云制造模式下建材装备企业制造任务执行关键技术研究

摘要

随着云计算、物联网等先进技术的迅猛发展和制造业所面临的挑战，云制造模式和技术应运而生，其核心在于实现制造资源的协同和共享，为制造业的升级转型提供了新的推动力。然而，由于云制造模式的开放性及多用户等特征，导致多用户任务执行过程涉及到制造任务的异构性、任务资源服务的竞争性、状态监控和任务执行后的评价等问题。对此，本文从四个方面来研究云制造模式下制造任务的优化执行，并以建材装备企业为应用对象进行实践研究。主要研究工作可以概括为以下几个方面:
　　(1)针对制造任务执行过程中的任务异构性问题，提出了云制造任务的信息模型和语义建模框架，首先应用本体建模技术建立了初始云制造任务本体（OCMT_Ontology），以建材装备企业制造任务文本库为基础结合文本处理技术，通过本体自学习模型建立并完善通用云制造任务本体(GCMT_Ontology);在此基础基础之上，通过匹配GCMT_Ontology，构建云制造任务子本体(CMTS_ontology)来实现云制造任务的语义描述。
　　(2)提出了云制造任务执行服务链构建框架，在分析单用户资源服务优选的基础上，重点研究多用户任务资源服务优选模型，针对多用户对资源服务的竞争，提出了应用演化博弈论的方法构建多用户资源服务的博弈模型，按照任务执行是否延期分四种类型求解博弈模型的演化稳定策略，并分析其动态复制方程的演化相图。最后，依据制造子任务的时序逻辑关系来构建可执行的协同制造资源服务链。
　　(3)提出云制造模式下任务执行过程状态监控框架，构建了基于制造任务子本体的多源数据一致映射模型，按照制造任务的结构和执行服务链实现任务执行进度的数据融合，根据制造资源实时监控的数据，应用隐性马尔科夫模型实现制造资源状态的实时监控。
　　(4)提出了云制造任务执行过程评估模型，并建立了不同执行阶段的评估指标及模糊化处理方法。提出直觉模糊OWA-TOPSIS的方法对任务执行过程进行评估，构架了六类不同的TOPSIS数据累积方法和最佳和最差理想点的识别方法，并通过案例研究验证了提出方法的实用性。
　　(5)从实际应用出发，针对建材装备制造企业产品的制造过程，开发了云制造模式下任务执行过程管理系统，并在协同制造的多个企业间实现任务执行计划管理、过程跟踪和评价。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 先进制造模式的演变

1．1．2 建材装备制造业面临的挑战

1．2 论文相关领域国内外研究现状

1．2．1 云制造模式

1．2．2 协同制造任务建模

1．2．3 面向服务的制造任务执行

1．2．4 制造任务跟踪方法研究

1．3 课题来源及研究目的和意义

1．3．1 课题来源

1．3．2 研究目的和意义

1．4 论文研究内容

第2章 建材装备企业制造任务优化执行框架

2．1 云制造与云制造任务

2．1．1 云制造的定义和特征

2．1．2 建材装备企业制造任务

2．1．3 建材装备企业制造任务分类

2．2 建材装备企业制造任务优化执行框架

2．2．1 建材装备企业制造任务执行运作模型

2．2．2 建材装备企业制造任务优化执行框架

2．3 本章小结

第3章 建材装备企业云制造任务语义建模

3．1 概述

3．2 建材装备企业云制造任务建模框架

3．2．1 建材装备企业云制造任务信息模型

3．2．2 建材装备企业云制造任务语义建模框架

3．3 建材装备企业云制造任务通用本体构建

3．3．1 建材装备企业云制造任务初始本体

3．3．2 建材装备企业云制造任务语义特征空间

3．3．3 建材装备企业通用本体自学习模型

3．3．4 算例分析

3．4 建材装备企业云制造任务语义描述模型

3．4．1 建材装备企业制造任务子本体匹配

3．4．2 建材装备企业云制造任务语义描述

3．5 本章小结

第4章 建材装备企业制造任务执行资源服务链

4．1 概述

4．2 建材装备企业制造任务执行服务链构建框架

4．2．1 制造任务优化执行服务链构建框架

4．2．2 单用户任务资源服务优选

4．2．3 多用户任务资源服务优选

4．3 面向多用户任务的资源服务优选

4．3．1 资源服务博弈优化数学描述

4．3．2 博弈模型求解

4．3．3 演化稳定策略分析

4．3．4 算例分析

4．4 建材装备企业制造资源服务链构建

4．5 本章小结

第5章 建材装备企业制造任务执行状态监控

5．1 概述

5．2 建材装备企业制造任务执行过程状态监控框架

5．3 建材装备企业任务执行实时数据预处理

5．3．1 实时数据过滤

5．3．2 多源数据一致性映射

5．4 建材装备企业任务执行状态数据融合

5．4．1 面向任务的执行进度数据融合

5．4．2 面向服务的资源状态监控

5．5 本章小结

第6章 建材装备企业制造任务执行性能评估

6．1 概述

6．2 建材装备企业制造任务执行过程评估模型

6．2．1 云制造任务执行过程评估指标体系

6．2．2 云制造任务执行过程评估模型

6．2．3 基于直觉模糊的评估标准模糊化

6．3 基于直觉模糊OWA-TOPSIS的任务执行评估方法

6．3．1 IFOWA

6．3．2 直接模糊TOPSIS

6．3．3 直觉模糊OWA-TOPSIS

6．4 算例分析

6．5 本章小结

第7章 建材装备企业制造任务执行系统应用

7．1 系统开发背景与运行环境

7．1．1 系统设计目标

7．1．2 系统开发及分析工具

7．1．3 系统运行环境

7．2 系统开发与实现

7．2．1 系统实现框架与功能

7．2．2 制造任务发布

7．2．3 制造任务优化执行

7．3 系统应用实例

7．3．1 项目工程任务管理

7．3．2 制造任务执行计划

7．3．3 任务执行过程跟踪

7．3．4 制造执行过程评估

7．3．5 应用效果

7．4 本章小结

第8章 结论与展望

8．1 全文总结

8．2 研究展望

参考文献

附录1：攻读学位期间发表的学术论文

附录2：攻读学位期间参与的科研课题

附录3：项目验收报告

附录4：软件版权

致谢