共享制造是圍繞生產制造各環(huán)節(jié)，運用共享理念，將分散、閑置的生產資源集聚起來，彈性匹配、動態(tài)共享給需求方的新模式。共享制造平臺是共享制造的核心載體。本書分析了共享制造模式、共享制造服務封裝技術和共享制造平臺運行機制，在此基礎上系統(tǒng)地研究了共享制造模式擴散與應用、共享制造服務匹配、調度優(yōu)化及共享決策等運營管理問題。 本書可供共享制造、運營決策優(yōu)化等領域的工程管理人員、研究人員及相關專業(yè)的師生閱讀和參考。
適讀人群 ：共享制造、運營決策優(yōu)化等領域的工程管理人員、研究人員及相關專業(yè)的師生
共享制造是圍繞生產制造各環(huán)節(jié)，運用共享理念，將分散、閑置的生產資源集聚起來，彈性匹配、動態(tài)共享給需求方的新型制造模式。本書圍繞“共享制造平臺運行機制與決策優(yōu)化”這一主題，分析了共享制造資源服務化封裝、共享制造平臺運行機制、共享制造模式的擴散與應用決策及共享制造服務的匹配、調度、決策等，可供共享制造、運營決策優(yōu)化等領域的工程管理人員、研究人員等參考和閱讀。
近年來,隨著物聯(lián)網、云計算、信息物理融合系統(tǒng)、大數(shù)據與人工智能等新一代信息技術的發(fā)展并應用于制造系統(tǒng),產生了許多新型制造模式,如云制造、社群化制造、共享制造等。自2010年以來, “共享經濟” 商業(yè)實踐取得巨大成功,促進了共享經濟在制造領域的滲透和發(fā)展,產生了共享制造模式。共享制造是運用共享理念,將生產資源進行集約共享,并彈性匹配需求,具有集約、高效、靈活等特點的一種共享經濟模式,是共享經濟在生產制造領域的具體實踐。共享制造通過整合生產資源、提高生產效率、降低生產成本,并實現(xiàn)供需企業(yè)間的協(xié)作生產,可以更好地實現(xiàn)個性化定制產品的生產。
本書圍繞“共享制造平臺運行機制與決策優(yōu)化”這一主題展開。全書共分七章。第1章主要分析共享經濟的成因、內涵、類別與發(fā)展,并對智能制造、智能裝備、智能工廠及工業(yè)互聯(lián)網進行闡述,探討了云制造、社群化制造及共享制造三種典型的新型制造模式。
第2章在分析共享制造服務分類的基礎上介紹共享制造服務的虛擬化封裝技術,將制造資源分為硬制造資源與軟制造資源,對其進行虛擬化,介紹了一種共享制造環(huán)境下資源服務化封裝的方法,以屏蔽制造資源自身的異構性和復雜性,對外呈現(xiàn)統(tǒng)一的調用接口,在共享制造環(huán)境中共享。
第3章針對共享制造平臺運行機制進行分析,探討涉及的幾個重要問題及具體的運行機制,并分析共享制造平臺的商業(yè)模式與功能。
第4章主要分析共享制造模式的擴散與應用決策。通過演化博弈模型的建立,分析不同利益參與者的博弈關系和決策行為,建立演化博弈系統(tǒng)動力學模型,對企業(yè)間共享制造服務模式的擴散進行分析,通過系統(tǒng)仿真討論不同參數(shù)變化對共享制造服務模式擴散的影響。
第5章建立了面向多用戶偏好的共享制造服務雙邊匹配模型。首先,提出制造服務雙向語義匹配模型,為制造服務雙邊匹配奠定基礎。其次,構建面向用戶模糊偏好的制造服務匹配框架,并應用對偶猶豫模糊理論描述用戶對不同服務方的對偶猶豫模糊偏好信息,實現(xiàn)制造服務的雙邊匹配。
第6章研究共享制造服務調度模型與決策優(yōu)化方法,分別構建面向多用戶的制造服務調度優(yōu)化模型、考慮制造服務協(xié)同的多用戶任務調度優(yōu)化模型及集成多方利益的超多目標制造服務調度優(yōu)化模型,并通過算例分析優(yōu)化模型與方法的優(yōu)越性。
第7章研究分布式制造服務共享決策問題。首先,分析分布式制造服務共享機制。其次,針對多種制造服務的供給,建立分布式制造服務配置共享演化博弈模型,分析用戶的最優(yōu)服務選擇策略。
本書由王天日撰寫。劉娟、栗繼祖等老師在書稿撰寫過程中給予了作者很多幫助;張鵬志、李超、李淑花、馬瑜、杜雯靜等參加了本書部分章節(jié)的編寫整理工作;書中相關研究內容得到了國家自然科學基金項目(71701141)、教育部人文社會科學研究項目(21YJC630135)、山西省哲學社會科學規(guī)劃課題(2020YJ035)、山西省應用基礎研究面上青年基金項目(201801D221227)、山西省高校科技創(chuàng)新研究項目(2020123)的支持,在此一并表示感謝。
本書中對參考和引用的學術成果做了注明,若有遺漏,在此表示歉意,并對有關的國內外學者敬表謝忱。共享制造作為一種新型的制造模式,其相關理論、方法和技術還在不斷發(fā)展和完善當中,限于作者的水平,書中可能會存在一些紕漏和不完善之處,懇請讀者批評指正。
王天日，工業(yè)工程博士，太原理工大學經濟管理學院副教授，太原理工大學工程管理國*級一流專業(yè)建設第二負責人，山西省“三晉英才”支持計劃青年優(yōu)秀人才。先后主持國家自然科學基金項目和教育部人文社會科學研究青年項目各1項、省級課題5項。在Applied Soft Computing、International Journal of Production Research、Computers & Industrial Engineering等國際期刊上發(fā)表相關學術論文20余篇，出版學術專著1部，參與編寫教材2部。主要研究方向為共享制造運營管理相關理論和方法。
