面向云制造的网络化协同技术服务研究

摘要

随着国际化市场竞争的日益激烈，以及信息技术的进步，经济全球化的竞争环境逐步形成，市场需求瞬息万变，产品个性化需求不断多样化、产品制造周期不断缩短、技术含量不断增大，制造企业仅依靠自身内部的信息集成和设备柔性化等措施已经很难有效改善企业整体敏捷性，迫切需要通过企业间的强强合作来提高自己的综合竞争能力，进而实现多赢。云制造正是在这一背景下产生的。云制造是企业为应对知识经济和制造全球化的挑战而实施的以快速响应市场需求和提高企业竞争力为主要目标的一种先进制造模式。通过采用先进的计算机技术、网络技术、通信技术、人工智能技术、云计算技术、制造技术及其它相关技术，构建面向企业特定需求的基于网络的制造系统，突破空间地域对企业生产经营范围和方式的约束，实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务。在新的制造模式下，传统的技术服务模式已无法满足企业和用户的需要。
　　网络化协同技术服务是指通过Internet和Web技术，通过企业间的协同合作，为客户提供所需要的服务知识和信息，它是在产品和客户分散化、全球化背景下制造企业实现对客户服务的一种新模式。网络化协同技术服务系统是为了适应企业制造的分散化以及客户和设备供应商的国际化需求而提出的一种新思路，它主要是采用系统工程的理论、技术和方法，借助于网络技术、计算机技术、现代通信技术、人工智能技术和多媒体技术等建立的用于支持企业内部、企业与客户和供应商之间的信息交换、知识共享和协同工作的计算机网络系统。
　　本文首先综述了国内外云制造技术与技术服务的现状与发展趋势，阐明了本文研究的目的、意义及主要研究内容。在此基础上，对面向云制造的网络化协同技术服务的体系结构、面向云制造的虚拟企业合作伙伴选择、面向云制造的制造信息采集与融合方法、网络化技术服务的知识融合与重用、面向云制造的网络化协同技术服务任务指派与列队进行了深入的研究并在理论研究的基础上进行了原型系统开发。本论文的主要研究工作有:
　　(1)在查阅了国内外大量文献资料的基础上，对云制造的内涵与特征、主要研究内容、国内外研究现状与发展趋势及技术服务的定义、国内外研究现状与发展趋势进行了全面的综述，阐明了研究的重要性与意义。
　　(2)分析了面向云制造的网络化协同技术服务系统的功能需求，建立了面向云制造的网络化协同技术服务系统的功能模型，设计了基于Multi-agent面向云制造的网络化协同技术服务系统的系统结构。
　　(3)建立了面向云制造的虚拟企业合作伙伴选择综合评价指标体系，采用模糊综合评价法对合作伙伴进行精选，运用遗传算法对合作伙伴进行优化组合并对所建立的优化算法进行了实例分析。
　　(4)研究了RFID与条码技术相结合的制造数据采集方法，建立了一种分布式管理集中存储的信息采集模型，提出了在感知层和数据层设置感知代理的思路，从理论上对智能采集模型进行了分析和评价。
　　(5)为了提高系统的智能化，进而提高技术服务的效率和质量，研究了基于本体论的技术服务知识融合与重用，构建了面向云制造的网络化协同技术服务知识融合的体系结构，研究了技术服务领域知识本体库构建方法。
　　(6)研究了云制造模式下网络化协同技术服务任务指派流程、分类与分配方法，建立了基于匈牙利算法的技术服务列队排序模型与任务指派的模型，并进行了实例验算。
　　(7)在理论研究的基础上结合沈阳某企业的实际需求进行了面向云制造的协同技术服务原型系统开发，并对系统部分功能模块的实现与使用方法进行了简单分析。系统的试运行结果验证了理论研究的正确性与技术的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 云制造及其主要研究内容

