支持不确定环境下制造过程优化的资源建模

为支持大型机电产品制造过程优化,根据大型机电产品制造资源及制造过程的特点,给出了基于能力的资源建模方法,该模型主要从资源能力、资源状态的变迁、资源的服务成本三个方面对制造资源进行描述.该资源的能力描述支持自动的过程与资源的动态映射;通过资源能力实现资源的组合,给出了组合资源的状态变迁以及资源的服务成本;给出了该模型如何支持不定环境下的动态过程优化.结合汽轮机关键部件转子的加工这一具体案例验证了所提方法的有效性.     

基于元模型的统一制造资源模型框架

为解决企业多应用环境中的制造资源集成问题,提出了一种制造资源元模型,进一步给出了统一制造资源信息模型框架结构,应用基于面向服务架构和可扩展标记语言技术,建立统一制造资源服务平台,实现了该框架的构建.制造资源元模型由数据元模型、应用元模型、扩展元模型三部分构成,统一制造资源信息模型框架由资源核心模型层、资源应用模型层及资源整体战略模型层构成.通过对统一制造资源信息模型的分析,说明了该制造资源模型的可集成性与可扩展性.     

基于面向服务架构的企业间业务协同服务平台及技术研究

借鉴面向服务的架构、业务流程管理和语义Web服务等相关的标准和技术,讨论了面向服务架构的结构、服务类型划分、服务总线,然后利用现有的服务中间件,建立基于面向服务架构的企业间业务协同服务平台.平台采用基于面向服务架构的业务流程管理框架,分离核心业务逻辑和流程控制逻辑,采用面向语义的流程服务模型,构建Web服务的执行环境,以提高业务服务和流程服务的动态发现和建模能力,最后给出了原型.     

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。     

面向中小企业的制造资源云服务平台开发

在云制造大环境下,为使中小企业通过高度共享企业内外部优势制造资源来提升自身产品设计制造和技术创新能力,构建了面向中小企业的制造资源云服务平台体系架构。在此基础上研究了云制造资源池的构建方法,阐述了制造资源分类及其虚拟化描述模板,给出了制造资源服务化封装、接入过程及云服务的WSDL描述实例,完成了数据库主要数据表间的E-R模型设计;最后基于.NET框架开发面向中小企业云服务平台以实现区域内优势制造资源聚集,为广大中小企业提供按需使用的优质制造资源云服务。     

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。     

面向云制造系统复杂任务请求的服务组合优化框架

为破解因多任务、强QoS约束及任务过量等因素导致云制造系统组合效果不佳的问题,研究并提出了面向复杂任务请求的全局优化策略框架。该框架以多任务全局优化、组合服务捆绑与共享为基本原则,提出了“单组合执行每任务”、“多组合执行每任务”及“多组合执行多任务”三种组合模式并建立了问题模型,最后利用基于混合算子的矩阵编码遗传算法予以实现。实验结果表明,该框架能高效、高质量响应云制造系统的复杂任务请求。     

基于本体的制造资源建模

深入分析网络化制造资源分类基础之上,提出了基于本体的面向企业内部和动态联盟需求的组合粒度信息表示方法。提出基于Web工艺划分的服务模型的描述,并针对现有资源服务模型动态描述不足,对OWL-S进行扩展,描述服务的动态特征,为制造资源发现、匹配奠定了良好的信息化模型。     

面向多任务的制造云服务组合

针对云制造系统中面向多任务的制造云服务组合问题,研究建立了问题模型并提出了求解算法.以面向单任务的制造服务组合方法为基础,融入多任务多联盟生成问题的相关假设和基本原则,建立了基于服务质量的多任务云服务组合模型.继而基于对该模型特征的分析与把握,提出基于矩阵实数编码的改进遗传算法.该算法设计了与矩阵实数编码相适应的行交叉/变异、列交叉/变异和点交叉/变异算子;同时基于对问题模型相关约束的考虑,设计了合法性修复策略.仿真实验表明,该算法能有效并以较高效率求解面向多任务的制造云服务组合问题.     

