面向协同产品商务的网络化制造资源优化配置研究

论文摘要

摘要：在网络化制造环境下，为了更直接有效地利用分散的、异构的制造资源，实现网络制造资源的优化整合，提高网络制造资源的利用率和制造过程的整体效益，本文提出了面向协同产品商务的网络化制造资源优化配置方法。通过分析CPC模式下网络制造资源参与产品设计、生产制造的特点，从制造任务和制造资源的建模、制造资源匹配和优化算法的设计以及制造平台的实现等方面，对网络化制造资源的优化配置问题进行深入研究。在考察我国中小型制造企业对制造服务平台需求的基础上，结合CPC模式下网络化制造过程，研究制造资源配置的关键技术；针对CPC制造任务的工艺约束与网络制造资源能力约束匹配过程中这对复杂的矛盾问题，建立制造任务和制造资源表达的可拓模型，利用制造任务与制造资源匹配的满足度和匹配度描述匹配过程中匹配规则的复杂定量关系，提出制造任务与制造资源可拓匹配算法；根据以上方案，结合制造任务物元的决策目标约束和制造资源物元的生产约束，综合考虑加工成本、加工时间和产品质量等因素，构建制造资源优化的多目标约束数学模型，并设计了基于Pareto解的免疫遗传算法，将该算法与遗传算法及单目标优化算法进行对比分析，结果证明本文所用算法收敛速度快、获取Pareto解的能力强、全局收敛性好。免疫遗传算法求得制造资源多目标优化问题的Pareto解，为企业制定最优加工路线决策提供参考，从而实现网络化制造资源优化配置。在上述研究基础上，作者开发了面向CPC的网络化制造资源配置平台系统，该系统初步实现了订单管理、制造任务管理、制造资源管理及资源匹配和优化等功能，并以某复杂零件网络化制造的应用为例，验证了论文中理论和方法的有效性和可行性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图清单
• 表清单
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外相关领域的研究现状
• 1.2.1 国内外网络化制造资源优化配置研究现状
• 1.2.2 CPC 模式的发展过程及其特点
• 1.2.3 国内中小型制造企业网络化制造现状
• 1.3 论文研究背景及存在的问题
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 存在的问题
• 1.4 论文研究内容及技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 论文的技术路线
• 1.5 本章小结
• 2 协同产品商务及制造资源配置技术分析
• 2.1 引言
• 2.2 中小型制造企业对 CPC 的需要
• 2.3 CPC 模式下网络化制造过程分析
• 2.3.1 CPC 动态联盟生命周期分析
• 2.3.2 CPC 制造任务分解分析
• 2.3.3 CPC 制造资源配置分析
• 2.4 面向 CPC 的制造资源配置的关键技术
• 2.4.1 CPC 制造任务分解
• 2.4.2 制造资源建模
• 2.4.3 制造资源发现技术
• 2.4.4 制造资源优化技术
• 2.4.5 制造资源配置平台系统设计
• 2.5 本章小结
• 3 面向制造任务的制造资源可拓描述与匹配
• 3.1 引言
• 3.2 CPC 模式下制造资源物元模型的建立
• 3.2.1 可拓理论
• 3.2.2 CPC 制造任务分解的可拓描述
• 3.2.3 制造资源物元模型的建立
• 3.3 基于可拓关系元的制造资源匹配算法
• 3.3.1 制造资源发现关系元表示
• 3.3.2 基于关系元的制造资源能力匹配算法
• 3.4 CPC 制造任务-制造资源能力可拓匹配方案
• 3.4.1 CPC 制造任务-制造资源能力匹配流程
• 3.4.2 面向制造任务的制造资源匹配方案物元模型
• 3.5 应用分析
• 3.5.1 齿轮箱的结构分析
• 3.5.2 齿轮箱产品制造任务需求物元模型
• 3.5.3 齿轮箱网络制造资源发现关系元
• 3.5.4 齿轮箱制造任务的制造资源匹配方案
• 3.6 本章小结
• 4 基于 Pareto 解的制造资源优化配置的免疫遗传算法
• 4.1 引言
• 4.2 制造资源优化配置的数学模型
• 4.2.1 制造资源优化目标函数
• 4.2.2 制造资源优化约束条件
• 4.2.3 最优加工路线的可拓描述
• 4.3 基于 Pareto 解的免疫遗传算法
• 4.3.1 基于 Pareto 解的免疫遗传算法的原理
• 4.3.2 免疫遗传算子
• 4.4 CPC 制造资源优化配置的免疫遗传算法设计
• 4.4.1 算法设计
• 4.4.2 算法的性能分析
• 4.5 面向 CPC 的制造资源优化配置实现
• 4.5.1 制造资源优化配置流程
• 4.5.2 应用仿真
• 4.6 本章小结
• 5 面向 CPC 模式的制造资源配置系统的实现
• 5.1 引言
• 5.2 NMRCP-CPC 的总体设计
• 5.2.1 制造资源配置系统体系结构
• 5.2.2 制造资源配置系统功能结构
• 5.2.3 制造资源配置系统框架结构
• 5.3 NMRCP-CPC 系统典型界面
• 5.3.1 制造任务管理模块
• 5.3.2 面向制造任务的制造资源配置模块
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历