网络化协作加工资源优化配置方法及其加工支持系统研究

论文摘要

我国已成为世界加工制造大国。跨企业、跨区域甚至跨国界的协作型加工制造业正迅速发展并已成为我国制造业的重要组成部分之一。协作型加工制造业是由“主导企业”(主机厂或委托厂等)下定单、图纸和技术要求,“协作加工企业”进行加工制造的一种量大面广的产业模式。随着经济全球化和信息网络的飞速发展,网络化制造模式已逐渐成为现代制造企业的重要发展趋势之一。在网络化制造系统的支持下,主导企业进行协作加工资源选择的范围已不再局限于某几个企业和某几个区域,而是逐渐发展成为一种全球性的、网络化的优化利用模式。如何支持企业更广范围的优化配置协作加工资源,以及如何更有效的提升协作企业间的信息交互和业务协作能力,是当前网络化协作加工领域研究和应用的热点问题之一。论文在借鉴国内外已有研究成果的基础上,围绕网络化协作加工资源的优化配置方法及其加工支持系统进行了一些探索和研究。首先,在分析网络化协作加工资源的构成属性及特点的基础上,对网络化协作加工资源语义描述及集成服务机制进行了研究,包括:研究了网络化协作加工资源的本体建模及语义描述方法;提出了一种基于扩展的统一描述、发现和集成协议(Universal Description Discovery and Integration,UDDI)的网络化协作加工资源注册发布机制和基于语法级与语义级相结合的搜索匹配算法;在此基础上,建立了一种能促进资源快速共享和高效利用的网络化协作加工资源集成服务运行模式。其次,针对网络化协作加工资源选择的影响因素,提出了包含协作响应速度(T)、协作质量(Q)、协作成本(C)、协作信息交互能力(I)、协作过程技术安全和保密性(S)、协作资源保障能力(R)和协作商知识积累及可持续发展能力(K)等七大目标变量的决策目标体系,建立了一种网络化协作加工资源优化选择的决策框架模型,针对决策过程中信息的隐蔽性、模糊性等特点设计了模型求解的灰色关联算法,并通过应用实例,验证了上述模型及方法的正确性和实用性。再次,针对协作加工资源优化配置过程中的多任务性、多候选资源性、多目标性和环境多变性等特点,采用线性加权法建立了以协作加工时间(T)、协作加工成本(C)和协作加工质量(Q)等为目标的多任务协作加工资源优化配置模型,设计了基于遗传算法的求解过程,并以一个应用实例验证了该优化配置模型及求解方法的有效性与实用性。然后,针对网络化协作加工过程的信息交互和业务协作的需求,设计了一套基于网络化多功能交互式信息终端的网络化协作加工支持系统,构建了该系统的体系结构、功能结构和运行模式;并对基于网络化多功能交互式信息终端的协作加工过程实时信息采集、协作任务可制造性协同分析、数控程序协同编制等协作加工过程信息交互与业务协作支持技术,以及系统的部分实现关键技术进行了研究。最后,结合重庆市网状中心城市型区域网络化制造系统的实施,针对摩托车零部件制造业的现状和需求,设计和开发了一套摩托车零部件制造企业网络化协作加工运行支持系统,并在重庆市一摩托车零部件制造企业进行了应用,取得了良好应用效果。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 论文选题背景
• 1.1.1 现代制造业面临的制造环境
• 1.1.2 网络化协作加工——我国制造业的重要发展战略之一
• 1.1.3 网络化协作加工面临的问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 国内外研究现状总结
• 1.3 论文研究目的意义及课题来源
• 1.3.1 论文研究目的意义
• 1.3.2 论文的课题来源
• 1.4 论文主要研究内容
• 2 网络化协作加工资源语义描述及集成服务机制研究
• 2.1 网络化协作加工资源的属性构成及特点
• 2.1.1 网络化协作加工资源的属性构成
• 2.1.2 网络化协作加工资源的特点及集成需求
• 2.2 网络化协作加工资源本体建模及语义描述
• 2.2.1 本体建模及语义描述方法
• 2.2.2 网络化协作加工资源本体建模及语义描述
• 2.3 网络化协作加工资源注册发布机制及搜索匹配算法
• 2.3.1 基于扩展UDDI 的网络化协作加工资源注册发布机制
• 2.3.2 网络化协作加工资源搜索匹配算法
• 2.4 网络化协作加工资源集成服务运行模式
• 2.4.1 基于资源池的网络化协作加工资源集成服务框架
• 2.4.2 网络化协作加工资源集成服务运行模式
• 2.5 本章小结
• 3 网络化协作加工资源优化选择目标体系及决策框架模型研究
• 3.1 网络化协作加工资源优化选择决策目标及评价指标体系
• 3.1.1 网络化协作加工资源优化选择决策目标体系
• 3.1.2 网络化协作加工资源优化选择的评价指标体系
• 3.2 网络化协作加工资源选择决策框架模型
• 3.2.1 决策矢量的构成
• 3.2.2 技术经济模型的构成
• 3.2.3 网络化协作加工资源选择的决策模型
• 3.3 网络化协作加工资源优化决策框架模型的求解方法
• 3.3.1 灰色关联分析方法概述
• 3.3.2 基于灰色关联分析的模型求解过程
• 3.4 应用验证实例
• 3.5 本章小结
• 4 多任务网络化协作加工资源优化配置方法研究
• 4.1 多任务网络化协作加工资源优化配置问题描述
• 4.2 多任务网络化协作加工资源优化配置模型
• 4.2.1 目标函数
• 4.2.2 约束条件
• 4.3 多任务网络化协作加工资源优化配置模型的求解方法
• 4.3.1 遗传算法概述
• 4.3.2 基于遗传算法的模型求解方法
• 4.4 应用验证实例
• 4.5 本章小结
• 5 基于网络化多功能交互式信息终端的协作加工支持系统研究
• 5.1 基于网络化多功能交互式信息终端的协作加工支持系统的需求分析
• 5.2 基于网络化多功能交互式信息终端的协作加工支持系统的总体方案设计
• 5.2.1 系统的总体框架结构
• 5.2.2 系统的功能结构
• 5.2.3 系统的运行模式
• 5.3 基于网络化多功能交互式信息终端的协作加工过程信息交互与业务协作支持技术
• 5.3.1 网络化多功能交互式信息终端概述
• 5.3.2 基于网络化多功能交互式信息终端的协作加工过程实时信息采集方法
• 5.3.3 基于网络化多功能交互式信息终端的协作任务可制造性协同分析技术
• 5.3.4 基于网络化多功能交互式信息终端的数控程序协同编制支持技术
• 5.4 基于网络化多功能交互式信息终端的协作加工支持系统的实现关键技术
• 5.4.1 系统实现开发架构
• 5.4.2 基于Web Services 的企业应用组件库
• 5.4.3 基于Web Services 组件的业务流程配置与重用
• 5.5 本章小结
• 6 应用实例：摩托车零部件制造企业网络化协作加工支持系统
• 6.1 项目背景介绍
• 6.2 摩托车零部件制造企业网络化协作加工支持系统的应用案例
• 6.2.1 应用企业简介——重庆力波机械制造有限公司
• 6.2.2 力波公司协作加工业务管理现状
• 6.2.3 力波公司对网络化协作加工支持系统的需求分析
• 6.2.4 力波公司网络化协作加工支持系统应用情况
• 6.2.5 力波公司网络化协作加工支持系统的应用效果
• 6.3 本章小结
• 7 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 攻读博士学位期间发表的论文目录
• B. 攻读博士学位期间参加的主要科研项目
• C. 攻读博士学位期间获得的奖励