网络环境下制造资源按需优化配置的研究

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网络技术与信息技术迅猛发展为制造业信息化带来了无限的生机,一方面为在网络环境动态构建各种分布式的制造联盟成为可能;另一面随着全球化竞争的日趋激烈,也使得企业不断发展自己的核心竞争力,通过优势互补以达到快速相应市场需求的目标。因此,通过网络环境来有效组织和优化配置各种地理位置分散,分属于不同的管理域的闲置资源成为当前制造产业在激烈的竞争环境中获取竞争优势的有效途径。然而,在分布的网络环境中,制造资源所特有的分布性、动态性、自治性以及管理与使用二分性等特性,使得网络环境中制造资源的组织与管理有别于传统制造环境中以行政权力为主导的集中管理模式,需要建立适合于分布式网络环境的制造资源高效组织与动态优化配置的理论与方法,以解决地理位置分散、管理域分布的制造资源高效运作,以适应动态、多变的市场需求。  论文以网络环境中各种分布式的软、硬件制造资源为研究对象,首先讨论网络环境中制造资源的所拥有的重要特性以及资源配置的基本原理,研究适合分布式制造资源的管理模式与方法,提出在制造任务原始驱动力的拉动作用下,以信任管理机制为主导的制造资源的动态优化配置以及动态组合的方法,并在此基础上,针对制造任务与制造资源的动态性与不确定性,提出适合网络环境的动态分布式的鲁棒调度策略与算法,并综合利用多智能技术与Web服务技术构建网络环境的制造服务平台。论文的主要工作和创新点如下:  (1)从分析网络环境中制造资源本质特征以及制造资源配置的基本理论与方法出发,提出适合网络环境的将企业与市场相结合的综合制造资源配置方式,并在此基础上提出了制造资源的组织架构、管理架构,以及配置流程。  (2)针对网络制造环境中分属于不同组织与管理域的在制造资源(通常按需封装成面向服务的网络节点)提供服务的过程中,可能存在的欺诈行为的问题,以构建诚信的制造网络环境为目标,从信任产生的来源出发,构建面向制造网络的量化信任模型。针对信任产生的不同途径,分别给出了直接信任度预测模型以及信誉的评价方法,并且对二者进行了综合得到制造资源的综合信誉度,通过对综合模型假设检验与仿真分析说明了模型的有效性。  (3)针对制造网络环境中制造资源服务粒度的多样性以及环境的动态性、不确定性的特征,以任务驱动的制造资源的按需动态聚合与优化组合为目标,从任务分解粒度对资源按需聚合与优化协作的影响出发,提出以基于产品结构的任务分解为基础,与面向制造资源服务粒度的任务分解相结合的任务分解方法,并根据任务分解,采用数据包络分析法与层次分析法对潜在的制造服务资源进行评价,并提出了制造服务资源的优选与组合算法。  (4)针对网络制造环境中参与调度制造资源的分布性、自利性以及自治性的特征,以探索缩小生产调度优化理论与实际生产调度之间的差距为目标,从经典生产调度问题的假设条件与局限性为出发点,在探讨网络环境下生产调度所面临的新问题的基础上,提出了基于多智能体的主动-反应两阶段调度方法,并分别给出了以提高生产调度鲁棒性为目标的分布式主动调度算法,以及为响应调度计划执行过程中所面临的意外事件的反应调度的调度策略,最后对相关算法与策略进行了仿真与分析,说明了该调度方法的有效性。  (5)将多智能体技术以及Web服务技术相结合开发了基于网络的制造服务平台的原型系统,完成了该平台的功能设计与软件开发,通过相关功能模块的设计与开发,给出了按需优化配置的流程,并对论文提出的相关理论与方法进行了验证。
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