制造网格是信息技术与协同制造领域最先进研究成果的结晶，是网络化制造的发展方向。本文将语义Web技术引入制造网格，提出了“语义制造网格”的概念，以制造资源集成、发现和调度为主要内容，对其理论、体系结构和实现方法进行了深入的研究。(1)分析了制造网格的含义及其与网络化制造、计算网格的关系。将语义Web技术应用到Web服务资源框架(WSRF)，提出了语义网格服务架构。建立了制造网格本体架构，它由网格服务本体、制造领域本体和用于QoS协商的SLA本体组成，是制造网格的语义基础。基于以上两个架构，提出了语义制造网格的五层体系结构。选择基于描述逻辑的OWL DL作为语义制造网格的本体语言，对OWL DL的形式语义和推理实现方法进行了深入分析。(2)研究了采用扩展OWL-S来构建网格服务本体和基于特征技术来构建制造领域本体的方法，建立了它们的可扩展模型。制造资源采用独立、可协同制造单元的模式进行组织和管理，采用面向任务能力的多视图方式，并基于制造网格本体封装为语义网格服务，以此实现物理制造资源到制造服务的转化。建立了层次分布式注册中心架构，用来对制造服务的语义描述信息进行有效的组织和管理，以服务信息集成的方式实现了制造资源集成。(3)语义制造网格面向虚拟组织，能否有效的发现服务是决定其适用性的关键。通过分析给出了服务发现问题的形式化描述。基于UDDI实现了服务注册中心，给出了其数据结构和物理模型，其中设计了专门的服务索引组件来提高语义匹配效率。提出了一种基于文本相似度的服务语义匹配方法，匹配过程分为制造类型、输入、输出和资源属性四个部分，定义了四个部分的匹配度和总匹配度的量化计算方法，并给出了匹配算法的伪码实现。(4)分析了基于多QoS的语义制造网格服务优化调度问题。建立了基于有向无环图的服务组合模型，由此将服务优化调度问题转化为服务优化组合问题，给出了形式化描述。基于语义WS-Agreement建立了SLA本体，其中主要对QoS指标进行了扩展和定义，给出了SLA的协商模型。为提高决策的正确性，需客观的确定QoS各指标的权重，文中提出了一种基于三角模糊数模糊一致矩阵的层次分析法TC-AHP。建立了服务的优化组合模型，并提出了一种防畸形解、基于模拟退火算法的模型求解算法CPSA。(5)以MEMS制造为背景，将本文所提出的理论和方法呈现为一个原型系统。原型系统的架构和运行模式能够充分体现语义制造网格的特点，结合制造资源和器件制造实例，对论文所研究的理论、方法进行了有效性和可行性验证。