云制造服務(wù)匹配和優(yōu)選技術(shù)

陳志濤 楊小東 朱義勇

摘 要 云制造服務(wù)作為一種網(wǎng)絡(luò)化制造的新模式，能夠有效的整合制造資源，提高資源的有效使用率，真正的將資源進(jìn)行高度的共享。在云制造模式當(dāng)中，可以通過平臺將企業(yè)所需要的服務(wù)信息進(jìn)行分享，從而得到滿足需求的服務(wù)。在這一過程當(dāng)中便存在著以系列的資源優(yōu)選工作。本文對云制造服務(wù)匹配和優(yōu)選技術(shù)進(jìn)行簡要分析。

【關(guān)鍵詞】云制造 服務(wù) 匹配 優(yōu)選

1 云制造概論

1.1 云制造的概念

云制造作為一種服務(wù)模式，其基礎(chǔ)便是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、虛擬技術(shù)等等。云制造利用這些技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)制造模式進(jìn)行了極大的擴(kuò)展和延伸。云制造是制造業(yè)向信化進(jìn)行轉(zhuǎn)變過程中所產(chǎn)生的重要產(chǎn)物，其依靠先進(jìn)的思想和信息技術(shù)，有效的提高了制造業(yè)的生產(chǎn)能力。借鑒了云計算的先進(jìn)思想以及服務(wù)模式，將制造業(yè)進(jìn)行了有效的資源整合，并將資源實現(xiàn)了高度共享。

云制造的目的便是要將平臺當(dāng)中所存儲的資源，以服務(wù)的形式提供給用戶，使用戶得到具有高可靠性、高質(zhì)量的廉價服務(wù)，以及實時智能的制造服務(wù)。云制造的最終目標(biāo)是要實現(xiàn)資源的集中和服務(wù)的分散，將分散的資源進(jìn)行最大化的集中，使其能夠發(fā)揮出最大的作用。

1.2 云制造的特征

1.2.1 按需服務(wù)

云制造資源的提供者，通過平臺將自身所具有的資源展示出來。需求者通過平臺獲取自己所需要的資源，從而滿足生產(chǎn)制造全生命周期所需求的資源總量。平臺可以將服務(wù)需求者的要求作為基礎(chǔ)，將制造資源、能力以及其他的各類資源整合到一起，進(jìn)行重新的分配。

1.2.2 分散性和協(xié)同性

云制造平臺當(dāng)中所擁有的資源并非存在于一處，而是來自于不同的地點。但平臺通過網(wǎng)絡(luò)，可以將資源進(jìn)行集中，最大化的減弱資源的分散性所帶來的使用能力弱化問題。從而將資源集中起來為復(fù)雜的制造任務(wù)服務(wù)，完成相應(yīng)的制造任務(wù)。

1.2.3 動態(tài)特性

云制造平臺當(dāng)中資源量非常龐大，其種類也非常的繁多，而且這些資源時刻處于動態(tài)變化當(dāng)中。為了能夠更好的滿足用戶對于資源的實際需求，平臺以定義的規(guī)則為執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，自動完成資源的平衡和分配工作，并在這一過程當(dāng)中，對制造資源進(jìn)行有效的監(jiān)控。

2 云制造優(yōu)選問題描述

云制造服務(wù)優(yōu)選：需要得到制造資源的單位通過平臺接出端口，將自己的要求上傳到平臺之中，平臺將這種要求與資源庫當(dāng)中的資源信息進(jìn)行對比，尋找出條件相似的制造服務(wù)與其進(jìn)行匹配。如果能夠成功匹配到可以滿足相關(guān)要求的制造服務(wù)，那么便將這些服務(wù)進(jìn)行組合并提供給用戶進(jìn)行選擇。如果沒有匹配成功，那么平臺便會將用戶提供的制造任務(wù)進(jìn)行分解，將其作為多個子任務(wù)，重新在資源庫當(dāng)中進(jìn)行匹配，尋找能夠滿足要求的制造服務(wù)。如果這時仍然無法得到成功的匹配，那么便再以此將子任務(wù)進(jìn)行分解，再一次進(jìn)行匹配，成功匹配之后，便需要將相關(guān)資源進(jìn)行集中，整合到一起后形成資源集，提供給用戶進(jìn)行候選。最后，通過優(yōu)選算法，優(yōu)選出最為適合子任務(wù)自身需求的制造服務(wù)。

