CN106572187A - 一种云制造服务调度方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种云制造服务调度方法和系统，服务使用方向云制造服务平台提交制造任务，云制造服务平台中的任务分解模块根据任务名称和任务类型，从调度知识库中的子任务数据库中获得与该任务类型对应的所有子任务，在人机交互界面上向服务使用方推送属于该任务类型的所有子任务，服务使用方根据自身需求选择子任务，子任务包括：子任务名称和子任务标识；匹配初选模块根据子任务标识在调度知识库中查找与之匹配的制造服务，使每个子任务拥有一个独立的制造服务集；调度优选模块根据服务使用方提交的限制条件，对每个制造服务集中的制造服务进行优选，最终完成调度；调度知识库根据服务提供方向云制造服务平台注册的制造服务进行更新。

Description

一种云制造服务调度方法和系统
技术领域
本发明涉及云制造领域，特别涉及一种云制造服务调度方法和系统。
背景技术
云制造是现有云计算和制造业信息化中的网络化制造、应用服务提供商(Application Service Provider,ASP)平台、制造网格等概念和技术的延伸和拓展。它融合了现有信息化制造技术及云计算、物联网、面向服务、高性能计算和智能科学技术等信息技术，将各类制造资源和制造能力虚拟化、服务化，构成虚拟化制造资源和制造能力池，并进行统一的、集中的智能化管理和经营，实现多方共赢、普适化和高效的共享和协同，通过网络和云制造服务平台，为用户提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的制造全生命周期服务。
云制造是一种面向服务、高效低耗和基于知识的网络化、敏捷化制造新模式和技术手段，它将促进制造的敏捷化、服务化、绿色化和智能化。用户可以根据应用需求，随时随地、动态、敏捷地增减制造资源。由于“制造应用”运行在虚拟制造平台上，没有事先预订的固定资源被锁定，云业务的规模可以动态、敏捷伸缩。云制造支持用户在任何有互联网和广域网的地方使用任何上网终端获取应用服务。在虚拟云制造系统上进行制造应用和业务运行，用户所请求的资源和能力来自于规模巨大的制造云池。云制造服务平台采用各种容错技术，任何单点物理故障发生，制造应用都会在用户完全不知情的情况下，转移到其他物理资源上继续运行，因此使用云制造比使用其他制造手段的可用性更高。在云制造全生命周期中都离不开知识的应用，包括：①基于知识的制造资源和能力虚拟化封装；②云服务描述与制造云构建；③云服务搜索、匹配、聚合、组合；④高效智能云服务调度与优化配置；⑤容错管理和任务迁移；⑥业务流程管理等。因此，云制造产业包括提供产品、工程和服务，是信息化制造产业的重要组成部分。
随着云制造的普及，制造服务和任务也愈发多样化。现有研究大多数集中在云制造服务组合优化问题上，较少提及如何构建一个满足现代制造业发展的调度系统，这造成了制造服务与组合优化环节的脱节，为了适应日新月异的云制造服务需求，需要开发一套具有一定自适应能力的云制造服务调度系统。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，而提供一种云制造服务调度方法和系统，使服务提供方所提供的制造服务和服务使用方所发布的任务进行有效的匹配调度，并且该系统具有一定自适应扩展能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。这种云制造服务调度系统，该系统包括服务提供方、服务使用方、云制造服务平台和调度知识库；其中
服务提供方：向云制造服务平台提供自身拥有的制造资源和能力；
服务使用方：为了实现自身制造和生产任务，通过云制造服务平台按需购买和租用云制造服务平台提供的服务；
云制造服务平台：为服务提供方存储、管理其提供至该平台的能力和资源的制造服务，同时为服务使用方检索、调度和使用制造服务提供支撑；
云制造服务平台包括任务分解模块、匹配初选模块和调度优选模块，其中
