动态环境下基于超网络的制造资源服务供需匹配及其演化理论与方法研究

Service-oriented manufacturing (SOM) such as cloud manufacturing and networked manufacturing, which can enable the transformation form production-oriented enterprise to service-oriented enterprise and realize the value-added of manufacturing resource, is a hot topic and research emphasis these days. How to modeling and reflect the dynamic evolutions of resource service, manufacturing task requirement, supply-demand match of resource service, and cooperation relationship among enterprises, is one of the bottlenecks that hinder the wider application of SOM system and theory. In order to overcome these issue, the model and theory of hypernetworks are introduced into the research and analysis to the resource service, manufacturing task requirement, supply-demand match of resource service in SOM system. First, a resource service correlation network (RS-Net) and a task requirement network (Task-Net) are going to be established, respectively. Then based on the established RS-Net and Task-Net, a hypernetworks of supply-demand match for resource service is to be build. In the hypernetworks, the dynamic evolutions of resource service, manufacturing task requirements, supply-demand match of resource service, and cooperation relationship among enterprises will be considered together, as well as the multiple mapping relationship between the supply and demand of resource services. Then the dynamic statistical characteristics of the nodes in the hypernetworks will be analyzed, including the invoking rate of resource service, completed rate of task, supply-demand match rate for resource service, etc. The research results of this project will be a very good theoretical guidance to the enterprises users about how to implement and apply SOM theory and systems.

面向服务的制造（SOM）（如云制造）是实现制造企业向服务型企业转化、实现企业资源服务增值增效的研究重点。如何真实刻画SOM系统中资源服务、任务需求、企业合作关系等多个对象的动态变化，实现动态环境下资源服务的供需匹配与优化调度，是SOM系统推广应用所面临的关键问题之一。本项目将超网络理论引入到SOM系统的研究与分析中，从全新的角度来分析SOM系统中资源服务的组织、聚合，任务需求动态演变的复杂机理；研究构建制造服务网络和任务需求网络，及基于这两个网络的资源服务供需匹配超网络，使之能真实刻画资源服务供和需两个对象同时的动态变化，及供需间存在的多种供需匹配映射关系；研究资源服务供需动态匹配及演化理论与方法，分析各层网络的统计学特性（如服务的调用率、任务被执行率、供需匹配成功率和覆盖率）等，并应用到实际企业制造协作分析中。本项目研究将为制造企业如何开展和应用SOM系统及方法提供理论指导依据。

本项目将超网络理论引入到SOM系统的研究中，构建能真实刻画资源服务供需间多种供需匹配映射关系的资源服务供需匹配超网络，研究资源服务供需动态匹配及演化理论与方法，分析各层网络的统计学特性，并应用到实际企业制造协作分析中。主要成果如下：.（1）供需匹配超网络模型。揭示了动态环境下制造服务供需匹配的社会化特性及复杂网络特性，建立了制造服务网络、制造任务网络和供需匹配超网络模型，提出了一种面向多任务的服务组合和调度的可扩展模型。.（2）供需匹配优化与服务聚合与共享。构建了面向多种需求类型的供需匹配优问题模型，并在制造服务网络中引入资源服务共享模型，探讨了基于制造服务网络的服务聚合与共享模型。.（3）动态供需匹配调度模型。建立了基于图着色的制造服务调度模型及其优化求解方法，在此基础上，建立了供需匹配超网络动态演化更新模型，进而发明了制造服务调度、预调度、再调度智能求解算法，有效提高了制造服务供需匹配的精度、效率、可靠性。.（4）供需匹配仿真器。设计了一种基于超网络的制造服务供需匹配仿真器，解决了制造服务供需数据难以获取、匹配方法和求解算法有效性难以保证、匹配及其统计结果展示不够直观等难题.（5）面向智能物联的数据采集-传输-处理方法与装置。探索提出了一套基于FGPA和FC的异构制造资源“感知接入-可靠传输-数据处理-在线服务化封装”一体化解决方法，并研制了软硬一体化的数据采集、传输、处理装置。.依托上述工作：1）获2018中国机械工业科学技术一等奖（排名1）；2）培养讲师1名，博士后2名，博士生8名，硕士生5名；3）获国家发明专利授权10项、受理5项，软著2项；完成英文专著2部（Elsevier）；发表论文25篇，其中在CIRP Annals, IEEE/ASME Trans.等期刊发表SCI论文20篇，EI收录5篇，累计SCI引用300余次，Google Scholar引用750余次，5篇进入ESI高被引用论文，单篇最高SCI引用104次。20篇SCI论文所在期刊影响因子均大于1.0，其中7篇大于3.0；4）获国家优青、教育部青年长江、中青年领军人才、青年拔尖人才等人才奖项7项；5）被聘为期刊RCIM（SCI，Q1，IF=3.464）副主编、工信部智能制造专家咨询委员会委员等10余项学术兼职；6）在CIRP/IEEE/ASME等系列会议做大会报告/特邀报告17次。

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