面向服务的制造网格系统研究

基于面向服务的架构和制造网格技术,提出了面向服务的制造网格系统结构,分析了该系统的运作机制,确定了实际的业务流程,并对其中主要的制造资源封装、制造资源配置、业务流程设计的实现进行了研究.该系统充分发挥了制造网格中制造资源的可增长性和面向服务的架构中服务应用的灵活性、复用性的优势,使面向服务的制造网格系统中的制造资源节点提供的服务成为一种自治、开放,以及与制造资源属性无关的网络化构件,适应制造业随需应变的敏捷性和协作生产能力的要求,推动分布式系统在制造业领域中的应用.     

基于网格的应用服务提供商平台制造资源共享方法研究

针对网络化制造应用服务提供商平台的网络带宽瓶颈和服务能力不足的问题,在传统中央服务器一对多模型的基础上,提出了基于网格的多对多服务模型,将平台提供的制造资源服务由多个分布的网格服务节点协同完成.面向多对多服务模型,建立了以服务为中心的制造资源模型,采用面向对象的方法建立制造资源模板,实现了基于资源描述框架的元数据描述.在制造资源的发现方面,采用分布式和集中式相结合的机制,建立了相应的分层模型,并给出资源查找过程.最后,讨论了平台原型系统的组件结构及关键技术,并通过原型系统的开发和初步应用,验证了模型的可行性和实用性.     

支持协同制造的制造网格平台研究

为支持虚拟企业间的协同，借鉴网格技术和网络化制造运行机制，讨论了制造网格的定义，提出了制造网格体系结构及制造网格协同制造平台模型。通过采用Globus Tookit3提供的元计算目录服务和各种组件，设计了制造网格资源管理系统，实现了制造资源的封装、发布、搜索、信任评估、优选评估等管理。结合Agent技术开发了制造网格任务管理系统，实现了制造网格制造任务的分解、分配、调度等管理。建立了应用原型，说明了制造网格平台的应用过程。     

基于本体的制造网格服务自动链接

研究了一种基于本体、面向服务功能自动生成制造网格工作流构架的方法。制造网格本体采用制造领域本体与网格服务本体集成的方法来构建，前者由STEP集成资源、TOVE、PSL以正交方式分别实现产品、企业和制造过程子本体，后者通过扩展Web服务本体OWL—S实现。服务功能采用基于制造对象特征的输入、输出和基于制造任务的前提条件、效果组成的四元组建模，使用制造网格本体描述。在此基础上，提出了一种服务正向递进自动链接算法，它能够依据用户指定的输入和前提条件选择并链接服务，最终达到用户指定的输出和效果。通过一个原型系统和实例验证了方法的有效性，实验结果表明算法具有良好的性能。     

基于网格原理的跨企业协同制造平台

为了支持企业间的制造协同,参考网格的运行机制,提出了基于网格的跨企业协同制造平台。该平台包括制造资源管理系统、制造任务建模系统和制造任务管理系统等3个相关的系统和面向网格的协同工具。采用Agent及领域知识模型支持平台的资源管理、任务建模、资源调度、任务分配及制造过程管理等。分散的制造企业可以通过Internet,利用协同制造平台建立全球制造网络,实现对市场的快速和敏捷响应。     

制造网格中服务质量管理系统的研究

为确保制造网格平台提供的各种制造资源及服务达到使用者的功能与质量要求,建立了制造网格服务质量管理系统。在该系统中,任务分解通过特征匹配和相似度搜索算法、服务质量约束分解、服务质量分解结果验证等过程实现;资源调度通过服务质量属性匹配,基于时间、质量、成本、服务和信誉度的多目标决策建模,以及容错处理等过程实现;资源预留采用基于预留策略和任务列表的方法实现;服务等级协议则通过服务等级协议协商、违约检测、违约赔偿以及服务等级协议中止等过程实现。制造网格服务质量的研究,贯穿产品开发、制造、管理和销售等整个生命周期,其成果直接影响制造网格的实用性,是制造网格从“研究”走向“应用”的一个重要环节。     