第1章 共享制造模式概述………………………………………………………… 1
1.1 共享經濟………………………………………………………………… 1
1.1.1 共享經濟的成因……………………………………………………… 1
1.1.2 共享經濟的內涵……………………………………………………… 2
1.1.3 共享經濟的類別……………………………………………………… 3
1.1.4 共享經濟的發(fā)展……………………………………………………… 4
1.2 智能制造………………………………………………………………… 5
1.2.1 智能制造的發(fā)展……………………………………………………… 5
1.2.2 智能制造的構成……………………………………………………… 7
1.2.3 智能裝備與智能工廠………………………………………………… 9
1.2.4 工業(yè)互聯(lián)網………………………………………………………… 10
1.3 新型制造模式…………………………………………………………… 15
1.3.1 云制造……………………………………………………………… 15
1.3.2 社群化制造………………………………………………………… 20
1.3.3 共享制造…………………………………………………………… 25
1.4 小結……………………………………………………………………… 28
參考文獻……………………………………………………………………… 28
第2章 共享制造服務…………………………………………………………… 32
2.1 共享制造的內涵………………………………………………………… 32
2.2 共享制造服務的分類…………………………………………………… 34
2.3 共享制造服務的虛擬化封裝…………………………………………… 34
2.3.1 制造資源虛擬化技術………………………………………………… 34
2.3.2 制造資源虛擬化理論框架…………………………………………… 38
2.3.3 硬制造資源虛擬化…………………………………………………… 41
2.3.4 軟制造資源虛擬化…………………………………………………… 42
2.3.5 制造資源服務化封裝………………………………………………… 43
2.4 小結……………………………………………………………………… 50
參考文獻……………………………………………………………………… 50
第3章 共享制造平臺運行機制………………………………………………… 52
3.1 共享制造平臺運行機制分析…………………………………………… 52
3.2 共享制造平臺運行機制設計…………………………………………… 55
3.2.1 驅動機制…………………………………………………………… 55
3.2.2 分類與推薦機制……………………………………………………… 56
3.2.3 交易機制…………………………………………………………… 56
3.2.4 合作機制…………………………………………………………… 58
3.2.5 保障機制…………………………………………………………… 58
3.2.6 定價機制…………………………………………………………… 59
3.3 共享制造平臺的商業(yè)模式……………………………………………… 60
3.4 共享制造平臺的功能…………………………………………………… 63
3.4.1 共享制造平臺總體功能框架………………………………………… 63
3.4.2 注冊與分類管理……………………………………………………… 64
3.4.3 交易管理…………………………………………………………… 64
3.4.4 智能運營管理………………………………………………………… 65
3.4.5 監(jiān)督管理…………………………………………………………… 67
3.5 小結……………………………………………………………………… 68
參考文獻……………………………………………………………………… 68
第4章 共享制造模式擴散與應用決策………………………………………… 69
4.1 共享制造模式擴散問題描述與框架…………………………………… 69
4.1.1 共享制造模式擴散問題描述………………………………………… 69
4.1.2 共享制造模式擴散模型框架………………………………………… 70
4.2 共享制造模式擴散的演化博弈分析…………………………………… 74
4.3 共享制造模式擴散演化博弈模型的建立……………………………… 74
4.3.1 基本假設…………………………………………………………… 74
4.3.2 演化博弈模型………………………………………………………… 76
4.4 共享制造模式擴散系統(tǒng)動力學模型……………………………………??'377
4.4.1 系統(tǒng)動力學簡介……………………………………………………… 78
