云制造系統(tǒng)中基于能耗的服務(wù)組合關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、當(dāng)今，隨著信息化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)、語義技術(shù)、效用技術(shù)、云計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的快速發(fā)展，敏捷制造、計算機(jī)集成制造、制造網(wǎng)格、云制造(Cloud Manufacturing，CloudM)等網(wǎng)絡(luò)化制造模式相繼出現(xiàn)，針對其他網(wǎng)絡(luò)化制造模式面臨的應(yīng)用及推廣問題，CloudM作為一種面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化制造新模式，為用戶提供從產(chǎn)品設(shè)計、制造、實驗、仿真、維護(hù)等制造全生命周期過程的、可隨時獲取的、按需使用的、安全可靠的、優(yōu)質(zhì)廉價的服務(wù)。
　

2、　 服務(wù)組合是云制造系統(tǒng)實施的關(guān)鍵性問題之一，現(xiàn)有對服務(wù)組合優(yōu)選問題(Service Composition and Optimal Selection，SCOS)的研究工作集中在基于服務(wù)質(zhì)量（Quality of Service，QoS）的基礎(chǔ)上，為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，而對如何為用戶提供優(yōu)質(zhì)低耗的服務(wù)研究不足，沒有相關(guān)的系統(tǒng)理論和方法。主要體現(xiàn)在下面幾個方面:(1)如何評估服務(wù)能耗？(2)如何構(gòu)建服務(wù)組合執(zhí)行路徑來滿足用戶復(fù)雜需求？(

3、3)如何評估服務(wù)組合執(zhí)行路徑能耗及QoS?(4)如何設(shè)計在服務(wù)組合過程云企業(yè)、用戶、云平臺節(jié)能激勵機(jī)制？(5)如何設(shè)計高效算法來解決多目標(biāo)SCOS問題？(6)如何在相沖突的多目標(biāo)優(yōu)化中尋找平衡？(7)如何實現(xiàn)基于服務(wù)組合以減少組合優(yōu)選時間和提高成功率。
　　 本文針對以上的基于能耗的服務(wù)組合問題，在充分考慮云制造系統(tǒng)中服務(wù)組合的特定要求的基礎(chǔ)上、從服務(wù)的能耗及組合服務(wù)的能耗出發(fā)、從基于案例庫的優(yōu)選算法初始化需求出發(fā)，對其中涉及的

4、理論及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，旨在為綠色云制造的落地應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)和提供關(guān)鍵技術(shù)。本文的主要研究工作如下:
　　 (1)針對綠色云制造系統(tǒng)中服務(wù)組合的特點，對云制造系統(tǒng)中服務(wù)組合問題進(jìn)行了描述和分析，提出了基于能耗和QoS的云制造服務(wù)組合系統(tǒng)框架，闡述了實現(xiàn)基于能耗及QoS的云制造服務(wù)組合關(guān)鍵技術(shù)。
　　 (2)討論了云制造資源和云制造服務(wù)的定義，結(jié)合CloudM服務(wù)組合及優(yōu)選的需求，研究了服務(wù)QoS評估模型，重點研究了支持

5、全生命周期的服務(wù)能耗評估模型，提出了云制造服務(wù)能耗綜合評估框架、云制造服務(wù)能耗模型，設(shè)計了云制造服務(wù)綜合能耗算法來評估單個服務(wù)能耗，并給出了服務(wù)創(chuàng)建階段的能耗評估實例。
　　 (3)對服務(wù)組合進(jìn)行了描述，重點研究了基于能耗及QoS的云制造服務(wù)組合多目標(biāo)優(yōu)選模型(Multiple Objectives Service Composition and Optimal SelectionBased on Energy Consumpt

6、ion and QoS，MOSCOS-ECQoS)，包括服務(wù)組合基本構(gòu)成模型、服務(wù)組合執(zhí)行路徑及服務(wù)組合執(zhí)行路徑QoS、能耗評估;設(shè)計了面向云制造服務(wù)組合的云制造節(jié)能激勵機(jī)制。
　　 (4)為給用戶和系統(tǒng)選擇優(yōu)質(zhì)低耗的服務(wù)，研究了基于群領(lǐng)導(dǎo)算法(GroupLeader algorithm，GLA)-Pareto的服務(wù)組合優(yōu)選方法、服務(wù)組合執(zhí)行路徑與GLA算法的映射關(guān)系;根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化Pareto解的基本概念，研究了MOSCOS-

7、ECQoS問題的解，設(shè)計了GLA-Pareto算法的結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)流程，并進(jìn)行實驗仿真分析。
　　 (5)研究了基于案例庫的服務(wù)組合實現(xiàn)方案;給出了基于案例庫的優(yōu)選算法初始化實現(xiàn)技術(shù)，包括服務(wù)組合案例庫結(jié)構(gòu)、服務(wù)組合案例庫設(shè)計、服務(wù)組合案例庫更新;給出了基于案例庫的服務(wù)組合實現(xiàn)流程，并進(jìn)行實驗仿真分析。
　　 (6)開發(fā)出基于能耗的云制造服務(wù)組合原型系統(tǒng)，對本文提出的基于能耗的服務(wù)組合關(guān)鍵技術(shù)，包括QoS、能耗評估、多目標(biāo)服