面向加工任务匹配的加工资源共享平台关键技术研究

摘要

随着人们需求的不断变化，更多个性化的加工任务被提出，制造企业仅依靠自身拥有的加工资源很难满足加工任务的要求。加工资源共享可促进异地企业间进行协同工作，增强企业生产能力，有效提高闲置加工资源的利用率，是降低产品生产成本和提高产品生产效率的重要途径。近年来，为加快对市场需求的响应和提高企业的竞争力，多种网络化制造模式先后被提出，如制造网格、敏捷制造、全球化制造等。网络化制造促进了企业间的协同合作，实现了社会加工资源的集成与共享，有效提高了产品生产效率和加工质量，降低了产品生产成本。然而，在运营模式及加工任务与加工资源匹配等方面依然存在不足。
　　本文在现有网络化制造技术的基础上，结合云计算技术和语义网相关理论提出了一种运行于Hadoop架构下的面向加工任务匹配的加工资源共享平台。重点以机床设备资源为共享对象，研究了加工资源与加工任务的模型设计、加工资源信息存储策略、加工资源与加工任务间的匹配技术等资源共享平台涉及到的关键技术，并通过原型系统的开发和具体实例验证了所提方法的可行性和实用性，对我国制造业的向前发展进行了有益的探索。主要内容包括：⑴对资源共享平台涉及的关键问题进行分析，基于Hadoop平台提出了面向加工任务匹配的加工资源共享平台的体系结构。对平台的核心层云服务端结构做了分析。⑵分析加工资源特点并对加工资源进行分类，从匹配的角度抽象加工资源和加工任务属性，分别设计了加工资源模型和加工任务模型，并采用本体建模方法建立了加工资源模型和加工任务模型。为资源与任务间进行匹配实现资源共享做技术准备。⑶采用Hadoop架构中的文件系统HDFS和HBase数据库来存储加工资源信息。结合加工资源信息特点，综合考虑存储空间和查询效率两方面因素设计了加工资源信息存储方案，设计了相关HTable表结构，并阐述了加工资源存储过程。⑷分析加工资源匹配所具有的特点，构建匹配框架，建立了加工资源与加工任务的匹配模型，在MapReduce分布式计算框架下实现加工资源与加工任务的匹配算法，基于蚁群算法实现机床组合优化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 加工资源建模研究现状

1．2．2 本体存储技术研究现状

1．2．3 检索匹配技术研究现状

1．3 本文研究内容及组织结构

1．3．1 本文研究内容

1．3．2 本文组织结构

第2章 加工资源共享平台关键技术分析及构建方案

2．1 共享平台关键技术分析

2．2 加工资源共享平台总体框架

2．3 本章小结

第3章 加工资源及加工任务模型设计

3．1 加工资源模型设计

3．1．1 加工资源特点分析

3．1．2 加工资源的定义与分类

3．1．3 加工资源的属性分析

3．2 加工任务模型设计

3．3 本体建模方法

3．3．1 建模方法及建模语言的选取

3．3．2 加工资源及加工任务的本体建模

3．4 本章小结

第4章 加工资源信息分布式存储策略

4．1 加工资源存储策略分析

4．2 HBase数据库设计

4．2．1 HBase存储结构概述

4．2．2 HBase表格设计

4．3 加工资源存储过程

4．3．1 用户注册及登录

4．3．2 加工资源实例提交

4．3．3 加工资源解析及存储

4．4 本章小结

第5章 基于MapReduce的加工资源与加工任务匹配

5．1 加工资源匹配的特点及实现策略

5．1．1 加工资源匹配特点分析

5．1．2 加工资源匹配实现策略

5．1．3 加工资源匹配模型

5．2 加工资源与加工任务的匹配算法

5．2．1 匹配度计算

5．2．2 基于MapReduce的匹配算法

5．2．3 基于蚁群算法的加工资源组合优化

5．3 本章小结

第6章 资源共享平台原型系统开发与应用验证

6．1 资源共享平台原型系统搭建

6．1．1 客户端软件开发

6．1．2 云服务端开发

6．2 实例验证

6．3 本章小结

第7章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