云制造服务平台运行过程控制理论及方法研究

The cloud manufacturing service platform (cloud platform) is an important composition of the cloud manufacturing system. In the cloud manufacturing environment, the objects controlled by the cloud platform has the characteristics of wide geographical distribution, different packaging granularity and heterogeneous information attributes, which increase the cloud platform operation process control difficulty. To this end, this project focused on the complex control problems in the collaborative operation of heterogeneous and multi granularity manufacturing services after releasing manufacturing tasks. This paper explores the control essence of the operation process of the cloud manufacturing service platform, using the complex network theory to study the control structure and mathematical model of the cloud platform and the dynamic characteristics during the cloud platform operation process based on the complex network are explored. Based on Agent theory, a new method for real-time control and fault-tolerant scheduling of cloud platform operation is researched. The project will establish the cloud manufacturing service platform operation process control theory, present the multi-dimensional complex network control structure under the cloud manufacturing environment, construct the Agent-based cloud platform running process monitoring strategy, and set up the manufacturing service fault-tolerant scheduling mechanism based on the intelligent algorithm. The research results of the project have important theoretical significance to understand the operation process control principle of cloud manufacturing service platform, and will provide the theoretical basis for cloud platform control system development.

云制造服务平台（云平台）是云制造系统中的重要组成部分，由于云制造环境下，云平台管控的对象具有地域分布广、不同的封装粒度、异构的信息属性等特点，增加了云平台运行过程的控制难度。为此，本项目重点针对制造任务发布后，异构、多粒度的制造服务协同运行中的复杂控制问题，以云平台为研究对象，探索云制造服务平台运行过程的控制本质，综合智能体和复杂网络理论，研究云平台运行过程控制结构及数学模型，研究基于复杂网络的云平台运行过程动力学特征。在上述理论研究基础，研究云平台运行过程实时控制与容错调度新方法。项目将建立云制造服务平台运行过程控制理论，提出云制造环境下的多维复杂网络控制结构，构建云平台运行过程监控策略，建立基于智能算法的制造服务容错调度机制。项目研究成果对认识云制造服务平台运行过程控制原理具有重要理论意义，将为云平台的控制系统开发提供理论基础。

针对制造任务发布后，异构、多粒度的制造服务协同运行中的复杂控制问题，以云平台为研究对象，本项目探索了云制造服务平台运行过程的控制本质，对云平台运行过程控制结构、控制模型和控制方法进行了深入系统的研究。取得了一系列有意义的研究成果，主要包括：.（1）提出了一种云制造环境下多粒度系统机加工服务模式，得到机加工模式下的业务流程，建立了机加工零件级和特征级任务和服务的形式化描述模型，在此基础上以任务和服务网络拓扑结构表征平台运行过程的控制结构。.（2）基于复杂网络理论构建了多阶段、多层次复杂网络结构数学模型，提出了一种社团划分算法以实现多任务的分解聚类，提高任务和服务的匹配效率和准确性。.（3）基于协同设计四维结构利用对象Petri网建立并评估了制造设计协同元模型，提出了制造任务和服务分级匹配和基于博弈论的双向匹配策略，探究了制造设备云端控制原理，实现了以3D打印机为对象的云端数字孪生控制方法，形成了全方位的云平台实时运行过程控制策略。.（4）构建了考虑制造任务和服务变迁属性的网络重构规则，提出并验证了一种适用于混合机加工模式的模拟退火-粒子群算法，实现了云平台方案的智能优选。.（5）探索了云制造平台运行机理，开发了集搜索服务、需求管理、服务管理、订单管理、进度管理、账户管理以及用户评价为一体的机加工云制造服务平台，已具备商业使用和部署能力。.本项目共发表论文12篇，其中SCI检索7篇，中文核心4篇（含2篇录用），会议论文1篇。申报发明专利3项（1项已授权）。相关研究成果为云制造服务平台的控制系统开发提供了理论基础和技术支持，对云平台智能化运行的实现有重要参考价值。

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