机床装备云制造服务建模方法研究

针对云制造环境下机床装备制造服务的共享和集成,在分析机床装备云制造服务建模的特点及需求的基础上,提出一种基于机床装备资源层、机床装备服务语义描述层和机床装备服务实现层三层结构的机床装备云制造服务建模实现框架,基于该框架对机床装备制造资源分析、机床装备制造资源语义描述和机床装备制造服务实现进行研究。通过对一类机床进行云制造服务建模,验证了该建模方法的可行性及有效性。     

云制造环境下外协加工资源集成服务模式及语义描述

针对云制造环境下外协加工服务资源和服务需求信息的属性构成及分散性、异构性、动态性和组合性等特点,提出并建立了一种能促进云制造环境下外协加工资源快速共享和高效利用的、具有广域集成和分散服务特点的集成服务模式.对基于Web服务建模本体的外协加工资源语义描述总体实现框架、外协加工资源本体建模、外协加工资源Web服务交互与组合机制,以及外协加工资源Web服务异构兼容调解等关键技术进行了研究,有效解决了异构外协加工资源组合和瓦操作问题,实现了外协加工资源供需双方的动态匹配.最后通过应用实例对以上服务模式及实现关键技术进行了试验验证.     

基于环境视频语义的云制造资源描述

针对云制造环境下各行业资源难以统一描述、资源云池内可用资源更新滞后、资源匹配计划执行力度弱等问题,提出一种显形表达资源动态变化的层次环境视频语义模型。该模型通过面向变化的三域(特征域-行为过程域-结果域)定义环境视频语义的层次结构和数据的层次表达,在各层次语义描述中将环境视频语义与视频内容语义有机结合,支持多地环境视频数据的关联表示,为后续云制造环境下资源匹配的动态实时、高效及可靠奠定了基础。     

云制造资源语义描述与建模

对云制造资源进行描述与建模,从而将物理制造资源转化为逻辑制造资源,以构建虚拟资源封装组件是实现云制造服务的基础。分析了云制造资源的概念、广义制造能力、使用价格、评价等相关属性,指出云制造资源应是一个广义的概念,具有广义制造能力是云制造资源的基本内涵;使用价格和评价对云制造资源的配置产生重要的影响。采用OWL本体语言构建了云制造资源的本体模型,对主要本体进行了阐述,用实例证明具有良好的灵活性和扩展性。     

云制造环境下面向多任务协同的机床装备资源动态调度方法

针对云服务环境下支持多任务协同运行的机床装备资源易受紧急插单、系统故障、质量异常等不确定高频扰动影响,致使云制造服务难以高效、稳定运行的问题,提出一种面向多任务协同的机床装备资源动态调度方法。通过应用非线性工艺规划理论,建立了一个包括最小时间、成本、能耗、负载均衡度及最优服务质量和可靠性为约束目标的调度模型,并采用改进遗传变邻域算法对其求解。同时,基于生产随机扰动致使调度方案动态偏离的问题,提出一种基于事件驱动和周期性重调度的动态调度策略,以支持云制造服务的协同优化运行;最后通过仿真案例验证该模型及算法的可行性和适用性。     

网络化制造资源的分布式语义描述模型研究

针对网络化制造环境下资源的分布式特性和异构性特性,提出了一种基于语义的分布式描述模型。构建了制造资源的分布式描述框架,定义了基于语义的网络化资源标识,使制造资源在网络系统中能够被唯一标识,并且可以通过链接来引用和访问。通过定义制造资源的语义元数据描述模型来构建制造资源本体,使制造资源具有物理上分布、逻辑上集中的分布式组织形式。以上述工作为基础,构建了某摩托车产品的制造资源描述本体,对模型的有效性进行了验证。     

云制造网络平台中机床设备建模方法研究

以机床设备为对象,针对云制造网络平台的设备资源在虚拟化接入和服务化封装的过程中,存在的设备资源属性信息庞杂、平台接入困难等问题进行研究。基于本体建模的思想,使用Protégé构建机床装备资源本体模型,得到OWL本体知识文档;使用XML editor构建本体XML描述模板,通过该模板对机床设备进行实例化,建立机床设备资源数据库,在云制造网络服务管理平台中对机床设备形式化描述模型进行检验和应用。     

机床装备及其加工运行过程云制造服务平台

针对机床装备制造企业从生产型制造向服务型制造转型,以及应用企业基于网络的设备资源共享和远程维修维护服务等迫切需求,提出一种机床装备及其加工运行过程的云制造服务平台,并对该平台的参与角色、体系架构、运行模式及基于网络化信息交互终端的机床装备云端接入、基于本体的机床装备服务能力建模等关键技术进行了研究。最后介绍了该平台在试验环境中的构建和试运行情况。     

云制造环境下基于离散Markov跳变系统的机床装备资源动态优选方法

针对云制造环境下加工任务执行过程中机床装备资源易受紧急插单、加工质量异常、设备运行故障等高频随机扰动影响,致使产品加工服务质量(QoS)不能满足客户个性化需求的问题,提出一种基于离散Markov跳变系统的机床装备资源动态优化选择方法.首先,结合云制造服务运行特点,构建了云制造环境下面向加工任务执行过程的服务质量动态演化...     

