随着大数据、物联网、人工智能等信息技术的高速发展,全球制造业迎来新一轮变革,云制造、物联制造等融合信息技术和制造业技术的新一代智能制造模式不断涌现。同时新一轮工业革命和愈发激烈的全球范围内市场竞争,为广大中小企业的生存和发展带来了严峻的考验。如何帮助中小企业在目前的市场环境下获得更大的发展空间,物联制造这一新型智能制造模式为我们带来了新的研究思路。构建面向中小企业的物联制造服务平台,帮助中小企业更快地实现基于物联的协同制造,进而提高企业的竞争力,具有重要的理论价值和现实意义。针对面向中小企业的物联制造服务关键技术开展研究,主要内容包括如下几方面:(1)研究了面向中小企业的物联制造服务平台应用模式及体系结构。通过分析中小企业面临问题的基础上归纳了中小企业物联制造的需求和特征,在此基础上阐述了面向中小企业物联制造服务平台的实现思路,从全生命周期管理的角度分析了该平台基于动态联盟的应用模式和按需供应的应用流程,结合中小企业制造服务特征提出了面向中小企业物联制造服务平台的体系结构,最后分析了该平台实现所需的关键技术。(2)研究了基于语义和推理的物联制造服务描述与匹配。对物联制造环境下制造资源进行了分类与描述,研究了基于本体技术的制造资源服务化描述方法。在此基础上,构建了物联制造服务匹配模型,根据匹配模型中各元素的特点,提出了采用基于语义和推理的匹配方法与相应的匹配算法帮助用户在海量的制造服务中快速、有效地匹配到符合用户需求的制造服务集合。(3)研究了不确定服务质量条件下基于混合信息公理的物联制造服务优选。针对从匹配所得的制造服务候选集中选取最优服务问题,提出以服务质量作为衡量指标。根据公理信息原理提出了服务质量的度量工具-信息含量,针对公理中的系统范围用随机变量表示,设计范围用模糊变量表示的情况采用混合不确定性优选方法。对不同类型的指标,采用模糊模拟方法对信息量进行计算,将上界和下界为模糊变量的积分转化为离散点积分的加权和,最后通过信息量比较获得最佳方案。(4)研究了基于i-NSGA-Ⅱ的物联制造服务调度。通过分析物联制造服务的调度过程,建立了物联制造服务调度模型,包含关于最大完工时间、总成本和总服务质量的多个目标函数和多个约束。提出一种改进的带精英策略的快速非支配排序遗传算法对调度模型进行求解,重点研究了算法的编码、快速非支配排序、选择方法、遗传操作、精英策略等内容,给出了算法的详细步骤。最后通过实例验证了模型的适用性和算法的有效性。(5)研究了基于时间序列的物联制造服务性能预测方法。构建了物联制造服务的性能模型,提出了基于时间序列的物联制造服务性能预测方法。首先结合物联制造环境特点和Web服务的性能模型建立了物联制造服务性能指标体系;其次提出基于时间序列来预测物联制造服务性能,并构建了基于时间序列的制造服务性能模型;然后针对物联制造服务性能指标的不同特点分别提出了基于ARIAM模型的时间序列预测方法和基于LSTM的时间序列预测方法;最后,通过对比仿真验证了所提方法的可行性与有效性。(6)原型系统的开发。在上述关键技术的研究基础上,搭建了面向中小企业的物联制造服务平台原型系统,提出了平台的功能模型,利用集成开发环境和工具,进行了原型系统的开发,通过实例展示了原型系统各模块的原理和实现功能。