制造装备资源服务组合优化研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文第1章绪论1.1课题来源本课题来源于以下项目：（1）国家自然科学基金项目（51305319）：基于多状态智能感知的制造装备能力动态建模与评估理论和方法；（2）国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA040501)：集团企业制造资源智能感知技术及装置研发；（3）教育部科学技术研究重大项目（313042）：面向大型机械装备运行状态智能感知的嵌入式与系统研究。1.2课题研究背景、目的及意义随着网络技术和信息技术的飞速发展，传统的制造模式已不能适应制造业信息化的发展要求，一批先进的制造技术或模式应运而生，如：敏捷制造、网络化制造、并行工程、虚拟制造、

2、动态联盟、绿色制造、制造网格等。在制造业经历转型升级的时候，制造业同时面临着尴尬的状况：由于制造资源的瓶颈问题，一些制造企业无法完成制造订单，另一些制造企业虽有高精尖设备，却因为订单不足而导致资源的闲置——“孤岛”现象不仅在广泛联接的互联网信息领域存在，而且在“物联”不足的制造领域表现的更为突出。在这种情况下，有关各方面都有自身迫切需求：资源使用者迫切期望通过方便的、租赁的方式使用外部的优质资源；资源提供者迫切希望提高资源的利用率来实现资源的增值；[1]在社会层面也存在降低社会的整体资源使用成本和实现经济的低碳发展需要。经过十几年的发展，这些先进的制造模式在资源服务封装、资源配置

3、、协同设计等领域取得了显著的成果。但在推广应用的过程中也遇到了很多问题，如：服务模式、制造资源的共享、制造服务的安全等问题。这种情况迫使制造企业转变发展观念，从制造型企业转向服务型企业，实现服务化、集约化、绿色化发展。同时，以云计算、物联网技术、虚拟化技术、GPS技术等为代表的一些先进技术迅速发展。这些新技术的发展为解决制造业发展过程中遇到的瓶[2]颈问题提供了新的思路。1万方数据武汉理工大学硕士学位论文结合云计算、物联网等技术以及相关研究成果，中国工程院李伯虎院士在2009年6月在国际学术界率先提出一种新的网络化制造模式——云制造的理念。[3]云制造是面向服务的、高效低耗的和基

4、于知识的一种网络化智能制造新模式。它融合了现有信息化制造技术、云计算、语义Web、物联网等技术，将各种类型的制造资源和制造能力进行虚拟化和服务化，并进行统一的智能化管理，用[4]户可以借助网络随时按需获取优质廉价、安全可靠的服务。云制造致力于全球制造资源的汇聚与共享，是实现资源优化配置的一种制造新平台、服务新模式，[5]它由云制造服务提供者、云制造服务使用者和云制造服务平台中间件组成。云制造将各类资源封装后以服务的方式提供给服务使用者，从而实现制造资源的共享与按需使用，满足云制造按需服务和按需使用的目的。由于制造服务具有多样性、海量服务、分布性、动态性的特点，在复杂的云制造中选取

5、合[6]适的资源服务来完成任务单靠传统的服务管理技术不能满足用户的需求。如何利用平台中现有的服务，来满足用户的各样需求，是云制造需要解决的重要问题。制造服务的组合为这个问题提供了良好的解决方案，制造服务组合可以描述为根据服务使用者提出的制造任务请求，将其分解为多个能够被现有服务满足的子任务，针对每个子任务在云制造服务平台中找到候选的服务集，然后从候选服务集中选取出具体的服务并按照一定的顺序组成多种服务组合方案，再[7]从这些服务组合方案中选取最优的方案来执行相应任务。制造服务组合可以形成满足云制造服务使用者需求的不同粒度的制造服务。制造服务组合是云制造提高资源利用率、实现资源增值

6、和增效的有效途径之一，因此对制造资源服务组合优化方法进行研究具有重要意义。从制造服务提供者角度来看：通过对云制造服务组合的研究，包括制造服务建模和封装、服务组合优选等关键技术的研究，制造服务提供者可以从传统的以产品为主导的制造模式向以服务为主导的制造模式转变。云制造对已有网络化制造的内容进行了拓展，对面向服务制造的新理论进行了延伸，不仅表现了“分散资源集中共享”的思想，也表现了“集中资源分散服务”的思想。云制造的服务模式同时存在“多对一”和“多对多”两种形式。通过对服务组合的研究，制造服务提供者能及时掌握服务使用者对服务的动态需求，并根据服务使用者的需求对制造资源的生产管理与组织

7、方式进行调整，有利于提高自身的市场竞争力。从制造服务使用者角度来看：通过云制造平台的整合，制造服务提供者可以共同提供跨领域的、跨行业的制造服务，从而满足制造服务使用者的多样化和个性化需求；而且通过平台的服务组合，可以将不同提供者各自的优势服务2万方数据武汉理工大学硕士学位论文组合在一起，保证使用者透明地、开放地、便捷地获得高质量的服务。从云制造平台角度看：制造服务组合可以提高服务的重用率，使平台资源得到最大化利用，是实现资源优化配置的有效途径之一，能促进云制造技术的发展。由于云制