3个等级的可靠性分类,平均每个太阳能电池的测试时间只需5 min.采用该筛选方法,能精确检测单一器件,解决了传统方法花费大、周期长,易引起器件的损伤,且只能得到一批器件可靠性的统计规律的问题.该方法适用于对太阳能电池可靠性要求高的应用场合.     

基于部分可观察马尔可夫决策过程的机电装备动态可靠性评价方法

针对机电装备运行维护问题,提出了基于部分可观察马尔可夫决策过程(POMDP)理论的动态可靠性评价方法。该方法将可靠性动态演变看成POMDP问题,通过不完全观测到的设备运行信息（如噪声、温度、压力等）,对可靠性状态进行估计,同时分析不同的维修行为对可靠性水平的影响规律,构建了基于状态转移的动态可靠性评价模型。然后,提出了以最小化维修成本费用和潜在故障危害为目标的维护策略制定方法,并通过案例分析验证了该方法的有效性,实现了机电装备动态可靠性的有效评价与维护策略的科学制订。     

基于Internet的协同制造系统可靠性信息化技术研究

从协同制造系统的自身特点出发,建立了基于Internet的可靠性信息平台。构筑了基于XML的跨平台可靠性数据库,采用移动代理等技术对协同制造的各子系统和单元的可靠性数据进行实时采集,并进行面向网络的远程计算机辅助可靠性分析和评估,从而为制定系统可靠性提高策略提供了依据。     

基于物理制造单元的网络化制造资源建模研究

面向未来数字化制造模式 ,提出对企业制造资源分三层进行管理 ,即物理制造单元层、工作中心层和物理设备层 ;针对生产制造过程中各个应用环节对制造资源的需求 ,利用面向对象方法对物理制造单元从基本信息、制造能力信息、物理构成、状态信息和工装信息等五方面进行了建模研究 ;对于物理制造单元的制造能力信息分别面向逻辑制造单元和物理制造单元可加工零件类别进行建模 ;最后将该模型应用在网络化协同工艺系统和可重构制造资源优化配置平台中 ,给出了具体的应用方案。     

网络化制造平台集成及制造网格研究

为解决企业的孤岛问题,提出了一种网络化制造平台集成的网格模式,以实现大范围资源共享和协同工作。引入了网络化制造平台联邦的概念,提出了一种3维集成框架,并重点介绍了基于应用服务提供商的网络化制造平台联邦集成的体系结构和联邦执行支撑系统。解决的关键技术包括基于数据过滤机制的动态资源信息传输技术、跨平台共享资源分布式调度技术、分布自治结构的联邦管理技术、跨平台用户安全授信技术,以及分布式动态共享资源的数据同步技术等。最后,给出了应用实例。