基于制造网格的动态调度系统研究

论文摘要

经济全球化使制造环境发生了根本性的变化,面对全球制造的新形势,企业必须充分利用全球的制造资源,实现制造资源的动态优化整合,以更快、更好、更省的方式响应市场。然而,传统的网络化制造缺乏必要的柔性和开放性,约束了网络化的扩展和进一步推广,制约了企业的敏捷性和对市场的快速响应能力,严重阻碍了制造企业向经济全球化的迈进。制造网格就是在这个时代背景下提出来的,它不是试图取代网络化制造、敏捷制造等先进制造模式,而是在现有的基础上有益的补充和技术创新。它将分散在全球范围内的闲散资源和优势资源通过网格节点的形式进行统一的封装,并向用户提供统一的资源访问入口和透明的资源服务,满足企业对资源共享的要求。本文正是在这种背景下开始了制造网格环境下动态调度系统的研究。本文以基于制造网格的动态调度为研究对象,构建了基于制造网格的动态调度系统的总体结构,研究了基于知识的制造网格资源调度决策机制,提出了基于蜂群算法的制造网格作业调度策略,同时也研究了基于制造网格的服务机制,最后对动态调度系统的设计与实现进行了设计与探讨。本文的主要研究工作如下:1.结合前人的研究,分析了基于制造网格动态调度的研究现状和发展趋势,以及网格技术、制造网格的研究现状,阐述了进行基于制造网格动态调度系统研究的意义和目的。2.阐述了制造企业中的三个调度层次,并分别对这三个层次的职能进行介绍,构造了调度系统的总体结构框架。提出了基于制造网格的多级动态调度系统的模型,建立了基于外网格的动态调度系统与基于内网格的动态调度子系统。介绍了制造网格系统中的核心中间件,并开发本系统的应用中间件,对应用中间件中的相关服务给出详细描述。3.将模糊集中的隶属度函数作为粗糙集的属性,通过模糊截集获得系统的分类知识;利用样本的模糊隶属度构造模糊综合评价矩阵,属性重要度构造权值矩阵,模糊评价方法对备择集进行评价,最终得出相对理想的资源。本文将定性分析与定量计算相结合,较好地实现定性指标定量化,显现了各评价准则的相对重要性,使得制造资源评选结果具有较强的客观性。4.基于蜂群算法的制造网格作业调度的研究。针对传统的作业调度策略中的缺陷,利用蜂群与环境交互的模型进行动态调度,给出了基于蜂群算法的动态调度决策机制,提高了作业调度的可靠性与实时性。5.结合STEP和XML标准描述了制造网格服务的表达与封装,提出了具有学习能力的服务评价方法,使调度系统在运行过程中不断感知并实时地应对制造网格内外的变化。6.分析了制造网格的动态调度系统的总体需求,建立了系统框架。对动态调度系统的模块进行了构建并对其进行了详细的分析,将制造资源调度模型、作业调度模型在实际中得到应用,初步实现调度系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 制造网格的研究状况及发展趋势
• 1.1.1 制造网格
• 1.1.2 制造网格发展现状
• 1.2 制造网格动态调度研究及应用现状
• 1.2.1 制造网格资源调度研究
• 1.2.1.1 制造资源
• 1.2.1.2 制造资源调度研究现状和发展趋势
• 1.2.2 制造网格作业调度研究
• 1.3 本文研究的意义与主要内容
• 1.3.1 本文研究的意义
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 第二章 基于制造网格的动态调度系统结构研究
• 2.1 基于制造网格的动态调度系统结构框架
• 2.1.1 调度系统决策层次
• 2.1.2 调度系统总体结构框架
• 2.2 基于制造网格的多级动态调度系统
• 2.2.1 基于外网格的动态调度系统
• 2.2.2 基于内网格的动态调度子系统
• 2.2.3 基于制造网格的动态调度系统工作流程
• 2.3 动态调度系统中的网格中间件
• 2.3.1 制造网格核心中间件
• 2.3.2 制造网格应用中间件
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于知识的制造网格资源调度决策机制
• 3.1 知识获取
• 3.1.1 知识获取的任务
• 3.1.2 知识获取的方式
• 3.1.3 知识获取的计算模型
• 3.2 模糊评价指标集
• 3.2.1 模糊集
• 3.2.2 模糊评价指标集
• 3.2.3 基于截集的条件属性分类
• 3.3 决策表生成
• 3.4 备择集的模糊综合评价
• 3.5 应用实例
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于蜂群算法的制造网格作业调度研究
• 4.1 蜂群算法
• 4.1.1 蜂群算法原理
• 4.1.2 基本算法
• 4.2 制造网格作业调度过程
• 4.2.1 作业调度过程
• 4.2.2 问题描述
• 4.3 蜂群算法在制造网格作业调度中的应用
• 4.3.1 制造网格作业调度的蜂群算法
• 4.3.2 再调度策略
• 4.3.3 蜂群算法的实现步骤
• 4.4 仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于制造网格的服务机制研究
• 5.1 制造网格服务的表达与封装
• 5.1.1 制造网格服务的表达
• 5.1.2 制造资源的封装
• 5.2 制造网格服务的注册与调用
• 5.2.1 制造网格服务注册和部署
• 5.2.2 制造网格服务调用
• 5.3 制造网格服务的评价体系
• 5.3.1 强化学习
• 5.3.2 基于强化学习的制造网格服务评价机制
• 5.3.3 奖惩值的设定
• 5.3.4 过程算法
• 5.3.5 仿真分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 基于制造网格的动态调度系统实现
• 6.1 系统的总体需求与开发环境
• 6.1.1 系统总体需求
• 6.1.2 系统开发环境与工具选择
• 6.2 系统功能模块设计
• 6.3 动态调度系统的应用实现
• 6.4 应用效果分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 研究总结
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表学术论文目录
• 攻读学位期间参与科研项目