云制造环境下机床装备资源动态优选方法研究及应用

摘要

云制造为传统制造业向网络化、智能化、服务化生产模式转型升级提供了有效途径。机床装备资源是制造企业加工运行的核心资源，提升机床装备资源云服务的可靠性、稳定性对支持云制造模式的落地应用具有重要意义。如何面向复杂多变的机床装备资源云服务需求，对服务能力动态变化的机床装备资源进行优化选择，从而提供可靠、稳定的机床装备资源云服务，已成为云制造模式亟待解决的重要问题之一。因此，论文结合国内外现有研究成果，围绕云制造环境下机床装备资源动态优选方法及应用展开研究。　　首先，分析云制造任务执行过程中的随机扰动因素，研究云制造环境下机床装备资源需求与机床装备资源服务能力的结构形式，并在此基础上设计一种考虑随机扰动影响的云制造环境下机床装备资源动态优选总体思路。　　然后，从资源需求方的角度，分析机床装备资源需求变动的具体类型及各类需求变动对应的机床装备资源动态优选范围，在此基础上使用马尔可夫决策过程构建一种需求变动后机床装备资源动态优选需求模型，并采用交叉熵方法对该动态优选需求模型进行求解，通过仿真算例仿真验证所提方法的有效性。　　其次，从资源提供方的角度，分析机床装备资源状态变化后的资源动态优选需求，基于离散马尔可夫跳变系统构建一种考虑机床装备资源状态变化的云制造服务质量动态演变模型，结合离散马尔可夫跳变系统稳态控制定理，设计一种由云制造任务最低服务质量校验、服务质量稳态控制等环节构成的机床装备资源动态优选策略，结合仿真算例对该策略的有效性进行验证。　　最后，结合课题组前期研究成果——机床装备资源云制造服务平台，开发云制造环境下机床装备资源动态优化选择模块，对上述研究内容进行应用验证。

目录

1 绪 论

1.1.1 本文研究背景

1.1.2 本文研究意义

1.2.1 国内外相关研究现状

1.2.2 国内外研究现状总结

1.3.1 本文选题来源

1.3.2 本文研究目的

1.4 本文研究内容及安排

1.5 本章小结

2 云制造环境下机床装备资源动态优选总体思路

2.1 云制造任务执行过程中随机扰动因素分析

2.1.1 云制造环境下机床装备资源优化选择的基本流程

2.1.2 平台运营方随机扰动因素分析

2.1.3 资源需求方随机扰动因素分析

2.1.4 资源提供方随机扰动因素分析

2.2 云制造机床装备资源需求结构组成

2.3 机床装备资源服务能力构成形式

2.4 云制造环境下机床装备资源动态优选总体思路设计

2.5 本章小结

3 支持需求变动的机床装备资源动态优选方法

3.1 机床装备资源需求变动后的动态优选范围

3.2.1 马尔科夫决策过程简介

3.2.2 机床装备资源动态优选需求模型构建

3.3.1 交叉熵方法简介

3.3.2 模型求解

3.3 算例仿真

3.4 本章小结

4 考虑资源服务能力变化的机床装备资源动态优选策略

4.1 机床装备资源状态变化后的动态优选需求分析

4.2.1 马尔可夫跳变系统简介

4.2.2 云制造服务质量动态演变模型构建

4.3.1 资源优化选择目标

4.3.2 最低 QoS要求校验

4.3.3 稳态控制

4.4 算例仿真

4.5 本章小结

5 云制造环境下机床装备资源动态优选模块开发及应用

5.1 机床装备资源动态优选模块开发背景

5.2 机床装备资源云制造服务平台体系架构

5.3 资源动态优选模块开发过程

5.4 动态优选模块应用验证

5.5 本章小结

6 结论与展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间公布的专利

C. 作者在攻读硕士学位期间参加的主要科研项目

D. 作者在攻读硕士学位期间的获奖情况

E. 学位论文数据集

致谢