随着新一代信息技术的应用,制造业正逐渐向网络化和智能化生产发展,加工模式也由大规模集中控制向着分布式自主协作逐步转变,同时车间生产物流过程日益复杂化,服务型制造理念以及云制造、工业产品服务系统、社群化制造等为主要内容的新型制造模式,均深刻影响着制造业的转型升级。为了适应这种变化,本文以智能车间的生产物流服务过程为研究对象,对自组织运行原理与运行状态评价等问题进行了研究。首先,分析了生产过程的物流服务,对其中涉及到的制造资源进行信息物理系统（Cyber-Physical System,CPS）建模,以实现底层数据采集问题及信息集成问题为目标,采用OPC统一架构（OPC unified architecture,OPC UA）构建了生产物流服务资源的信息交互网络模型和实例化信息模型,并利用工业控制计算机对物流服务资源节点进行配置,实现服务资源节点自主感知决策的主要功能。其次,针对生产物流的多服务资源节点自组织运行建模问题,提出“任务-资源”双向自主协同的自组织运行机制,并从全局和局部优化两个角度对“任务-资源”配置进行分析,采用多目标教与学优化算法对“任务-资源”实现了生产物流服务资源的全局优化;利用合同网（Contract Net Protocol,CNP）机制构建了一种主动任务分配和自组织资源配置的快速响应机制,实现资源的局部优化和生产异常适应能力,并通过OPC UA订阅/发布模式来实现这一过程。之后基于事件驱动的制造资源实时状态模型,实现自动导引运输车（Automatic Guided Vehicle,AGV）、加工机床等设备运行时的状态转变,通过实时对比及时辨识异常状态。然后,通过分析生产物流服务的网络特征,针对工序、加工设备、AGV的关系建立了基于超图的多层生产物流超网络模型。从拓扑结构评估指标与物理属性来评价超网络的性能,揭示了多拓扑主体之间的关系以及它们结构的基本特征、影响与变化规律。并通过对加工设备和AGV节点进行重要度排序,为指导生产物流提供支持和依据。最后,利用MATLAB GUI开发了生产物流自组织调度与状态评价的原型系统,包括CPS节点配置、生产物流自组织运行、生产物流评价三个模块,并通过实际案例验证本文提出的理论与模型的正确性。