任务分解模块包括查询模块，推送模块和人机交互模块，查询模块：在子任务数据库中根据任务名称和任务类型查询子任务名称；推送模块：将属于该任务的所有子任务名称推送到人机交互界面；人机交互模块：根据用户的选择意向确定子任务选择结果；
匹配初选模块包括传输模块和匹配模块，传输模块：接收任务分解模块分解的子任务，向调度优选模块输出匹配初选结果；匹配模块：将子任务与对应的制造服务相匹配，形成制造服务集；
调度优选模块包括传输模块和筛选模块，传输模块：接收匹配初选模块的初选结果，输出最终的调度结果；筛选模块：在满足服务使用方的限制要求的前提下对初选结果进行优化。
更进一步的，所述的调度知识库：存储子任务与制造服务的对应关系，调度知识库包括为制造服务数据库，子任务数据库和关联库，制造服务数据库：储存制造服务的相关信息，包括制造服务标识、名称、类型和评价指标(如QOS评价标准)；子任务数据库：存储子任务标识，子任务名称、类型、所属任务名称和所属任务类型；关联库：存储制造服务标识和子任务标识的对应关系，具有一对多的特性。
本发明所述的这种采用云制造服务调度系统的调度方法，该方法具体包括如下步骤：
步骤1：制造任务提交；服务使用方向云制造服务平台提交制造任务，任务包括：任务名称、任务类型和限制条件；
步骤2：制造任务分解；云制造服务平台中的任务分解模块根据任务名称和任务类型，从调度知识库中的子任务数据库中获得与该任务类型对应的所有子任务，在人机交互界面上向服务使用方推送属于该任务类型的所有子任务，服务使用方根据自身需求选择子任务，子任务包括：子任务名称和子任务标识；
步骤3：初步调度；匹配初选模块根据子任务标识在调度知识库中查找与之匹配的制造服务，使每个子任务拥有一个独立的制造服务集；
步骤4：优选调度；调度优选模块根据服务使用方提交的限制条件，对每个制造服务集中的制造服务进行优选，最终完成调度；
步骤5：调度知识库的更新；调度知识库根据服务提供方向云制造服务平台注册的制造服务进行更新，即建立新的制造服务与子任务间的对应关系；
步骤6：服务质量评级的更新；根据服务使用方对优选结果的反馈，更新制造服务的用户评级；根据服务提供方注册制造服务的更新信息，更新系统评级；综合用户评级和系统评级，更新服务质量评级。
作为优选，在步骤4中：根据制造服务是否空闲，选择服务质量评级最佳的制造服务，服务质量评级包括系统评级和用户评级。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种云制造服务调度方法和系统，并且该调度方法中的调度知识库具有一定的更新能力。实现了制造资源、能力、知识的全面共享和协同，提高了制造资源利用率，实现了资源增效、增值。
附图说明
图1是本发明的云制造服务调度系统框架示意图；
图2是本发明的云制造服务平台系统结构示意图；
图3是本发明的任务分解模块示意图；
图4是本发明的匹配初选模块示意图；
图5是本发明的调度优选模块示意图；
图6是本发明的调度知识库示意图；
图7是本发明的调度流程图；
图8是本发明的实施例1中的调度优选模块示意图；
图9是本发明的实施例2中的调度优选模块示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
本发明提供的一种云制造服务调度方系统(如图1)包括服务提供方、服务使用方、云制造服务平台和调度知识库。
服务提供方：向云制造服务平台提供自身拥有的制造资源和能力。
服务使用方：为了实现自身制造和生产任务，通过云制造服务平台按需购买和租用云制造服务平台提供的服务。
云制造服务平台：为服务提供方存储、管理其提供至该平台的能力和资源的制造服务，同时为服务使用方检索、调度和使用制造服务提供支撑，其调度系统的逻辑结构如图2所示。云制造服务平台调度系统的三个模块包括任务分解模块，匹配初选模块和调度优选模块：
任务分解模块(如图3)包括查询模块，推送模块和人机交互模块。查询模块：在子任务数据库中根据任务名称和任务类型查询子任务名称；推送模块：将属于该任务的所有子任务名称推送到人机交互界面；人机交互模块：根据用户的选择意向确定子任务选择结果。