基于 CPS 的可重构制造系统在互联工厂的应用

为了解决个性化定制与大规模生产的矛盾,应用 CPS 技术和模块化制造单元,建立了完整的可重构制造系统,实现大规模个性化定制产品生产流程的高效协同。在研究了面向大规模个性化定制可重构系统特性的基础上,构建了基于 CPS 的可重构制造系统架构,研究了可重构系统的关键核心技术。建立的系统可以将生产制造的复杂行为转换为实际数据信息,通过重构分析、智能决策和动态优化调整模块化制造单元,使整个生产环节的制造资源处于有序可控状态。通过在互联工厂展开应用落地验证,结果表明了该系统的可行性和有效性。     

基于ASP的动态联盟制造资源管理框架研究

研究了基于应用服务提供商(ASP)的动态联盟制造资源管理系统的基本框架；提出了基于应用服务提供商的动态联盟制造资源管理系统的体系结构，该系统体系结构包括基础数据层、系统层、系统管理层、制造资源管理应用服务层、Web门户层、用户层6个层次；并对基于应用服务提供商的动态联盟制造资源管理应用进行了业务建模。在调研的基础上，对系统主要工作业务流程框架进行了设计，提出了基于时间、质量、成本、服务、敏捷性、领先性、历史记录等指标的面向评价指标体系的资源建模方法。设计了基于应用服务提供商的动态联盟制造资源管理系统原型，并实现了该系统的部分应用。     

基于e-HUB的动态联盟制造资源管理框架研究

研究了基于e-HUB的动态联盟制造资源管理系统的基本框架,该系统体系结构包括基础数据层、系统层、系统管理层、e-HUB制造资源管理应用服务层、Web门户层、用户层6个层次;并对基于e-HUB的制造资源管理系统应用进行了业务建模;同时对基于e-HUB的制造资源信息进行了建模;最后给出实现该系统的关键使能技术。     

基于Web服务的敏捷制造资源集成框架研究

为解决敏捷制造资源集成的若干问题,提出了一种基于Web服务的敏捷制造资源集成解决方案,主要包含企业端的制造资源提供程序和运行在Internet上的敏捷制造资源集成服务,以及制造资源搜索引擎,并运用基于本体论的制造资源建模。制造资源提供者程序首先对制造资源本体建模,然后通过制造资源访问器将其相应的Web服务发布到Internet。敏捷制造资源集成服务提供制造资源服务的注册、快速发现和集成等功能,它是统一描述、发现和集成协议的扩展;面向制造资源的搜索引擎建立在敏捷制造资源集成的基础上,提供集成的制造资源的智能化发现功能。与现有的制造资源集成方法相比,该方法不但支持跨越Internet的、松散耦合和异构环境下的制造资源集成,还支持快速的制造资源发布与发现,具有高度的可扩展性、可维护性和可伸缩性。     

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。     

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。     

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。     

基于数字孪生的制造资源动态优选决策

针对面向服务的智能制造环境下决策数据的准确性和实时性不足,以及协同和动态决策机制欠缺等问题,提出一种基于数字孪生的制造资源动态优选决策方法。设计了基于数字孪生的制造资源动态优选决策架构,并提出设备数字孪生(云/边数字孪生)和产品数字孪生,为决策者提供准确、实时的评价数据;构建基于实时Multi-Agent的资源优选决策多方协同机制,采用层次赋时有色Petri网仿真分析复杂制造任务中的瓶颈设备资源;采用序关系分析法计算评价指标权重,引入参考理想法对候选制造资源进行综合评估。将该方法应用于某航空发动机叶片制造企业设备资源优选中,验证了所提方法的可行性和有效性。     

制造网格中资源服务化封装方法研究

为实现分布、异构的制造资源共享,提供协同工作环境,提出了一种基于Web服务资源框架的资源服务化封装方法,将制造资源封装为Web服务资源,以屏蔽制造资源自身的异构型和复杂性,对外呈现统一的调用接口,在制造网格环境中共享.为简化和规范资源服务化封装操作,提出了资源封装模板的概念,并分为资源描述模板和实现模板,每类制造资源对应一个模板.根据以上研究成果,设计开发了资源适配器和资源封装工具.封装了CASFORM软件,并应用于山东制造业信息化综合服务平台中.