共享制造是围绕生产制造各环节，运用共享理念，将分散、闲置的生产资源集聚起来，弹性匹配、动态共享给需求方的新模式。共享制造平台是共享制造的核心载体。本书分析了共享制造模式、共享制造服务封装技术和共享制造平台运行机制，在此基础上系统地研究了共享制造模式扩散与应用、共享制造服务匹配、调度优化及共享决策等运营管理问题。 本书可供共享制造、运营决策优化等领域的工程管理人员、研究人员及相关专业的师生阅读和参考。
适读人群 ：共享制造、运营决策优化等领域的工程管理人员、研究人员及相关专业的师生
共享制造是围绕生产制造各环节，运用共享理念，将分散、闲置的生产资源集聚起来，弹性匹配、动态共享给需求方的新型制造模式。本书围绕“共享制造平台运行机制与决策优化”这一主题，分析了共享制造资源服务化封装、共享制造平台运行机制、共享制造模式的扩散与应用决策及共享制造服务的匹配、调度、决策等，可供共享制造、运营决策优化等领域的工程管理人员、研究人员等参考和阅读。
近年来,随着物联网、云计算、信息物理融合系统、大数据与人工智能等新一代信息技术的发展并应用于制造系统,产生了许多新型制造模式,如云制造、社群化制造、共享制造等。自2010年以来, “共享经济” 商业实践取得巨大成功,促进了共享经济在制造领域的渗透和发展,产生了共享制造模式。共享制造是运用共享理念,将生产资源进行集约共享,并弹性匹配需求,具有集约、高效、灵活等特点的一种共享经济模式,是共享经济在生产制造领域的具体实践。共享制造通过整合生产资源、提高生产效率、降低生产成本,并实现供需企业间的协作生产,可以更好地实现个性化定制产品的生产。
本书围绕“共享制造平台运行机制与决策优化”这一主题展开。全书共分七章。第1章主要分析共享经济的成因、内涵、类别与发展,并对智能制造、智能装备、智能工厂及工业互联网进行阐述,探讨了云制造、社群化制造及共享制造三种典型的新型制造模式。
第2章在分析共享制造服务分类的基础上介绍共享制造服务的虚拟化封装技术,将制造资源分为硬制造资源与软制造资源,对其进行虚拟化,介绍了一种共享制造环境下资源服务化封装的方法,以屏蔽制造资源自身的异构性和复杂性,对外呈现统一的调用接口,在共享制造环境中共享。
第3章针对共享制造平台运行机制进行分析,探讨涉及的几个重要问题及具体的运行机制,并分析共享制造平台的商业模式与功能。
第4章主要分析共享制造模式的扩散与应用决策。通过演化博弈模型的建立,分析不同利益参与者的博弈关系和决策行为,建立演化博弈系统动力学模型,对企业间共享制造服务模式的扩散进行分析,通过系统仿真讨论不同参数变化对共享制造服务模式扩散的影响。
第5章建立了面向多用户偏好的共享制造服务双边匹配模型。首先,提出制造服务双向语义匹配模型,为制造服务双边匹配奠定基础。其次,构建面向用户模糊偏好的制造服务匹配框架,并应用对偶犹豫模糊理论描述用户对不同服务方的对偶犹豫模糊偏好信息,实现制造服务的双边匹配。
第6章研究共享制造服务调度模型与决策优化方法,分别构建面向多用户的制造服务调度优化模型、考虑制造服务协同的多用户任务调度优化模型及集成多方利益的超多目标制造服务调度优化模型,并通过算例分析优化模型与方法的优越性。
第7章研究分布式制造服务共享决策问题。首先,分析分布式制造服务共享机制。其次,针对多种制造服务的供给,建立分布式制造服务配置共享演化博弈模型,分析用户的最优服务选择策略。
本书由王天日撰写。刘娟、栗继祖等老师在书稿撰写过程中给予了作者很多帮助;张鹏志、李超、李淑花、马瑜、杜雯静等参加了本书部分章节的编写整理工作;书中相关研究内容得到了国家自然科学基金项目(71701141)、教育部人文社会科学研究项目(21YJC630135)、山西省哲学社会科学规划课题(2020YJ035)、山西省应用基础研究面上青年基金项目(201801D221227)、山西省高校科技创新研究项目(2020123)的支持,在此一并表示感谢。
本书中对参考和引用的学术成果做了注明,若有遗漏,在此表示歉意,并对有关的国内外学者敬表谢忱。共享制造作为一种新型的制造模式,其相关理论、方法和技术还在不断发展和完善当中,限于作者的水平,书中可能会存在一些纰漏和不完善之处,恳请读者批评指正。
王天日，工业工程博士，太原理工大学经济管理学院副教授，太原理工大学工程管理国*级一流专业建设第二负责人，山西省“三晋英才”支持计划青年优秀人才。先后主持国家自然科学基金项目和教育部人文社会科学研究青年项目各1项、省级课题5项。在Applied Soft Computing、International Journal of Production Research、Computers & Industrial Engineering等国际期刊上发表相关学术论文20余篇，出版学术专著1部，参与编写教材2部。主要研究方向为共享制造运营管理相关理论和方法。