1．2．1 云制造提出的背景

1．2．2 云制造的特征

1．2．3 云制造的关键技术

1．2．4 云制造的优势

1．2．5 云制造的应用

1．2．6 云制造的研究现状

1．3 技术服务国内外发展现状与存在的问题

1．3．1 技术服务的定义与内涵

1．3．2 技术服务的主要类型

1．3．3 技术服务的国外研究情况

1．3．4 技术服务的国内研究情况

1．3．5 目前技术服务研究的不足

1．4 课题的来源及论文主要研究内容

1．4．1 课题的来源

1．4．2 论文主要研究内容

1．5 小结

第2章 面向云制造的网络化协同技术服务系统的体系结构

2．1 引言

2．2 面向云制造的网络化协同技术服务系统的功能分析

2．2．1 传统技术服务模式及其特征

2．2．2 网络化系统技术服务及其特征

2．2．3 面向云制造的网络化技术服务的主要功能

2．3 面向云制造的网络化协同技术服务系统的体系构建

2．3．1 云制造的层次化体系结构

2．3．2 云制造的运行原理

2．3．3 云制造环境下技术服务请求运行模式

2．3．4 面向云制造的网络化协同技术服务系统的基本要求

2．3．5 基于SOA的服务系统构建技术

2．3．6 系统的体系结构

2．3．7 云制造网络管理模型设计

2．3．8 网络管理模型的工作流程

2．4 小结

第3章 面向云制造的虚拟企业合作伙伴选择

3．1 云制造虚拟企业合作伙伴评价指标体系的建立

3．1．1 云制造虚拟企业的特征

3．1．2 云制造合作伙伴选择的目标分析与分解

3．1．3 云制造虚拟企业合作伙伴评价指标建立原则

3．1．4 云制造虚拟企业合作伙伴综合评价指标体系

3．2 云制造虚拟企业合作伙伴选择过程模型

3．2．1 过滤初选

3．2．2 常用合作伙伴选择评价方法分析比较

3．2．3 虚拟企业合作伙伴精选方法

3．2．4 基于遗传算法的优化组合

3．3 云制造虚拟企业合作伙伴选择实例分析

3．3．1 项目介绍及项目分解

3．3．2 合作伙伴的选择过程

3．3．3 优化组合及算法仿真

3．4 本章小结

第4章 面向云制造的制造信息采集与融合

4．1 云制造下制造信息的分类

4．2 云制造下的信息采集

4．2．1 RFID和条码技术融合的采集技术

4．2．2 信息采集模型的管理框架

4．2．3 分布式管理集中存储的信息采集模型

4．2．4 智能信息采集模型的性能分析

4．3 云制造下的信息融合

4．3．1 云制造下信息融合要解决的关键问题

4．3．2 信息融合的处理结构

4．3．3 对融合系统中信息分布模型的处理

4．3．4 基于μ检验法的信息融合处理

4．3．5 基于形态-小波阈值的数据融合方法

4．4 本章小结

第5章 面向云制造的网络化协同技术服务的知识融合与重用

5．1 面向云制造网络化协同技术服务的知识分类与表示

5．1．1 技术服务中知识的特点与分类

5．1．2 技术服务中的知识表示

5．2．技术服务中的知识融合

5．2．1 知识融合概述

5．2．2 网络化技术服务中知识融合的体系结构

5．2．3 本体库的构建与管理

5．2．4 技术服务领域本体

5．3 技术服务中的知识重用

5．3．1 技术服务知识的重用过程

5．3．2 基于知识重用的知识库基本检索方法

5．3．3 技术服务系统的知识库组成

5．3．4 基于CBR和RBR的技术服务知识推理

5．4 小结

第6章 面向云制造的网络化协同技术服务任务指派与列队

6．1 技术服务系统的任务列队与指派流程

6．2 技术服务任务的分类与分配

6．2．1 技术服务任务的分类原则

6．2．2 技术服务任务的分类

6．2．3 技术服务任务的分配

6．3 技术服务任务的列队

6．3．1 技术服务任务的排序模型

6．3．2 技术服务任务的排序权重计算方法

6．3．3 层次分析法(AHP)存在的问题

6．3．4 模糊层次分析法的基本原理

6．3．5 模糊一致矩阵表示因素两两重要性比较

6．3．6 任务排序模型的建立

6．3．7 技术服务任务排序计算

6．4 技术服务任务的指派

6．4．1 技术服务任务的指派模型

6．4．2 技术服务任务指派问题的数学模型

6．4．3 匈牙利算法的解题步骤

6．4．4 技术服务任务指派计算

6．5 本章小结

第7章 面向云制造的网络化协同技术服务原型系统

7．1 应用背景分析

7．2 系统的架构

7．3 系统的网络环境

7．4 编程语言及开发环境

7．5 应用实例分析

7．5．1 系统登录

7．5．2 虚拟企业合作伙伴选择

7．5．3 产品设计服务

7．5．4 工艺服务

7．5．5 质量服务

7．5．6 设备回收再利用

7．5．7 售后服务

7．6 小结

第8章 结论与建议

8．1 结论

8．2 建议

参考文献

致谢

攻读博士研究生期间发表论文和参与科研项目情况

作者简介