面向機(jī)械加工的云制造服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、縱觀世界，西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)進(jìn)入了服務(wù)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。服務(wù)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來加速了社會(huì)化分工，企業(yè)之間的相互服務(wù)化成為企業(yè)（企業(yè)集群）快速贏得市場(chǎng)、增強(qiáng)自身核心競爭力的重要方式。當(dāng)前，我國正處在工業(yè)化中后期，制造業(yè)得到充分發(fā)展的同時(shí)，也面臨著上世紀(jì)80年代西方發(fā)達(dá)國家制造業(yè)向服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)問題。為了解決我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的突出問題，從國家層面提出了“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化、以工業(yè)化促進(jìn)信息化”的指導(dǎo)方針，在實(shí)施層面提出了“制造業(yè)信息化工程”。當(dāng)前的制

2、造業(yè)信息化在解決制造“數(shù)字化、集成化、協(xié)同化、網(wǎng)絡(luò)化”問題上取得了一定的研究和應(yīng)用成果，但要進(jìn)一步擴(kuò)大并深化應(yīng)用，從而取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在運(yùn)營模式、技術(shù)上都存在著一些難以克服的問題，特別是在商業(yè)模式、資源共享、安全等問題上存在諸多需要解決的難題。然而，近年來隨著以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等為代表的新一代信息技術(shù)的發(fā)展與商業(yè)應(yīng)用，給制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了可借鑒的商業(yè)模式和新的技術(shù)支撐。
　　在此背景下，2010年李伯虎等人提出了一種面

3、向服務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)化制造模式——云制造，其核心是將“制造”當(dāng)做“服務(wù)”。云制造的提出得到了國內(nèi)外研究學(xué)者的高度關(guān)注，近4年來，圍繞云制造的概念、內(nèi)涵、特征、核心技術(shù)、集成技術(shù)、應(yīng)用模式等方向，國內(nèi)外學(xué)者開展了諸多富有意義的研究工作。但是，結(jié)合云制造的研究現(xiàn)狀，本文認(rèn)為當(dāng)前云制造研究急需解決面向具體應(yīng)用領(lǐng)域的云制造運(yùn)行模式，特別是面向機(jī)械加工領(lǐng)域的云制造服務(wù)模式，機(jī)械加工中的制造資源的服務(wù)化、機(jī)械加工中的制造服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法、云制造環(huán)境下的加工

4、服務(wù)優(yōu)選、系統(tǒng)開發(fā)策略等方面的關(guān)鍵技術(shù)問題。為此，本文圍繞以上幾個(gè)方面的問題開展了以下五個(gè)方面的研究工作：
　?。?）從系統(tǒng)工程、制造系統(tǒng)工程、云制造特征出發(fā)，闡述了云制造是制造系統(tǒng)工程。隨后采用制造系統(tǒng)工程中的廣義建模思想，從電子商務(wù)模式、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品生命周期、制造狀態(tài)空間、制造行業(yè)粒度、制造輻射區(qū)域6個(gè)視角研究了云制造的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特征。在此基礎(chǔ)上提出了一種面向云制造應(yīng)用模式構(gòu)建的設(shè)計(jì)方法。以此方法為指導(dǎo)，針對(duì)機(jī)械加工領(lǐng)域

5、特征，構(gòu)建了一個(gè)面向機(jī)械加工的云制造服務(wù)平臺(tái)，并設(shè)計(jì)了其運(yùn)行模式。
　?。?）研究了云制造環(huán)境下的制造資源、制造能力、制造服務(wù)特征，提出了一種制造資源、制造能力、制造服務(wù)邏輯關(guān)系模型。在此基礎(chǔ)上，提出了兩個(gè)制造服務(wù)建模原則，以此原則為指導(dǎo)，提出了一種用于抽象制造任務(wù)的需求屋模型，并提出了一種基于需求屋模型的制造服務(wù)信息模型構(gòu)建方法。在此方法基礎(chǔ)上，建立了面向機(jī)加工中的多粒度制造任務(wù)模型和制造服務(wù)模型，包括工序級(jí)、零件級(jí)的制造任務(wù)和

6、制造服務(wù)模型，最后提出了制造服務(wù)封裝為 Agent的體系結(jié)構(gòu)和映射原理，并研究了一個(gè)案例。
　?。?）聚焦到了機(jī)械加工領(lǐng)域的云制造服務(wù)發(fā)現(xiàn)問題，提出了面向機(jī)加工的云制造服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法。該方法主要采用多 Agent技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)多粒度制造服務(wù)發(fā)現(xiàn)框架，設(shè)計(jì)了其中主要Agent結(jié)構(gòu)。通過構(gòu)建多Agent交互原則，提出了一種制造服務(wù)發(fā)現(xiàn)流程。結(jié)合本文的研究領(lǐng)域問題，構(gòu)建了面向工序級(jí)和零件級(jí)服務(wù)發(fā)現(xiàn)的仿真環(huán)境，并通過兩組仿真實(shí)驗(yàn)，分析了與目

7、前云制造環(huán)境下的資源(服務(wù))發(fā)現(xiàn)的區(qū)別，表明了本文方法的優(yōu)越性和實(shí)用性。
　?。?）分析了面向機(jī)加工中的多粒度制造服務(wù)優(yōu)選問題，定義了云制造環(huán)境下的工序級(jí)、零件級(jí)服務(wù)優(yōu)選的問題，提出了云制造環(huán)境下機(jī)加工中多粒度制造服務(wù)優(yōu)選模型，該模型不僅考慮了服務(wù)方之間的物流影響，同時(shí)還考慮了客戶與第一鏈服務(wù)方、最后服務(wù)方與客戶之間的物流影響，構(gòu)建了更接近實(shí)際情況的制造服務(wù)優(yōu)選數(shù)學(xué)模型。為了求解該多目標(biāo)問題，采用了優(yōu)先轉(zhuǎn)換方法，將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)換為

8、了單目標(biāo)問題，在分析了多種智能算法的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)粒子群算法來求解多粒度制造服務(wù)優(yōu)選，最后通過仿真實(shí)驗(yàn)分析了本文模型的優(yōu)越性、算法的有效性。
　?。?）分析了當(dāng)前面向機(jī)加工的服務(wù)平臺(tái)，根據(jù)本文提出的云制造服務(wù)平臺(tái)框架，采用快速應(yīng)用工程指導(dǎo)原則作為開發(fā)方法，設(shè)計(jì)了一個(gè)面向機(jī)械加工的云制造原型系統(tǒng)，包括主要的業(yè)務(wù)流程、核心數(shù)據(jù)庫、核心程序算法，利用Joomla等多種集成開發(fā)框架，開發(fā)了系統(tǒng)主要模塊。
　　綜上，本文全面分