云制造资源虚拟化研究

为实现软硬物理制造资源的全面互联、感知与反馈控制,并将物理制造资源转化为逻辑制造资源,解除物理制造资源与制造应用服务之间的紧耦合,以支持资源高利用率、高敏捷性、高可靠、高安全、高可用的虚拟云制造服务环境,分析了云制造资源虚拟化的相关技术,提出了云制造资源虚拟化框架,论述了虚拟化支持下的云制造关键技术.指出云制造资源虚拟化能够实现更全面和更深入的软硬资源共享;能够形成具有高扩展件和灵活伸缩性的大规模虚拟资源云池;能够按需动态敏捷调配资源,获得资源高利用率并实现节能降耗;能够支持高可靠、高安全的多主体协同运行;能够支持生生命周期用户按需获取普适化的高可用服务操作环境.     

基于动态集成框架的云制造服务过程追溯与匹配研究

为有效控制制造资源虚拟化过程,考虑不同制造资源的形态,提出了云制造资源动态集成框架,研究了基于RFID的云制造服务过程追溯机制。在此基础上,建立了云制造资源服务能力多目标评价体系,并通过评价指标加权和计算云制造资源优先值,为制造任务匹配最优云制造资源节点。最后,结合云制造应用实例,验证了云制造服务动态集成体系的合理性和优选算法的可行性。     

云制造中硬资源虚拟化封装研究

为实现对硬制造资源的高利用率、高敏捷性、高可用率,在现有的研究基础上,分析了硬制造资源的特点以及资源虚拟化的相关技术,提出了基于云制造的硬制造资源虚拟化封装框架,并对框架进行了详细描述。在此基础上,对资源的虚拟化封装过程进行了研究,并对资源描述和及匹配等关键问题详细阐述,云制造资源虚拟化能够实现更全面和更深入的硬资源共享;能够形成有高扩展性和灵活性的虚拟资源云池。最终以实现获得资源高利用率并实现节能降耗。     

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。     

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。     

云制造环境中的虚拟制造单元

为实现云制造环境下制造资源的灵活配置和制造能力的按需匹配,提出云制造环境中的虚拟制造单元（VMU-CM）和云制造环境中的虚拟制造中心（VMC-CM）,基于VMC-CM给出了产品的制造过程。对云制造环境下制造资源、制造能力的特点进行分析,对制造资源和制造能力进行具体分类,给出了VMU-CM的结构和构造流程,根据制造任务设定VMU-CM的信息,构造从事各类制造活动的VMU-CM。通过生产过程、组织结构和对外服务信息,将各类VMU-CM整合起来构建VMC-CM。将VMC-CM的制造能力信息封装为制造服务接入制造服务中心,实现了＂制造资源—制造能力—制造服务＂的制造资源虚拟化过程。通过VMU-CM和VMC-CM的部分理论在面向集团企业的云制造平台的制造能力标准制定和制造服务中心构建中的应用,证明了所提理论的可行性。     

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。     

云制造装备资源感知与接入适配技术

制造装备资源感知与接入是云制造物理资源虚拟化的关键。从制造装备状态感知、物联与面向云制造服务平台的接入适配三个方面进行阐述,分析特点,探讨关键技术,提出亟待解决的问题。分析了光纤光栅传感技术对制造装备资源感知的重要性及主要研究内容;探讨了制造装备物联的异构融合体系及装备资源融合接入方法和装置;从信息融合、描述与检索和资源服务发布三个方面研究了装备资源面向云制造服务平台的接入适配技术。以实现典型制造装备资源感知与接入适配为例,阐述其原型系统、感知与物联实现技术,以及面向云制造服务平台的接入适配方法。     

云制造典型特征、关键技术与应用

在近两年来云制造理论研究、技术攻关、工程实施与应用示范的实践基础上,进一步讨论云制造的内涵,提出云制造的典型技术特征,即在数字化的基础上,具有硬软制造资源和制造能力的＂物联化、虚拟化、服务化、协同化、智能化＂,以实现全生命周期制造的智慧化;进而分析了云制造与制造信息化和云计算的关系。基于对云制造典型技术特征的分析,进一步讨论了支持这些特征实现的技术体系与关键技术;给出了正在实施的面向集团企业和中小企业的四个典型案例,最后对云制造的进一步工作提出几点建议。     

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。     

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。     

面向网络化制造的资源共享服务平台研究

为支持网络化制造环境下联盟企业之间的资源共享和协同工作,提出了构建面向网络化制造的资源共享服务平台的技术方案。给出了该平台的功能体系结构,详细分析了网络化制造模式下的资源获取和集成技术、共享资源的网络化和集成化管理技术、基于资源共享的异地企业协同工作技术、基于应用服务提供商模式的网络化制造服务技术,以及基于Web服务的虚拟企业应用系统集成技术等关键使能技术,并通过原型系统的开发和初步应用验证了该技术方案的可行性和实用性。     

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。     

面向用户偏好的智能云服务平台研究

分析了云制造当前国内外研究现状,立足于云制造以用户为中心的核心思想,在云服务平台上,当用户需求不明确与面对云服务平台上海量服务云时,以用户对LED灯具的需求为例分析了面向产品全生命周期某个服务阶段和面向产品全生命周期服务链的个性化服务模式。提出了一种面向用户偏好的智能云服务平台体系架构,对实现面向用户偏好的个性化服务模式所涉及的关键技术进行了分析,为未来实现面向用户偏好的智能云服务平台提供了理论支撑。     

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。     

云制造下的企业产品平台服务模式初探

产品平台技术能有效整合企业产品开发资源,在云制造下提供产品平台服务可以利用多家企业的业务优势,迅速响应动态和不可预测的市场需求,更快的生产出高质量、低成本、多样化的产品。云制造下的产品平台服务模式,包括面向产品设计仿真云服务模式、面向虚拟制造企业动态协作云服务模式和面向制造企业公共服务平台云服务模式等。同时,为支持云制造企业内部或企业间的协同产品开发工作,提出云制造下的产品平台服务执行架构。     

区域网络化制造ASP服务平台资源集成框架研究

对区域网络化制造ASP服务平台资源集成方法进行了研究,提出了基于Web服务技术的区域制造资源集成框架,分析了适用于ASP服务平台与Web站点间集成的分布式资源管理与集成方案,以及适用于ASP服务平台与企业资源集成的企业资源管理与资源集成方案。开发了基于统一接口形式的Web服务发布向导及企业资源管理系统,通过在平台建立私有UDDI注册中心动态调用资源,形成分布式资源集成与资源管理框架,此集成框架已在成都—德阳—绵阳区域网络化制造平台中得到初步应用。     

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。     

基于服务满意度的云制造服务综合信任评价模型

为有效量化云制造服务共享平台中企业间的合作信任关系,分析了共享平台的运营模式,提出了一种综合考虑服务满意度与服务满意度波动性的服务综合信任评价模型。首先,建立评价指标体系量化服务满意度,以时间衰减函数表征服务满意度随时间的变化关系;然后,利用虚拟资源包的历史服务满意度信息,提出计算全局服务满意度的方法;最后,以服务满意度波动大小作为奖惩依据对全局服务满意度进行修正,得到虚拟资源包的服务综合信任值。数值实验验证了该模型使用的时间衰减函数和奖惩机制的可行性以及对监测企业提供不稳定服务的有效性。