云制造环境下机床装备资源动态服务关键技术研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:cs19890126
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机床装备量大面广,是离散制造企业生产运行的核心资源。当前,全球制造业正发生着制造模式、流程、手段与生态系统等的重大变革,云制造已成为广大制造企业实施服务化、智能化转型战略的重要手段和趋势之一。将云制造服务模式深入到广大离散制造企业的车间层,实现闲置机床装备资源的共享和协同,支持生产加工云服务的开展,对我国广大离散制造企业转型和发展具有重要的战略意义。云制造环境下机床装备资源供需双方匹配合作,耦合形成庞大的云服务网络,由于机床装备资源服务评价因素的多元化、多任务耦合的复杂性以及车间环境的随机多变,机床装备资源动态服务网络的构建与稳定运行一直是制约云制造模式向离散制造企业车间层延伸和应用的技术瓶颈。论文在借鉴国内外相关研究成果的基础上,结合网络拓扑结构、复杂网络等理论基础,探索和研究云制造环境下机床装备资源动态服务网络的构建、演化以及鲁棒性等关键技术。主要工作如下:(1)针对云制造环境下多机床装备资源协同完成一个云服务任务的情况,分析了机床装备资源云服务任务分解、候选机床装备资源匹配、组合优选形成单一动态服务网络(Single Dynamic Network,SDN)的构建原理;从需求方优选机床装备资源服务组合的角度,构建了一种包括服务时间T、服务质量Q、服务成本C、技术性能P、服务可靠性R、服务安全性S和服务柔性F等七维分量的云制造环境下机床装备资源服务选择评价指标体系;结合云制造环境下机床装备资源地域分散、种类繁多、异质异构、组合性和动态性等特点,建立了一种考虑七维资源评价指标约束和资源间转移距离的机床装备资源SDN优化匹配模型,采用改进蚁群算法进行求解,并结合一实例验证了SDN优化匹配模型和求解算法的有效性。(2)针对云制造环境下多个云服务任务共享一个机床装备资源的情况,分析了机床装备资源SDN耦合形成复杂动态服务网络(Complex Dynamic Network,CDN)的构建原理,从供应方优选服务任务排序的角度,建立了一种包括任务直接收入Pear(7)T(8)、合作可持续性Pc oo(T)、影响力提升度Pinf(T)、质量要求风险Pq ua(T)、时间要求风险Ptim(T)、企业经营等级Po pe(T)、服务可靠性Prel(T)、评价满意度Psat(T)等八维分量的云制造环境下服务任务选择评价指标体系,提出了一种考虑八维任务评价指标约束和时间窗限制的云制造环境下机床装备资源服务任务排序优选方法,并结合一实例验证了该方法的有效性。(3)针对云制造环境下机床装备资源CDN网络具有动态性、开放性、非线性、自组织性和不确定性等动力学特征,在研究云制造环境下机床装备资源CDN网络演化路径和演化机制的基础上,提出了一种基于节点度的机床装备资源动态服务网络演化模型,并基于对节点度变化率的推导以及实例分析,解释和验证了云制造环境下机床装备资源CDN网络演化具有无标度性和群聚现象,为开展随机扰动下CDN网络的鲁棒性及优选决策方法研究提供理论基础。(4)针对设备故障、人员异常、运输受阻等随机扰动造成机床装备资源云服务中断的问题,分析总结了云制造环境下存在的随机扰动因素及模拟策略,基于复杂网络理论研究了云制造环境下机床装备资源CDN网络鲁棒性度量指标并进行仿真分析,提出了一种基于贝叶斯网络的随机扰动下机床装备资源优选决策方法,并通过机床装备资源设备故障后的优选决策实例来验证模型和求解算法的有效性。最后,将本文所提理论及方法在国家863项目科技成果“机床装备资源优化配置云服务平台”上进行了初步的应用和验证,取得了较良好的应用效果。
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