T型雲製造資源優化配置技術（簡體書）

本書以促進中小企業協同、提升中小企業智能化製造水平為目的，將云製造模式與服務科學的理念相結合，提出了T型云製造模式。本書針對T型云製造的運行機制及資源優化配置所涉及的評價模型及算法進行了詳細介紹，內容涵蓋T 型云製造的提出背景、T 型云製造及信息模型、如何將物理資源映射為服務、服務組合的評價、T 型云製造模式下服務組合優化的算法和理論，以及算法在鑄造行業的應用。內容前沿、系統性強，對中小企業的轉型升級具有積極的推動作用。本書適合中小企業工程技術人員和管理人員參考，也可供高等院校大數據、智能製造、管理等相關專業的師生閱讀。

高潔，女，1986年生，太原科技大學工學博士畢業，講師。主要研究智能製造與大數據挖掘，主攻云製造模式下製造資源優化配置理論與應用研究，開發協同製造應用平臺，為中小企業資源協同服務。主講智能製造相關專業課程。發表云製造相關論文5篇，申請發明專利1項。

云製造技術是影響我國未來製造業模式與業態的新技術，但相關理論尚不完善。本書是基於對T型云製造資源優化配置基礎理論與應用的探究編寫的，主要介紹了云製造環境下資源優化配置的理論與應用，內容充實、科學，與實際應用聯繫緊密。當前，大多數製造企業已從大批量生產轉向小批量、多品種，按訂單生產，或者按訂單設計的經營模式，要求企業具有滿足客戶個性化需求的製造資源和製造能力。本書針對此展開，著重介紹云製造任務、云製造資源、資源動態調度及中小鑄造企業協同製造平臺應用理論，並通過實例分析融會貫通相關理論，以期推動云製造相關技術的發展與促進體系的完善。

智能製造是實現“中國製造2025”國家戰略的重要抓手，是促進中國製造業向智能化轉型，實現製造強國戰略的主攻方向。製造企業向智能製造轉型是目前製造業發展的重要趨勢，但相對於我國巨大的企業基數，真正可實現智能化轉型的企業數量很少，特別是中小企業。中小企業作為我國經濟發展的生力軍，是建設現代化經濟體系、推動經濟實現高質量發展的重要基礎；但中小企業所持有的製造資源單一，技術支撐薄弱，製造活動簡單，導致無法進行大規模且複雜的製造活動，難以向智能製造轉型。伴隨著網絡信息技術的發展，云製造模式被提出，將各類企業的製造資源集中到云平臺，通過資源優化配置，使企業以協同的方式共同完成複雜製造任務。但中小企業受限於自身經濟與技術水平，實現云製造較為困難，並且由於資源優化配置方法的不同，對最終協同方案的效果影響很大。為此，本書針對中小企業適用的云製造模式及資源優化配置方法進行了詳細的闡述。
本書主要內容如下：
第1章緒論。介紹我國製造業的發展趨勢，敘述云製造的產生背景與內涵，提出中小企業實現云製造面臨的問題，分析云製造及資源優化配置涉及的關鍵問題及現狀。
第2章T型云製造模式及信息模型。面向中小企業提出基於服務科學理論的T 型云製造模式；對T 型云製造模式的架構、運行要素與運行機理進行闡述；建立關鍵信息描述模型並細化資源優化配置的流程信息。
第3章T型云製造模式下資源到服務映射。闡述T 型云製造模式的縱向服務的獲取方式，即根據具體元任務實現大量資源映射為相應服務集。依據任務特徵及製造資源信息特點，提出Dt-means聚類算法，並對所提聚類方法中的關鍵概念、算法流程、算法實現進行詳細論述，最後通過實驗驗證算法的有效性。
第4章T型云製造模式下服務組合評價。分析T 型云製造模式下評價服務組合所需面臨的問題，增加對FoS的評價，基於服務參數模糊性面向縱向服務優勢提出FEM 評價模型並闡述具體實現步驟；基於任務參數配置面向橫向服務優勢提出PCEM 評價模型並闡述具體實現步驟。最後通過實驗驗證評價模型可行性。
第5章T型云製造模式下服務組合優化。研究資源優化配置的橫向服務獲取手段，即服務組合與優化。根據T 型云製造模式下服務組合的特徵與在優化過程中導致的問題，提出MWFPA 算法。重新定義基因與花的概念，介紹MWFPA 算法的主導思想與關鍵步驟，並展示具體優化過程。最後，通過實驗驗證算法的可行性。
第6章資源優化配置云平臺開發。分析中小鑄造企業現狀，以鑄造工業園為中小鑄造企業集群代表，結合前面章節關於T 型云製造模式的相關理論，設計並開發中小鑄造企業協同平臺，將本書理論方法予以實現。
本書在內容選擇和結構層次編排方面考慮了理論和應用實踐之間的層層遞進關係。其中，第1章是綜合背景介紹，第2章是基礎知識，第3～5章是理論的介紹與驗證，第6章將前面的理論應用到鑄造行業中小企業中。
本書在編寫過程中得到了許多老師與專家的支持，在此一並表示感謝。
由於筆者水平有限，書中的不妥之處在所難免，請廣大讀者予以批評指正。