第1章 共享制造模式概述………………………………………………………… 1
1.1 共享经济………………………………………………………………… 1
1.1.1 共享经济的成因……………………………………………………… 1
1.1.2 共享经济的内涵……………………………………………………… 2
1.1.3 共享经济的类别……………………………………………………… 3
1.1.4 共享经济的发展……………………………………………………… 4
1.2 智能制造………………………………………………………………… 5
1.2.1 智能制造的发展……………………………………………………… 5
1.2.2 智能制造的构成……………………………………………………… 7
1.2.3 智能装备与智能工厂………………………………………………… 9
1.2.4 工业互联网………………………………………………………… 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 小结……………………………………………………………………… 28
参考文献……………………………………………………………………… 28
第2章 共享制造服务…………………………………………………………… 32
2.1 共享制造的内涵………………………………………………………… 32
2.2 共享制造服务的分类…………………………………………………… 34
2.3 共享制造服务的虚拟化封装…………………………………………… 34
2.3.1 制造资源虚拟化技术………………………………………………… 34
2.3.2 制造资源虚拟化理论框架…………………………………………… 38
2.3.3 硬制造资源虚拟化…………………………………………………… 41
2.3.4 软制造资源虚拟化…………………………………………………… 42
2.3.5 制造资源服务化封装………………………………………………… 43
2.4 小结……………………………………………………………………… 50
参考文献……………………………………………………………………… 50
第3章 共享制造平台运行机制………………………………………………… 52
3.1 共享制造平台运行机制分析…………………………………………… 52
3.2 共享制造平台运行机制设计…………………………………………… 55
3.2.1 驱动机制…………………………………………………………… 55
3.2.2 分类与推荐机制……………………………………………………… 56
3.2.3 交易机制…………………………………………………………… 56
3.2.4 合作机制…………………………………………………………… 58
3.2.5 保障机制…………………………………………………………… 58
3.2.6 定价机制…………………………………………………………… 59
3.3 共享制造平台的商业模式……………………………………………… 60
3.4 共享制造平台的功能…………………………………………………… 63
3.4.1 共享制造平台总体功能框架………………………………………… 63
3.4.2 注册与分类管理……………………………………………………… 64
3.4.3 交易管理…………………………………………………………… 64
3.4.4 智能运营管理………………………………………………………… 65
3.4.5 监督管理…………………………………………………………… 67
3.5 小结……………………………………………………………………… 68
参考文献……………………………………………………………………… 68
第4章 共享制造模式扩散与应用决策………………………………………… 69
4.1 共享制造模式扩散问题描述与框架…………………………………… 69
4.1.1 共享制造模式扩散问题描述………………………………………… 69
4.1.2 共享制造模式扩散模型框架………………………………………… 70
4.2 共享制造模式扩散的演化博弈分析…………………………………… 74
4.3 共享制造模式扩散演化博弈模型的建立……………………………… 74
4.3.1 基本假设…………………………………………………………… 74
4.3.2 演化博弈模型………………………………………………………… 76
4.4 共享制造模式扩散系统动力学模型……………………………………??'377
4.4.1 系统动力学简介……………………………………………………… 78
4.4.2 因果回路图的建立…………………………………………………… 80
4.4.3 共享制造模式扩散系统动力学建模…………………………………… 83
4.5 系统仿真及结果分析…………………………………………………… 85