[云制造]云制造环境下基于贝叶斯网络的机床装备资源优化决策方法

结合复杂网络理论,提出了一种云制造环境下基于贝叶斯网络的机床装备资源优化选择方法。对云制造环境下机床装备资源优化选择问题进行数学描述,构建了一种由决策环境变量、决策选择变量、决策传递变量、决策目标变量、决策价值变量以及因果依赖关系组成的不确定多阶段多目标（UMM）决策模型,并对该模型的求解算法进行研究;通过实例验证了所提方法的适用性和有效性。     

云制造环境下支持演化的制造云服务元建模

针对制造云服务运行环境的高度动态开放性,在分析了制造云服务建模需求的基础上,提出了支持演化的云服务元建模框架,着重研究了框架的语义表示层中的云服务元模型架构。在云服务元元模型层,给出了云服务元元模型的形式化定义及云服务的概念模型。在云服务元模型层,阐述了云服务业务主对象、业务元对象和业务元数据的模型结构及演化操作对象、演化日志对象的模型结构。在云服务模型层,基于Web本体描述语言建立了云服务本体。在此基础上,提出了云服务的演化过程模型。开发了一个面向模具行业的制造云服务管理平台原型,通过实际案例验证了该云服务建模方法的可行性和有效性。     

基于OWL-S的云制造服务语义匹配方法

针对云制造服务在匹配过程中的多样性、异构性、动态性和多约束性等特点,建立一种基于Web服务本体描述语言的云制造服务输入、输出、前提、效果匹配模型,研究了该模型匹配的参数匹配、属性匹配和综合匹配三个阶段。针对参数匹配过程中本体概念参数和约束条件参数的匹配度量化问题,给出结合语义相似度和基于蕴涵关系推理的量化方法及匹配算法。通过应用实例验证了该方法的有效性和可行性。     

面向云制造服务架构及集成开发环境

为满足云制造对软件架构和开发工具支持的迫切需要,从抽象角度分析了面向服务架构、云计算和云制造三者之间的关系,指出云制造继承和扩展了前两者的服务模式;面对制造资源,融合面向服务架构与云计算,提出了面向云制造的服务架构;选用公众可免费方便获得的开源工具,构建了基于Eclipse平台的面向云制造服务集成开发环境;结合制造流程示例展现开发工具应用。通过示例研究表明,该集成开发环境具有良好的可伸缩性,能敏捷地应对云制造应用需求。     

面向云仿真的层次化仿真服务描述框架

针对云仿真中多种粒度资源共享和按需构建仿真服务的特点及其对仿真资源服务描述框架的新要求,提出了面向云仿真的层次化仿真服务描述框架;对框架中各层次的描述语义进行了定义和形式化描述。将研究成果应用于云仿真系统的仿真服务描述实现中,通过典型实例,验证了所提出的仿真服务层次化描述框架。研究实践表明：面向云仿真的层次化仿真服务描述框架适用于云仿真系统中涉及的各类不同粒度的仿真服务资源,能够从服务属性语义与服务模型语义两个角度对仿真服务进行描述,从而支持基于仿真服务描述的智能化发现与组合调度,实现按需构建仿真服务的云仿真模式。     

云制造服务平台的资源使用及访问控制

为了重新规划与设计面向云制造服务平台的访问控制模型,从资源的使用角度出发,将云制造服务平台中的广义制造资源划分为硬件资源、软件资源、信息资源、计算资源与智力资源,分析了各类制造资源在云制造服务平台中的使用方式和访问控制需求,依此设计了云制造服务平台的访问控制模型,定义了系统级别的宏安全策略及子域级别的访问控制请求与响应流程,并展示了初步研究成果——可应用于云制造服务平台协同式子域的授权路径分析工具,有利于促进云制造服务平台资源的安全使用,是云制造领域已有研究工作的延伸和技术扩展.     

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。     

云制造模式下制造能力建模关键技术

阐述了云制造模式下制造能力的内涵,并对制造能力模型构建及描述机制等关键技术做了深入探讨。归纳和总结了当前制造能力研究现状及存在的主要问题,给出了云制造模式下制造能力的概念与分类。构建了制造能力多维信息模型,并给出了针对该模型的制造能力描述框架,为最终实现制造能力形式化描述提供了支持。结合云制造模式下对制造能力共享的实际需求,依据所提出的建模理论和技术,初步开发了一个支持用户按需使用的制造能力服务化系统原型。     

云制造资源服务能耗评估及应用

针对目前云制造平台中资源数据采集、制造服务化接入、服务柔性组合、制造服务综合效用评估和优化配置以及服务应用过程中忽略了能耗重要性等问题,提出了基于物联网的云制造资源服务能耗综合评估框架和云制造服务能耗计算模型,建立了制造服务负载、空载、附加能耗条件下的各类能源消耗计算矩阵,给出了制造服务综合能耗计算方法,并分析了能耗评估框架内各个层次所涉及的关键技术。以制造资源为例,给出了制造资源概念模型,通过物理标志语言描述了资源能耗信息,举例说明了某种制造服务单位综合能耗的计算,并初步设计了一种云制造资源接入与信息管理系统。