匹配初选模块(如图4)包括传输模块和匹配模块。传输模块：接收任务分解模块分解的子任务，向调度优选模块输出匹配初选结果；匹配模块：将子任务与对应的制造服务相匹配，形成制造服务集。
调度优选模块(如图5)包括传输模块和筛选模块。传输模块：接收匹配初选模块的初选结果，输出最终的调度结果。筛选模块：在满足服务使用方的限制要求的前提下对初选结果进行优化。
调度知识库(如图6)：存储子任务与制造服务的对应关系。调度知识库中有三个数据库，分别为制造服务数据库，子任务数据库和关联库。制造服务数据库：储存制造服务的相关信息，包括制造服务标识、名称、类型、评价指标(如QOS评价标准)；子任务数据库：存储子任务标识，子任务名称、类型，所属任务名称、所属任务类型；关联库：存储制造服务标识和子任务标识的对应关系，具有一对多的特性。
本发明提供的一种云制造服务的调度方法，包括如下步骤(如图7)：
步骤1：制造任务提交。服务使用方向云制造服务平台提交制造任务，任务包括：任务名称，任务类型，限制条件(生产时间，产品质量等)；
步骤2：制造任务分解。云制造服务平台中的任务分解模块(如图3)根据任务名称和任务类型，从调度知识库中的子任务数据库中获得与该任务类型对应的所有子任务，在人机交互界面上向服务使用方推送属于该任务类型的所有子任务，服务使用方根据自身需求选择子任务，子任务包括：子任务名称和子任务标识；
步骤3：初步调度。匹配初选模块(如图4)根据子任务标识在调度知识库中查找与之匹配的制造服务，使每个子任务拥有一个独立的制造服务集；
步骤4：优选调度。调度优选模块(如图5)根据服务使用方提交的限制条件，对每个制造服务集中的制造服务进行优选，最终完成调度，默认的优选方案为：根据制造服务是否空闲，选择服务质量评级最佳的制造服务，服务质量评级包括系统评级(默认为QOS评价)和用户评级；
步骤5：调度知识库的更新。调度知识库根据服务提供方向云制造服务平台注册的制造服务进行更新，即建立新的制造服务与子任务间的对应关系；
步骤6：服务质量评级的更新。根据服务使用方对优选结果的反馈，更新制造服务的用户评级；根据服务提供方注册制造服务的更新信息，更新系统评级；综合用户评级和系统评级，更新服务质量评级。综合方法默认为：服务质量评级＝0.5*用户评级+0.5*系统评级。
具体实施例1(制造任务为汽车制造，优选调度为人机交互模式)
1)需要云制造服务的制造企业向云制造服务平台提交汽车制造任务，该任务名称为汽车制造，任务类型为汽车，无限制条件；
2)云制造服务平台中的任务分解模块根据任务名称和任务类型，从调度知识库中的子任务数据库中获得与该任务类型一致的所有子任务，在人机交互界面上向制造企业推送属于该任务类型的所有子任务，制造企业根据自身需求选择子任务，子任务包括：子任务名称和子任务标识；
3)匹配初选模块根据子任务标识在调度知识库中查找与之匹配的制造服务，使每个子任务拥有一个独立的制造服务集；
4)调度优选模块(如图8)在人机交互界面上向制造企业推送制造服务，并对其中高于设定服务质量评级的制造服务进行推荐，制造企业根据自身需求选择制造服务，最后完成整个调度过程；
5)调度知识库根据服务提供方向云制造服务平台注册的制造服务进行更新，即建立新的制造服务与子任务间的对应关系；
6)根据制造企业对优选结果的反馈，更新制造服务的用户评级；根据服务提供方注册制造服务的更新信息，更新系统评级；综合用户评级和系统评级，更新服务质量评级。
具体实施例2(制造任务为汽车制造，优选调度为算法优化模式)
1)需要云制造服务的制造企业向云制造服务平台提交汽车制造任务，该任务名称为汽车制造，任务类型为汽车，无限制条件；
2)云制造服务平台中的任务分解模块根据任务名称和任务类型，从调度知识库中的子任务数据库中获得与该任务类型一致的所有子任务，在人机交互界面上向制造企业推送属于该任务类型的所有子任务，制造企业根据自身需求选择子任务，子任务包括：子任务名称和子任务标识；
