云制造环境下基于多元质量约束的机床装备动态服务网络构建及演化机理研究

As one of the key technologies in the domain of cloud manufacturing，the match of machine tools in cloud manufacturing means to construct a dynamic service operation network, with along meeting the requirements. This project presents a constructing method for the dynamic service network of machine tools under the constraints of multivariate quality, and analyses the evolution mechanism of it. Firstly, it researches the multi-dimensional quality model and capacity model, realizing the logic transformation of service requirement to service ability by the “demand-ability" mapping mechanism. Secondly, it proposes an intelligent matching method for machine service capabilities under the multiple quality constraints, and then builds a dynamic service network for machine tools by network topology analysis method considering the characteristics of cloud services, such as dynamic, autonomy, production uncertainty. Finally, the evolution rules and dynamic characteristics of the dynamic service network are studied as well, which reveal the stability and evolution of the dynamic service network under the constraints of multiple quality and production disturbances in workshop. The proposed theory and method are applying in a cloud manufacturing service platform for machine tools，which was a scientific and technological achievement of 863 project. Expected results of this project will extend cloud manufacturing theories, and provide the technical support for the application of cloud manufacturing mode in workshop.

机床装备资源量大面广，其云制造环境下的供需匹配本质上是服务运行网络的动态构建过程，是云制造研究领域的关键技术问题。本项目提出一种基于多元质量约束的机床装备动态服务网络构建方法，并对该网络的演化机理进行研究。重点研究云制造环境下多维质量需求模型和能力空间模型的构建方法，建立“需求-能力”映射机制，实现服务需求向服务能力的逻辑转化；研究多元质量约束下机床装备服务能力智能匹配方法，并根据云服务的动态性、自治性、生产扰动不确定性等特点，通过网络拓扑结构分析方法，构建机床装备动态服务网络；研究机床装备动态服务网络演化规则及动力学特性，揭示多元质量约束和车间生产扰动下机床装备动态服务网络的稳定运行与演化规律；在863科技成果“机床装备云制造服务平台”上开展项目所提理论方法的应用验证。项目预期成果将进一步丰富云制造理论，并为云制造模式向车间底层的应用提供技术支撑。

实现机床装备资源的云化服务是工业互联网、云制造等服务型制造模式向广大离散制造车间底层落地应用的关键和核心技术难题。本项目聚焦云制造环境下机床装备资源的供需智能匹配难题，在系统分析云制造服务构建及其运行过程中多元质量约束特点及调控需求的基础上，建立了机床装备供需匹配模型，研究了基于交叉熵的机床装备供需方法；结合复杂网络及网络拓扑分析理论，研究了机床装备动态服务网络形成机理，分析了其动力学演化特性。基于以上研究，项目团队开发了机床装备供需匹配工具及服务网络演化分析工具，并集成至团队前期863科技成果“机床装备资源优化配置云服务平台”（软著登记号：2016SR263657）开展了相应的试验验证。. 目前，项目取得了如下研究成果：已发表论文7篇，其中SCI一区论文3篇，EI论文4篇；申请国家发明专利4项，申请国家软件著作权4项，其中2项已获得软件著作权证书；此外，团队受邀在第四届数字孪生与智能制造服务学术会议、第15届全国计算机支持的协同工作与社会计算学术会议上作了相应的分会主题报告。. 综上，项目完成了既定研究任务和考核指标，其成果进一步丰富了云制造服务理论及关键技术体系，也将推动云制造服务模式向广大传统离散制造企业车间的落地应用和发展。