网络化协同制造平台NCMPws若干关键技术研究

论文摘要

网络化制造系统是个分布、异构、松散耦合的智能系统,除了先进制造技术与理念本身,网络化制造的具体实现与实施还需要一系列相关技术的支撑,特别是分布式计算、制造信息集成、人工智能等。本文正是针对当前网络化制造中上述关键支撑技术的不足与局限,运用下一代Internet核心规范Web Servicess及其相关技术如XML、SOAP、WSDL、UDDI等,对面向全球的网络化协同制造平台NCMPws(Networked Collaborative ManufacturingPlatform based on Web Services)及其关键技术展开研究。文章的主要贡献包括:(1)提出一种面向全球的网络化协同制造分布式计算解决方案。该方案基于Web Services及其相关技术,面向Internet提供支持,互操作性强,具有防火墙穿越性,能够支持使用任何编程语言的应用程序,支持异构网络无缝联接与交互,是一种分布、异构、松散耦合的解决方案。它使得企业及其合作伙伴能够平滑的进行跨平台、跨语言的远程协作,有效克服了传统的基于组件技术如CORBA、DCOM、RMI等的不足,使面向全球的网络化协同制造成为可能。(2)提出了一种分层的网络化协同制造平台NCMPws体系结构,详细描述了各层次组件的基本功能。为解决集中式制造服务管理中存在的单点故障和服务动态变化的问题,给出了一种以层和域为管理单位的带监测机制的分布式多层次服务管理DMSM模型,并为其核心机构服务管理中心SMC设计了基于扩展UDDI的解决方案。(3)针对跨地域、跨企业的网络化制造过程建模,主要借鉴了工作流过程建模的研究成果,通过对活动网络图的扩展,实现了“粗”的Web Services驱动的网络化制造链过程建模。为检验模型的合理性,研究了相应的验证算法。(4)在制造服务发现领域,在DMSM模型基础之上,实现了基于关键字的服务定位算法SLK,提高了服务发现的查全率;结合语义Web技术和制造领域知识,构建了制造服务本体MSOnto和一种轻量级Web服务描述语言LWSDL,研究了基于语义的Web服务匹配算法,改进了服务发现的查准率;针对制造领域中对服务质量QoS的要求,提出了相应的制造服务质量评价模型和由QoS驱动的服务匹配算法SMDQ,实验表明,该算法提高了服务发现的可用性和有效性。(5)针对服务合成问题,首先总结了Web服务合成方法的主要技术路线;提出了一种面向全局优化的前向链动态服务合成算法,该算法首先利用前向链推理形成动态服务组合备选集,然后从全局优化的角度,通过将服务合成转化为求取有向图最

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 数字化制造
• 1.1.2 网络化制造
• 1.1.3 分布式计算技术
• 1.2 网络化制造研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 网络化制造的关键技术
• 1.3.1 一种基web 服务的网络化协同制造平台体系结构
• 1.3.2 资源信息的有序化
• 1.3.3 网络化协同制造平台系统的安全
• 1.4 本文工作
• 1.4.1 研究路线和方法
• 1.4.2 上要研究内容和成果
• 1.4.3 论文组织
• 第二章 面向全球的分布式计算解决方案
• 2.1 前言
• 2.2 传统分布式计算
• 2.2.1 分布式对象技术
• 2.2.2 传统分布式计算技术的不足
• 2.3 基于 Web Services 的解决办案
• 2.3.1 Web Services 体系结构
• 2.3.2 Web Services 面向分布式计算协议栈
• 2.3 3 基于 Web Services 的分布式计算与集成
• 2.4 小结
• 第三章 基于 Web 服务的协同制造平台 NCMPws 体系结构
• 3.1 背景
• 3.1.1 现有网络化制造技术的不足
• 3.1.2 研究现状
• 3.1.3 NC:MPws 的总体需求分析
• 3.2 NCMPws 体系结构
• 3.2.1 NCMPws 的分层体系结构
• 3.2.2 NCMPws 的运行框架
• 3.3 小结
• 第四章 基于扩展 UDDI 的制造服务管理
• 4.1 制造服务的封装及调用
• 4.1.1 制造资源共享要求
• 4.1.2 基于 Web 服务的制造服务封装
• 4.2 带监测机制的扩展 UDDI 服务管理中心
• 4.2.1 UDDI 协议
• 4.2.2 节点的加入/退出机制
• 4.2.3 UDDI 监测协议 MP
• 4.2.4 服务管理中心
• 4.3 服务管理中心设计办案
• 4.4 资源服务无数据模型
• 4.5 小结
• 第五章 Web 服务驱动的网络化制造链过程建模
• 5.1 Web 服务驱动的网络化制造链的概念
• 5.1.1 Web 服务驱动的网络化制造链的定义
• 5.1.2 Web 服务驱动的网络化制造链的特点
• 5.1.3 Web 服务驱动的网络化制造链的形式化描述
• 5.2 活动网络图工作流模型
• 5.2.1 活动网络图及其 T 作流模型
• 5.3 基于扩展活动网络图工作流模型的网络化制造链
• 5.3.1 基于扩展活动网络图 T 作流模型的网络化制造链概念模型
• 5.3.2 过程执行单元的划分策略
• 5.4 模型验证
• 5.4.1 模型合理性定义
• 5.4.2 验证算法
• 5.5 工作流过程模型的实现
• 5.5.1 制造链模型的结构化描述
• 5.5.2 对象模型的 XML 描述
• 5.5.3 XML 文档对象模型的 COM 实现
• 5.6 小结
• 第六章 制造服务的发现问题研究
• 6.1 概述
• 6.1.1 相关研究
• 6.1.2 服务描述
• 6.1.3 存在的不足
• 6.2 wleb Serices 的制造服务描述
• 6.2.1 通用 Wleb 服务描述模型
• 6.2.2 制造服务本体 MSOnto
• 6.2.3 基于 MSOnto 本体论的 Wleb 服务描述语言 LWSDL
• 6.3 基于 DMSM 的 Wleb 服务定位
• 6.3.1 假设和定义
• 6.3.2 基于节点关键字服务定位算法 SLK
• 6.4 基于语义的web 服务匹配
• 6.4.1 语义服务匹配类型
• 6.4.2 概念语义相似度计算函数
• 6.4.3 服务匹配层次
• 6.4.4 服务语义匹配度计算
• 6.4.5 实验分析
• 6.5 QoS 驱动的web 服务匹配
• 6.5.1 web 服务评价
• 6.5.2 QoS 驱动的服务匹配算法 SMDQ
• 6.6 小结
• 第七章 web 服务的合成
• 7.1 Wleb 服务合成概述
• 7.1.1 Web 服务合成办法概述
• 7.1.2 服务合成建模语言
• 7.1.3 web 服务合成理论基础
• 7.2 Web 服务合成研究现状
• 7.2.1 国外研究现状
• 7.2.2 国内研究现状
• 7.3 前向链动态服务合成及其优化算法
• 7.3.1 动态服务组合备选集构造算法
• 7.3.2 服务合成的全局优化
• 7.4 一种基于定理证明的服务合成办法
• 7.4.1 线性逻辑语法
• 7.4.2 线性逻辑表达式
• 7.4.3 合成方法
• 7.4.4 应用实例
• 7.5 小结
• 第八章 结论与进一步工作
• 8.1 结论
• 8.2 进一步工作的展望
• 参考文献
• 攻读博十学位期间的研究成果
• 致谢
• 声明