3)匹配初选模块根据子任务标识在调度知识库中查找与之匹配的制造服务，使每个子任务拥有一个独立的制造服务集；
4)调度优选模块(如图9)利用优化算法给出QOS评价指标最佳的制造服务，在该实施例中优化算法为DE算法；
5)调度知识库根据服务提供方向云制造服务平台注册的制造服务进行更新，即建立新的制造服务与子任务间的对应关系；
6)根据制造企业对优选结果的反馈，更新制造服务的用户评级；根据服务提供方注册制造服务的更新信息，更新系统评级；综合用户评级和系统评级，更新服务质量评级。
以上所述是仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种云制造服务调度系统，其特征在于，该系统包括服务提供方、服务使用方、云制造服务平台和调度知识库；其中
服务提供方：向云制造服务平台提供自身拥有的制造资源和能力；
服务使用方：为了实现自身制造和生产任务，通过云制造服务平台按需购买和租用云制造服务平台提供的服务；
云制造服务平台：为服务提供方存储、管理其提供至该平台的能力和资源的制造服务，同时为服务使用方检索、调度和使用制造服务提供支撑；
云制造服务平台包括任务分解模块、匹配初选模块和调度优选模块，其中
任务分解模块包括查询模块，推送模块和人机交互模块，查询模块：在子任务数据库中根据任务名称和任务类型查询子任务名称；推送模块：将属于该任务的所有子任务名称推送到人机交互界面；人机交互模块：根据用户的选择意向确定子任务选择结果；
匹配初选模块包括传输模块和匹配模块，传输模块：接收任务分解模块分解的子任务，向调度优选模块输出匹配初选结果；匹配模块：将子任务与对应的制造服务相匹配，形成制造服务集；
调度优选模块包括传输模块和筛选模块，传输模块：接收匹配初选模块的初选结果，输出最终的调度结果；筛选模块：在满足服务使用方的限制要求的前提下对初选结果进行优化。
2.根据权利要求1所述的云制造服务调度系统，其特征在于：所述的调度知识库：存储子任务与制造服务的对应关系，调度知识库包括为制造服务数据库，子任务数据库和关联库，制造服务数据库：储存制造服务的相关信息，包括制造服务标识、名称、类型和评价指标；子任务数据库：存储子任务标识，子任务名称、类型、所属任务名称和所属任务类型；关联库：存储制造服务标识和子任务标识的对应关系，具有一对多的特性。
3.一种采用如权利要求1所述的云制造服务调度系统的调度方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：
步骤1：制造任务提交；服务使用方向云制造服务平台提交制造任务，任务包括：任务名称、任务类型和限制条件；
步骤2：制造任务分解；云制造服务平台中的任务分解模块根据任务名称和任务类型，从调度知识库中的子任务数据库中获得与该任务类型对应的所有子任务，在人机交互界面上向服务使用方推送属于该任务类型的所有子任务，服务使用方根据自身需求选择子任务，子任务包括：子任务名称和子任务标识；
步骤3：初步调度；匹配初选模块根据子任务标识在调度知识库中查找与之匹配的制造服务，使每个子任务拥有一个独立的制造服务集；
步骤4：优选调度；调度优选模块根据服务使用方提交的限制条件，对每个制造服务集中的制造服务进行优选，最终完成调度；
步骤5：调度知识库的更新；调度知识库根据服务提供方向云制造服务平台注册的制造服务进行更新，即建立新的制造服务与子任务间的对应关系；
步骤6：服务质量评级的更新；根据服务使用方对优选结果的反馈，更新制造服务的用户评级；根据服务提供方注册制造服务的更新信息，更新系统评级；综合用户评级和系统评级，更新服务质量评级。
4.根据权利要求3所述的云制造服务调度方法，其特征在于：在步骤4中：根据制造服务是否空闲，选择服务质量评级最佳的制造服务，服务质量评级包括系统评级和用户评级。
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