制造网格动态访问控制策略的研究与应用

为了确保制造网格中共享服务的安全,加强制造网格动态环境下的访问控制,提出一种根据任务状态及制造网格节点间任务关系动态调整用户的可执行服务的动态访问控制机制。该授权机制基于TBAC模型的基本思想,考虑任务这一上下文环境对访问控制的约束,针对制造网格节点任务特性,定义动态授权中的节点任务之间的关系,确定了任务中需要使用的服务的可执行实体授权规则。实例分析证明了该授权机制应用于制造网格系统可有效加强制造网格共享服务的访问控制。     

制造网格中制造资源的建模

为了规范网格体系下的制造资源的管理，实现资源的共享与优化配置，建立了基于制造网格的制造资源管理模型。提出了服务域的概念，并将服务域引进到UML类图中对制造网格资源进行了分析与建模，使用域来支持资源模型的层次化管理，从而解决了只用一幅UML类图来构建海量制造网格资源的弊端。为了进一步方便制造网格中的资源存储、发布、封装和搜索，结合STEP和XML／WSDL对制造资源进行了描述。在开发的制造网格原型系统中，基于制造资源管理模型，对制造资源封装过程进行了分析。     

制造网格中资源管理与调度系统的研究

为解决制造网格 (MG)中资源管理与调度问题 ,本文开发了制造网格信息服务 (MGIS)和制造网格资源调度器 (MGRS) ,建立了制造网格资源管理与调度系统。其中 ,MGIS通过集成Globus提供的检测查询服务 (MDS)和各种制造资源封装模板实现了资源的远程封装、注册、发现和监控管理 ,而MGRS实现了全局工艺规划 (GPP)分析、资源发现、资源选择、资源匹配以及容错处理等基于TQCS(时间、质量、成本、服务 )的资源调度功能。最后 ,本文通过建立应用原型说明了该系统的实际应用过程。     

制造网格体系结构的多视图模型研究

提出了一个典型的制造网格体系结构的层次模型,在此基础上,提出用资源视图和功能视图、信息视图分别描述制造网格体系结构的资源组成、功能结构和信息结构,并用过程视图将前3个视图有机地连接为一个整体.通过一个典型的工作流程,导出制造网格体系结构多视图的关系模型,清晰地呈现出制造网格体系结构的全貌.最后,基于该模型,开发实现了一个制造网格资源管理和任务管理的原型系统,初步应用验证表明,该系统可实现资源的便捷共享.     

基于MAS和PDM的CAPP系统体系结构及其关键技术研究

研究了如何利用产品数据管理提供的信息交互、过程控制功能和多代理技术，实现集成制造系统中各制造单元的自治和主动交互，以满足快速制造网格环境对计算机辅助工艺规划系统的需求。所提出的基于多代理系统和产品数据管理的计算机辅助工艺规划系统体系结构模型，提供了对其自身所需信息的集中管理，可以通过与其他代理的协同，实现工艺设计的自治与协同，达到在最大限度利用遗产的情况下，实现异构、分布的面向全局工艺规划的制造信息从混沌状态向有序状态的转变，为面向全生命周期制造的工艺求解奠定了基础。在此基础上，建立了原型系统，其应用表明，该系统具有良好的扩展性和适应性，能够满足快速制造网格对全局工艺规划的需求。     

调度网格及其关键技术研究

针对网络化制造的需求,提出了调度网格的概念;建立了调度网格的层次化体系结构,将其划分为应用层、中间件层、接口与协议层、资源层和网络层共5层。基于Multi-Agent技术,对调度网格中的若干个关键技术包括制造资源、全局过程分析、任务调度、服务平台等问题进行了较深入分析;并指出了调度网格应用中急需解决的技术问题。     

云制造软资源封装研究

在研究现有制造资源的属性描述方法和封装模型的基础上,根据云制造汇聚资源服务进行集中管理以及为多个用户同时提供服务的特点,建立了一种新的基于Web服务的云制造软资源封装架构,并设计出通用软资源描述模型,结合该模型给出软资源封装的一般流程。通过数字化制造支持系统与PDM集成的实现,验证了云制造软资源的属性描述、封装模型建立和封装流程的可行性及合理性。     

