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...     

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。     

面向云制造服务的制造资源多目标动态优化调度

针对云制造环境下制造资源调度的特点和存在的问题,建立了云制造环境下制造服务资源多目标调度模型。根据云制造环境下极易发生扰动的特点,提出了一种动态调度技术,以在发生突发事件时及时作出反应。提出了一种基于遗传蚁群算法的制造资源调度算法,该算法利用遗传算法搜索能力强、收敛速度快的优势弥补蚁群算法易陷入局部最优、收敛速度慢的不足,使整个调度过程能快速、准确地收敛于最优解。最后用实例证明了该算法的有效性。     

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]基于可持续性的云制造多任务调度

为提高云制造调度过程的可持续性,研究基于可持续性的云制造多任务调度方法,基于面向服务架构理论分析了云制造多任务调度流程和可持续性框架。考虑经济、环境和社会因素,构建了基于可持续性的云制造多任务调度模型,设计了改进的遗传算法以有效解决调度模型的求解问题。通过将基于可持续性调度模型和基于满意度调度模型作对比模拟实验,观察可持续性对云制造多任务调度效果的影响。结果表明,从系统整体优化的角度,基于可持续性的调度模型,能够在不损失客户满意度的前提下,同时降低环境成本和设备闲置率,保障平台整体的可持续运行。     

云制造环境下机床装备资源特性分析与语义描述方法

针对云制造环境下机床装备资源具有异质异构、动态演化、高度自治等特性及网络化集成、服务化封装和供需智能匹配等需求,提出并构建了一种基于语义服务建模本体的机床装备资源描述框架,并对支持该框架实现的机床装备资源元数据本体表示方法、机床装备资源服务化封装等关键技术进行了研究。通过应用案例对以上研究成果进行了实验验证。     

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。     

基于数字孪生的零件智能制造车间调度云平台

零件制造车间中工作要素路径的未知性、时间的不确定性,以及生产要素信息的孤立性,严重影响了车间调度的有效运行。基于数字孪生技术提出一种解决零件智能制造车间调度问题的新方法——调度云平台,构建了调度云平台的框架模型以及调度工作流程;搭建了调度云平台的全生命周期监控系统,监控产品的实时运行状态;基于全生命周期监控系统实时监控的数据,利用大数据分析技术对车间生产过程中多源动态扰动进行预测和诊断,在此基础上提前由调度云平台对动态扰动制定相应扰动策略;为阐述如何将所提模型落地,以某企业零件智能制造车间为例,对调度云平台模型进行应用验证,同时指出了基于数字孪生的零件智能制造车间未来的工作方向。     

云制造环境下资源动态调度系统研究

云制造环境下资源动态调度是云制造中的关键技术之一。针对云制造环境下制造资源调度的特点和存在的问题,提出了基于资源负载均衡的动态调度策略,建立了以完成任务的总服务成本最小为优化目标的模型,并通过建立应用实例说明了该系统的实际应用过程。     

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MapReduce和多目标蚁群算法的制造云服务动态选择算法

基于云计算技术和云服务技术研究了云服务的动态选择问题,给出了云制造服务层次化模型,提出了一种基于MapReduce和多目标蚁群算法的制造云服务动态选择算法(CSSMA)。依据CSSMA设计了多目标蚁群算法、Map函数、Reduce函数和优化策略等,并将其分布式并行运行于制造云平台中。仿真实验结果表明:CSSMA具备良好的处理大规模问题的能力,适用于制造云服务动态选择问题的求解。     

[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。     

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。     

基于Multi-Agent的机床装备资源优化选择方法

针对云制造环境下机床装备资源数量大、服务制约因素多、组合优化选择困难等问题,首先建立机床装备资源匹配指标体系和包括服务时间(T)、服务成本(C)、服务质量(Q)、服务知识(K)、服务环境(E)、服务可靠性(R)、服务容错性(Ft)和综合满意度(Sa)八维目标分量的机床装备资源评价指标体系;结合Multi-Agent技术自主响应、智能交互的优势,提出一种基于Multi-Agent的机床装备资源优化选择模型,设计了该优选模型的求解方法并通过实验仿真验证了该方法的适用性和有效性。     

云制造环境下跨企业协同生产调度算法

为解决云制造环境下的跨企业协同生产调度问题,提出一种适用于云制造环境下生产资源调度的混合集合规划方法。该方法基于切削算法框架,综合考虑多种约束,提出一种有效的求解策略,实现了一种面向订单且适用于跨企业、多约束、多品种、小批量的有限能力调度算法,为供应链中供需企业提供了一份拖期小、费用低、跨度短的协同生产计划。利用多组制造企业真实数据对模型进行测试,结果表明,该模型可在合理时间内有效求解实际应用规模的跨企业协同生产调度问题。     

基于语义Web的云设计服务平台及关键技术

针对云设计环境下设计资源具有分布性、异构性和面向服务等特点,以及中小制造企业对外部设计资源和设计能力的需求,以语义Web为基础,设计了一种能够实现设计资源集成共享并支持中小企业内外部资源整合与产业协作的云设计服务平台。给出了云平台的层次体系结构与运行机制;探讨了基于Web服务和本体论的资源虚拟化和云资源池构建方法,建立了面向产品信息模型的资源动态能力与客户需求表述模型,研究了基于语义推理的资源搜索匹配算法以及平台运行调度与监控等;采用Flex和Java开发了云平台原型,并以使用UG终端仿真服务设计起落架外筒为运行案例,验证了云平台的可行性和有效性。     

考虑云制造服务协同的多用户任务调度优化

云制造系统中有各种不同的分布式制造服务,而以往对制造服务调度的研究忽略了服务提供企业间的协同效应。为考虑云制造服务社会属性对服务协同的影响,从合作与竞争的角度建立了云服务间协同效应的测度模型。进而,以最大化平均用户满意度及最大化云服务协同效应为优化目标,构建了双目标云服务选择与调度模型。基于灰狼优化算法设计了一种灰狼优化模拟退火混合算法(GWO-SA)对该模型进行优化求解。使用算例进行测试并与其他多目标优化算法比较,仿真结果表明了该模型的有效性和GWO-SA算法的高效性。     

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。     

面向生产过程云服务的制造执行系统

为支撑云制造服务模式在制造行业的推广应用,以及企业从传统生产型制造向服务型制造转型,在分析当前广大企业面向服务的生产制造过程管理需求的基础上,提出了下一代制造执行系统的发展方向——面向生产过程云服务的制造执行系统(CloudMES)。分析了CloudMES的总体实现思路,构建了一种CloudMES的体系架构和运行模式,并对CloudMES系统涉及的车间机床装备资源的智能感知与网络优化配置、基于移动智能体的机床装备资源服务化封装等关键技术进行了研究。通过初步试验验证了所提系统的有效性。     

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。