云制造服務(wù)的優(yōu)選過程是一個迭代過程，需要進(jìn)行逐步分解。復(fù)雜的制造任務(wù)無法進(jìn)行有效的匹配時便需要按照工序分解成不同的子任務(wù)，將子任務(wù)進(jìn)行有效匹配，當(dāng)匹配失敗時便將子任務(wù)再重復(fù)分解，以此類推反復(fù)循環(huán)，一直到能夠成功匹配為止便停止分解。之后便需要將這些簡單的任務(wù)進(jìn)行制造服務(wù)的篩選和調(diào)用，將符合條件的制造服務(wù)進(jìn)行集合，使得制造任務(wù)形成一種可用候選的服務(wù)集。最后，要從各個候選服務(wù)集當(dāng)中優(yōu)選出最為符合要求的制造服務(wù)。由于制造服務(wù)在優(yōu)選過程中具有一定的復(fù)雜性和不確定性，可以使用三層結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行描述。第一層：云服務(wù)資源的使用者，將自己的實際需求發(fā)布到平臺當(dāng)中。第二層：在平臺當(dāng)中自動進(jìn)行匹配工作，將資源庫當(dāng)中的資源信息與需求信息進(jìn)行比對和匹配。匹配失敗便將需求任務(wù)進(jìn)行分解，重新匹配子任務(wù)，如此反復(fù)直到匹配成功為止。第三層：將候選的資源進(jìn)行集中，形成資源集，再為簡單型的制造任務(wù)進(jìn)行優(yōu)選，將最為符合任務(wù)要求的服務(wù)提供給信息發(fā)布者。

綜上所述，云制造服務(wù)的優(yōu)選過程便是一個組合過程，其具有層次化的性質(zhì)，具有從底層到頂層，不斷優(yōu)選組合的順序。在平臺當(dāng)中，最為復(fù)雜的任務(wù)，可以通過將其進(jìn)行分解，得到簡單的子任務(wù)，之后通過優(yōu)選獲得需要的服務(wù)。

3 優(yōu)選的解決方法

3.1 優(yōu)選方法

本文主要以研究云制造資源的信息屬性為基礎(chǔ)，通過對其屬性進(jìn)行分類研究能建立以云制造資源為基礎(chǔ)的描述類模型，然通過資源形式的描述，能創(chuàng)設(shè)出良好的云服務(wù)優(yōu)選方案，進(jìn)而來分析云制造服務(wù)優(yōu)選服務(wù)中需要的層次化結(jié)構(gòu)，通過建立三層優(yōu)選云制造服務(wù)過程。

3.1.1 匹配

根據(jù)制造任務(wù)對云制造庫內(nèi)的資源屬性進(jìn)行系統(tǒng)化的描述，通過相同的信息對比來將形似值調(diào)用出來，并對其進(jìn)行賽選，被選出制造資源，但是篩選過程中若出現(xiàn)了匹配失敗的局面，就要進(jìn)行制造任務(wù)的分解，持續(xù)大匹配完全滿足任務(wù)要求為止。匹配分析過程如圖1所示。

3.1.2 粗選

云制造中的各類資源種類較廣，數(shù)量較大，屬性描述信息也居多，若使用評價的方式對資源的優(yōu)質(zhì)與否進(jìn)行判別會不客觀。所以，為能進(jìn)行云制造的服務(wù)優(yōu)選，本文主要以時間、成本、質(zhì)量服務(wù)幾個角度為出發(fā)點，在進(jìn)行評價體系的可靠性服務(wù)的前提下，綜合性的對指標(biāo)中的量與性進(jìn)行系統(tǒng)化分析。

3.1.3 精選

根據(jù)上述建立的云制造服務(wù)體系能了解到，云制造服務(wù)優(yōu)選作為一個新形式的目標(biāo)決策性問題，在優(yōu)化求解的過程中先要做好單個制造資源推送，同時也要考慮到全部資源的優(yōu)化處理。綜上所述。優(yōu)選云制造服務(wù)的過程中，可以從兩方面出發(fā)，第一是在制造階段進(jìn)行信息優(yōu)選，做好粗選與優(yōu)選。粗選中先要對云服務(wù)的優(yōu)化指標(biāo)進(jìn)行定量分析，可以在綜合定量分析的前提下做好混合指標(biāo)的服務(wù)決策；第二進(jìn)行精選，它主要是在云制造服務(wù)階段選擇符合制造服務(wù)任務(wù)的需求性資源，對決策目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化與定量分析，最終目的是找出需求性較好的制造類服務(wù)。

3.2 資源匹配

云制造服務(wù)平臺主要是在制造行業(yè)優(yōu)選的過程中，探求得到云用戶的需求信息匹配，并通過云制造服務(wù)進(jìn)行資源優(yōu)化模型，從而能滿足用戶的任務(wù)資源需求。匹配過程中，先要考慮的資源屬性分別是CMSR中的BI、FI這兩項資源屬性，具體的匹配過程如下：

3.2.1 提交設(shè)計任務(wù)

云用戶所需要的任務(wù)設(shè)計需要以設(shè)計文件信息為依托，通過制作云服務(wù)平臺來讓整體的設(shè)計方案得到分解進(jìn)而能將多項任務(wù)進(jìn)行分解，每個小任務(wù)進(jìn)行小的分解，通過多粒度的任務(wù)整合，能將每層的子任務(wù)、子系統(tǒng)進(jìn)行匹配，從而讓匹配過程達(dá)到一致。

