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数字制造系统资源共享理论框架及关键技术研究

张会福  
【摘要】: 企业、科研单位共享各种制造资源,解决目前制造业中的制造资源不平衡状况是数字制造研究的关键问题之一。本文依托国家自然科学基金等项目,按照“研究相关理论、突破关键技术”的技术路线,重点对数字制造系统制造资源共享问题进行了研究。论文的具体研究工作如下: (1)研究了数字制造资源共享的内涵、模式、功能特点和发展趋势,总结了数字制造系统资源共享研究的关键问题,并提出数字制造系统资源共享总线的概念,指出数字制造系统的三种总线:物流总线、资源总线和信息总线。通过制造总线将全体制造企业连接到一起,虚拟成一个空前强大的数字制造系统,共享制造资源协同制造。 (2)针对异构资源共享问题提出了制造资源在网格上的一种接口模型。研究制造资源完整、规范地描述和封装成网格服务的基本理论和方法,定义标准化的数字制造系统制造资源封装接口、协议和产品全生命周期各种服务接口;构建满足制造领域中的应用集成和全生命周期数据共享控制及协同的制造资源管理体系,实现各制造企业的资源在系统中“即插即用”。 (3)基于知识网格RSM提出了一种制造资源空间模型的构造方法。将制造资源解析到知识空间中,实现制造资源计算机可理解,使数字制造系统可以根据制造任务自动推理寻找合适制造资源来完成制造过程。同时,还基于RSM与RUM的协同机制构建了一种制造资源共享的推理搜索体系框架,为制造资源共享研究提供了一个可行的理论基础。 (4)针对资源动态共享问题提出并实现了一种制造网格资源状态动态检测算法。算法根据资源状态动态调节心跳频率,支持不同资源的不同QoS需求,支持本地资源策略优先。构建制造资源状态检测服务,实现对制造网格中的资源实施监控以记录资源各种状态,及时发现并排除故障资源,为资源共享提供可靠的服务,实现制造资源动态共享。 (5)提出并实现了一种制造网格资源全生命周期组合优化调度算法。通过将模糊综合评判和最短路径算法结合,实现根据制造优化目标对全生命周期制造资源的全局最优化调度,获得整体制造目标最优,实现制造效益的最大化。


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