高潔
山西工程科技職業大學

第1章　緒論 001
1.1　云製造資源優化配置的背景和意義 001
1.2　云製造 002
1.2.1　云製造的概念及內涵 002
1.2.2　中小企業實現云製造面臨的問題 004
1.3　基於云製造資源優化配置的關鍵問題及研究現狀 004
1.3.1　云製造模式及信息模型 005
1.3.2　製造資源到服務的映射 006
1.3.3　服務組合評價 007
1.3.4　服務組合優化方法 009
1.4　本書內容和結構 010
1.4.1　本書內容 010
1.4.2　章節安排 012

第2章　T 型云製造模式及信息模型 014
2.1　T 型云製造模式 014
2.1.1　T 型云製造模式的提出 014
2.1.2　T 型云製造模式的架構 015
2.1.3　T 型云製造模式的運行要素 016
2.1.4　T 型云製造模式的運行機理 020
2.1.5　T 型云製造模式的優勢 021
2.2　關鍵信息模型 022
2.2.1　本體建模技術 022
2.2.2　信息建模分析 023
2.2.3　關鍵信息模型建立 024
2.2.4　資源優化配置的流程信息 027
2.3　本章小結 029

第3章　T 型云製造模式下資源到服務映射 030
3.1　資源到服務映射的理論基礎 030
3.1.1　資源到服務映射描述 030
3.1.2　聚類的基本理論 031
3.1.3　k-means 算法的實現過程 034
3.2　T 型云製造模式下聚類實現製造資源到服務映射存在問題分析 035
3.3　基於D-t means 算法的資源到服務映射方法 037
3.3.1　D-t means 算法的主導思想 037
3.3.2　D-t means 算法的關鍵概念 038
3.3.3　D-t means 算法實現資源到服務的映射流程 040
3.4　基於D-t means 算法資源到服務映射的驗證 043
3.4.1　實驗數據集選擇及設置 043
3.4.2　實驗結果分析 045
3.5　本章小結 053

第4章　T 型云製造模式下服務組合評價 054
4.1　服務組合評價理論基礎 054
4.1.1　服務組合評價描述 054
4.1.2　模糊數 055
4.1.3　理想解法 057
4.1.4　灰色關聯法 060
4.2　T 型云製造模式下服務組合評價存在問題分析 061
4.2.1　服務屬性類型的多樣化與不同表述 061
4.2.2　任務參數配置的製造性未重視 062
4.3　面向T 型結構不同維度的服務組合評價模型 062
4.3.1　面向縱向服務優勢的FEM 評價模型 062
4.3.2　面向橫向服務優勢的PCEM 評價模型 066
4.4　服務組合評價模型的驗證 071
4.4.1　實驗設置及案例選擇 071
4.4.2　FEM 評價模型驗證結果分析 072
4.4.3　PCEM 評價模型驗證結果分析 075
4.5　本章小結 078

第5章　T 型云製造模式下服務組合優化 079
5.1　服務組合優化方法理論基礎 079
5.1.1　服務組合優化描述 079
5.1.2　FPA 算法基礎理論 079
5.2　T 型云製造模式下進化算法實現服務組合優化存在問題分析 082
5.3　基於MWFPA 算法的組合優化方法 084
5.3.1　組合優化過程中的相關定義 084
5.3.2　MWFPA 算法的主導思想 084
5.3.3　MWFPA 算法的關鍵步驟 086
5.3.4　基於MWFPA 算法的服務組合優化過程 087
5.4　基於MWFPA 算法資源優化配置的驗證 089
5.4.1　實驗設置及案例選擇 089
5.4.2　實驗結果分析 089
5.5　本章小結 100

第6章　資源優化配置云平臺開發 101
6.1　中小鑄造企業協同製造背景 101
6.2　中小鑄造企業協同平臺的設計 103
6.2.1　企業結構模型 103
6.2.2　平臺功能設計 105
6.2.3　實現技術 106
6.3　中小鑄造企業協同平臺的實現 107
6.3.1　平臺功能介紹 107
6.3.2　案例示範說明 112
6.4　本章小結 119

參考文獻 120