3.2.2 BI的匹配過程

針對基本的信息資源，將匹配的資源種類進(jìn)行系統(tǒng)化的分析，了解規(guī)格是否符合要求，進(jìn)而讓云服務(wù)將基本的信息匯總在一起，形成良好的資源整合。

3.2.3 FI的匹配過程

BI匹配后所獲得資源集基礎(chǔ)，相關(guān)的功能信息均要進(jìn)行深化，通過對信息的參數(shù)進(jìn)行處理，能將FI和BI匹配后的資源進(jìn)行集中的處理，并獲得相應(yīng)的資源，最終以便于進(jìn)行資源的系統(tǒng)化整合。

3.3 云制造服務(wù)粗選

3.3.1 構(gòu)建層次評選結(jié)構(gòu)模型

深入了解云制造服務(wù)中的各類資源優(yōu)化問題的過程中，能借鑒服務(wù)優(yōu)選文件中的評選因素，將時間、成本、信譽度等因素考慮在內(nèi)，在進(jìn)行云制造服務(wù)優(yōu)選評定的過程中，需要以云制造服務(wù)資源的優(yōu)化指標(biāo)為前提開設(shè)的指標(biāo)系統(tǒng)優(yōu)化。

3.3.2 組織集工藝、精度、質(zhì)量等領(lǐng)域?qū)＜业乃阉?，匹配出候選的云制造服務(wù)資源的定量指標(biāo)評價

云制造服務(wù)優(yōu)選中，評價制造服務(wù)的優(yōu)劣與定量指標(biāo)能為使用者提供更契合實際的數(shù)值進(jìn)行系統(tǒng)化的評價，但是這里不需要組織者進(jìn)行模糊評價，相反，評價制造的優(yōu)劣定性指標(biāo)很難通過實際使用滿足大小來進(jìn)行評價。

3.4 服務(wù)優(yōu)選

云制造的任務(wù)需求需要分解，通過對每個云子任務(wù)的需求制造過程進(jìn)行匹配能了解到云制造中的服務(wù)資源粗選，有其重要意義。

云制造資源服務(wù)的優(yōu)化組合問題可以是以一個目標(biāo)為前提開展的問題優(yōu)化，現(xiàn)在部分學(xué)者在研究中通過加權(quán)法和優(yōu)先級法進(jìn)行目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化，通過問題的優(yōu)化，能使用單元目標(biāo)的優(yōu)化方法，使整個問題的求解方法增多，且這種方式能規(guī)避傳統(tǒng)求解法中存有的缺陷。具體內(nèi)容如下：

（1）選取的權(quán)重系數(shù)有著極強的主觀能動性，整個優(yōu)化能讓權(quán)重的向量日趨敏感，同時優(yōu)化結(jié)果受到權(quán)重影響會有這巨大的影響力。

（2）用戶先要對整個問題的優(yōu)化界面有著較好的了解，并清晰的了解到各個參數(shù)間所能函數(shù)的影響，通過優(yōu)先級順序的排列。來限制部分專業(yè)素養(yǎng)不高的用戶。

（3）通過一定的方式將目標(biāo)進(jìn)行多方優(yōu)化，可以在優(yōu)化問題以后，在目標(biāo)函數(shù)的條件下進(jìn)行優(yōu)解，并使用多個目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，很難從本質(zhì)上進(jìn)行問題的優(yōu)化求解。

（4）轉(zhuǎn)化成單目標(biāo)優(yōu)化問題求解，只能在優(yōu)解中為決策人提供備用方案。另外，用戶一般情況需要獲得一組數(shù)量有限且接受性較好的優(yōu)選方案，并根據(jù)實際的需求任務(wù)情況來獲取方案，以期能獲得一個滿意的執(zhí)行方案。

4 結(jié)束語

云制造以網(wǎng)絡(luò)云計算技術(shù)作為基礎(chǔ)，集合了物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)，將制造技術(shù)良好的融合到一起，從而形成了一種以制造服務(wù)為主的先進(jìn)制造模式。云制造具有敏捷制造以及網(wǎng)絡(luò)化制造的優(yōu)點，其面向服務(wù)制造的新亮點更是具有高效信息利用率的特色。云制造使得信息化和工業(yè)化形成了高度的融合，有效升級了企業(yè)的制造模式，提高了制造資源的利用率。在云制造平臺能夠通過資源的集中和優(yōu)選，有效的為用戶提供最為適合自己需求的制造服務(wù)。

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作者簡介

陳志濤（1978-），男，廣東省紫金縣人。碩士研究生，講師，畢業(yè)于華南師范大學(xué)。研究方向為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、智能制造。

楊小東（1972-），男，江西省臨川市人。碩士學(xué)位。副教授。研究方向為網(wǎng)絡(luò)通信、無線傳感網(wǎng)、嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用、智能家居等。

朱義勇（1964-），男，福建省閩清縣人。碩士學(xué)位。工程師。研究方向為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算。

作者單位

順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣東省佛山市 528300