4.5.1 模型参数设定………………………………………………………… 85
4.5.2 初始模型运行结果…………………………………………………… 85
4.5.3 对比分析…………………………………………………………… 86
4.5.4 结果分析…………………………………………………………… 91
4.6 小结……………………………………………………………………… 92
参考文献……………………………………………………………………… 92
第5章 共享制造服务双边匹配决策…………………………………………… 94
5.1 制造服务双向语义匹配………………………………………………… 94
5.1.1 制造服务双向语义匹配模型………………………………………… 94
5.1.2 正向匹配方法………………………………………………………… 94
5.1.3 反向匹配方法………………………………………………………… 97
5.2 面向用户模糊偏好的制造服务匹配框架……………………………… 99
5.2.1 多用户任务描述模型……………………………………………… 100
5.2.2 制造服务描述模型………………………………………………… 100
5.2.3 制造服务双边匹配框架……………………………………………… 101
5.3 基于对偶犹豫模糊理论的制造服务双边匹配……………………… 104
5.3.1 对偶犹豫模糊理论………………………………………………… 104
5.3.2 满意度计算方法…………………………………………………… 106
5.3.3 双边匹配模型的构建及求解………………………………………… 107
5.3.4 双边匹配决策步骤………………………………………………… 110
5.3.5 算例分析…………………………………………………………… 111
5.4 小结…………………………………………………………………… 115
参考文献……………………………………………………………………… 115
第6章 面向多用户的共享制造服务调度优化………………………………… 117
6.1 面向多用户的制造服务调度优化…………………………………… 117
6.1.1 多用户需求导向的制造服务调度模型……………………………… 118
6.1.2 多目标人工蜂群算法………………………………………………??121
6.1.3 仿真试验与结果分析……………………………………………… 130
6.2 考虑服务协同的多用户任务调度优化……………………………… 138
6.2.1 问题描述…………………………………………………………… 138
6.2.2 数学模型…………………………………………………………… 139
6.2.3 GWO-SA算法……………………………………………………… 143
6.2.4 仿真试验与结果分析……………………………………………… 146
6.3 集成多方利益的超多目标制造服务调度优化……………………… 152
6.3.1 问题描述…………………………………………………………… 152
6.3.2 数学模型…………………………………………………………… 153
6.3.3 MaOEA-AES算法………………………………………………… 156
6.3.4 仿真试验与分析…………………………………………………… 162
6.4 小结…………………………………………………………………… 175
参考文献……………………………………………………………………… 175
第7章 分布式制造服务共享决策优化………………………………………… 179
7.1 分布式制造服务共享机制分析……………………………………… 179
7.1.1 分布式制造服务共享框架…………………………………………… 179
7.1.2 分布式制造服务共享合作形成机制………………………………… 180
7.1.3 分布式制造服务共享实现机制……………………………………… 182
7.2 分布式制造服务配置共享决策……………………………………… 183
7.2.1 问题描述…………………………………………………………… 183
7.2.2 问题定义和假设…………………………………………………… 184
7.2.3 制造服务共享演化博弈模型………………………………………… 185
7.2.4 演化均衡与稳定性分析……………………………………………… 186
7.3 算例分析……………………………………………………………… 188
7.4 小结…………………………………………………………………… 193
参考文献……………………………………………………………………… 193
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