云制造环境下任务资源分配与调度优化方法研究

摘要

国家提出“中国制造2025”计划，使得先进的制造技术更受学术界和工业界重视。“中国制造2025”计划旨在通过“创新、绿色”为指导方针，结合新技术、新理念来提高中国的制造业。随着“互联网+”和制造业的融合，使得云制造也更受瞩目，云制造通过融合物联网、大数据等信息化技术来对传统的制造模式进行升级。云制造平台的运营将会面对海量的数据接入和管理，以及高并发的制造资源服务请求和新模式下新的调度问题等。论文在国家自然基金课题的支持下对以下几个方面对云制造进行了研究:
　　首先，分析了我国制造业目前面临的问题，阐述了云制造产生的背景。总结了云制造目前的国内外的研究现状，通过对云制造领域已有理论的分析，提出了本论文要研究的问题。
　　其次，对云制造平台中的制造资源虚拟化进行了研究，总结了云制造资源的基本特征，并在物理资源和软资源两个大类对制造资源进行的分类。在此基础上提出了一个云制造资源虚拟化框架，并构建了制造资源服务模型和云制造服务请求模型。
　　再次，针对如何高效处理云制造服务平台中大规模时序并发的制造服务请求这一问题，提出了一种面向服务响应时间的制造服务请求分段算法，和基于关联区域的制造服务资源分配算法，从而改善了资源受限情况下的制造服务资源全局优化配置效率。
　　最后，针对云制造环境下制造资源调度问题，建立了考虑服务完成时间、服务成本、服务质量和服务满意度的多目标调度问题模型。提出了一种非支配排序粒子群算法用于解决该调度问题。最后通过实际生产数据进行实验，证明了模型的可行性和算法的有效性。
　　将文中所提出的模型和算法应用于云制造调度实验系统中，验证了模型的合理性和算法的高效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外的研究现状

1．2．1 云制造理论研究现状

1．2．2 云制造资源虚拟化研究现状

1．2．3 云制造资源的优化配置方法研究现状

1．2．4 云制造调度问题研究现状

1．3 课题的来源

1．4 论文结构和主要的研究内容

第2章 云制造资源虚拟化

2．1 云制造资源的基本特征

2．2 云制造资源的分类

2．3 云制造资源虚拟化框架

2．3．1 制造资源云服务模型

2．3．2 云制造服务请求模型

2．4 本章小结

第3章 云制造环境下大规模时序并发制造服务请求的资源优化配置

3．1 大规模时序并发制造服务请求的问题描述

3．2 制造任务分解方法

3．3 面向服务响应时间的制造服务请求分段算法

3．4 制造任务相似性距离

3．5 基于关联区域的制造服务资源分配算法

3．6 实例测试与分析

3．6．1 综合服务质量

3．6．2 测试与分析

3．7 本章小结

第4章 云制造环境下制造任务多目标调度优化

4．1 云制造环境下多目标调度问题描述

4．1．1 目标函数

4．1．2 约束条件

4．2 NS-PSO算法

4．2．1 编码和解码

4．2．2 种群初始化

4．2．3 速度和位置更新

4．2．4 全局最优解集更新

4．2．5 算法流程

4．3 实例测试与算法分析

4．3．1 实例测试

4．3．2 基准问题测试

4．4 本章小结

第5章 云制造调度平台实现及案例应用

5．1 云制造调度平台概述

5．1．1 系统架构

5．1．2 功能模块

5．2 云制造调度平台实现及实例测试

5．2．1 设备管理模块

5．2．2 调度实例运行测试

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