基于制造网格的虚拟企业组织变更与制造资源调度问题研究

为提高虚拟企业的组织和运营效率,引入网格技术,基于制造网格构建面向应用的虚拟企业架构。在虚拟企业环境下,根据制造资源不同的调度阶段,分别建立基于外网格的虚拟企业制造系统和基于内网格的成员企业制造子系统;提出以制造资源特征匹配为核心的虚拟企业分布式调度策略和成员企业本地调度策略。针对特征匹配过程,建立制造资源特征集,对每个特征集制订相应的匹配准则,以保证特征匹配的可行性,进而完成调度过程。最后,通过定制型人工关节产品开发实例,阐述了基于制造网格的虚拟企业组织和制造资源调度过程。     

云制造软资源封装研究

在研究现有制造资源的属性描述方法和封装模型的基础上,根据云制造汇聚资源服务进行集中管理以及为多个用户同时提供服务的特点,建立了一种新的基于Web服务的云制造软资源封装架构,并设计出通用软资源描述模型,结合该模型给出软资源封装的一般流程。通过数字化制造支持系统与PDM集成的实现,验证了云制造软资源的属性描述、封装模型建立和封装流程的可行性及合理性。     

面向制造网格的资源优化配置方法

时间、质量、成本和服务是影响现代制造企业竞争力的关键因素。为此，在制造网格中，需要设计一个合理高效的制造资源优化配置方法，从而为每个制造任务寻找到最适合的制造资源。在对网格制造资源优化配置过程中的一些概念进行形式化定义和描述的基础上，基于物理网络，详细论述了制造资源的网络结构模型及其性质；然后以此为基础，提出了应用逐步筛选的方法进行制造资源的优化配置，从而搜索出满足制造任务需求的T，Q，C，S性能指标的最佳制造资源。最后通过一个实例验证了此方法的正确性。     

A practical resource-searching method for manufacturing grid

Manufacturing grid has become more and more popular because it can realize the resource share and collaboration within the worldwide scope. In most cases, the resource and task information in manufacturing grid is fuzzy and uncertain, but the resource-searching methods now are focused on deterministic value and have some limitations for manufacturing grid. This paper proposes a unified information model in which the information parameters are described as a set of interval values, and the conversion rules from the given capability parameters into intervals are discussed. On these bases, a new optimized resource-searching method is designed to find the best required manufacturing resource for the task by calculating the interval distance of the task and the resources. The method is verified to be effective by an instance. Furthermore, it is practical by comparing it with other resource-searching methods.     

A grid-based scheduling system of manufacturing resources for a virtual enterprise

In this paper, a scheduling system of manufacturing resources for a virtual enterprise is built up based on grid technology. The scheduling system is composed of an exterior grid and an interior grid in the architecture, while the scheduling procedure of manufacturing resources in a virtual enterprise consists of two stages – distributed scheduling and local scheduling. The exterior grid is utilized to implement the distributed scheduling and the interior grid is used to accomplish the local scheduling. This paper illustrates the manufacturing system of a virtual enterprise based on an exterior grid and the manufacturing subsystem of a member enterprise based on an interior grid. Subsequently, the scheduling procedure of manufacturing resources within the virtual enterprise is described for a particular example. Finally, a case of collaborative production of a customized artificial joint (CAJ) in a virtual enterprise is applied to demonstrate the implementation of the scheduling system of manufacturing resources for the virtual enterprise. With grid technology, the efficiency of manufacturing resource scheduling in the virtual enterprise has been improved greatly.     

基于智能代理的网格服务调度研究

为有效解决网格计算环境中的负载平衡和容错问题,提出了面向传统和服务执行方式的分布式调度模型。在该模型中,采用冗余和智能代理技术,以解决网格服务级的负载平衡和容错,同时兼顾了任务级的运行情况。通过引入并定义信誉度的概念,简洁地表征网格资源和网格服务的可用性,同时将其作为调度决策和代理实施的重要工作参数。系统利用环境监测代理检测网格环境,设计平衡代理以辅助调度器来完成动态负载调整和容错。各代理之间利用代理通信语言来进行信息交换。进行相宜的模拟试验,结果表明此模型及其辅助机制能较好地适应网格环境。