4.4.2 因果回路圖的建立…………………………………………………… 80
4.4.3 共享制造模式擴散系統(tǒng)動力學建模…………………………………… 83
4.5 系統(tǒng)仿真及結果分析…………………………………………………… 85
4.5.1 模型參數(shù)設定………………………………………………………… 85
4.5.2 初始模型運行結果…………………………………………………… 85
4.5.3 對比分析…………………………………………………………… 86
4.5.4 結果分析…………………………………………………………… 91
4.6 小結……………………………………………………………………… 92
參考文獻……………………………………………………………………… 92
第5章 共享制造服務雙邊匹配決策…………………………………………… 94
5.1 制造服務雙向語義匹配………………………………………………… 94
5.1.1 制造服務雙向語義匹配模型………………………………………… 94
5.1.2 正向匹配方法………………………………………………………… 94
5.1.3 反向匹配方法………………………………………………………… 97
5.2 面向用戶模糊偏好的制造服務匹配框架……………………………… 99
5.2.1 多用戶任務描述模型……………………………………………… 100
5.2.2 制造服務描述模型………………………………………………… 100
5.2.3 制造服務雙邊匹配框架……………………………………………… 101
5.3 基于對偶猶豫模糊理論的制造服務雙邊匹配……………………… 104
5.3.1 對偶猶豫模糊理論………………………………………………… 104
5.3.2 滿意度計算方法…………………………………………………… 106
5.3.3 雙邊匹配模型的構建及求解………………………………………… 107
5.3.4 雙邊匹配決策步驟………………………………………………… 110
5.3.5 算例分析…………………………………………………………… 111
5.4 小結…………………………………………………………………… 115
參考文獻……………………………………………………………………… 115
第6章 面向多用戶的共享制造服務調度優(yōu)化………………………………… 117
6.1 面向多用戶的制造服務調度優(yōu)化…………………………………… 117
6.1.1 多用戶需求導向的制造服務調度模型……………………………… 118
6.1.2 多目標人工蜂群算法………………………………………………??121
6.1.3 仿真試驗與結果分析……………………………………………… 130
6.2 考慮服務協(xié)同的多用戶任務調度優(yōu)化……………………………… 138
6.2.1 問題描述…………………………………………………………… 138
6.2.2 數(shù)學模型…………………………………………………………… 139
6.2.3 GWO-SA算法……………………………………………………… 143
6.2.4 仿真試驗與結果分析……………………………………………… 146
6.3 集成多方利益的超多目標制造服務調度優(yōu)化……………………… 152
6.3.1 問題描述…………………………………………………………… 152
6.3.2 數(shù)學模型…………………………………………………………… 153
6.3.3 MaOEA-AES算法………………………………………………… 156
6.3.4 仿真試驗與分析…………………………………………………… 162
6.4 小結…………………………………………………………………… 175
參考文獻……………………………………………………………………… 175
第7章 分布式制造服務共享決策優(yōu)化………………………………………… 179
7.1 分布式制造服務共享機制分析……………………………………… 179
7.1.1 分布式制造服務共享框架…………………………………………… 179
7.1.2 分布式制造服務共享合作形成機制………………………………… 180
7.1.3 分布式制造服務共享實現(xiàn)機制……………………………………… 182
7.2 分布式制造服務配置共享決策……………………………………… 183
7.2.1 問題描述…………………………………………………………… 183
7.2.2 問題定義和假設…………………………………………………… 184
7.2.3 制造服務共享演化博弈模型………………………………………… 185
7.2.4 演化均衡與穩(wěn)定性分析……………………………………………… 186
7.3 算例分析……………………………………………………………… 188
7.4 小結…………………………………………………………………… 193
參考文獻……………………………………………………………………… 193
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