面向多租户的云制造服务资源调度建模及其原型开发

摘要

当前我国制造业正处于转型升级的关键时期,探索制造模式的创新是整个制造业所面临的重要课题之一,云制造作为一种创新的制造模式就是在这样的背景下提出来的。自2010年云制造概念提出以来,其相关领域的研究内容也不断丰富,并逐步从理论走向实践。云制造平台是云制造相关理论实践的一种尝试,通过云制造平台实现离散资源集中使用。
　　本文主要借鉴云计算多租户相关技术,研究分析云制造多租户模式,并分析建立了面向多租户的云制造服务资源调度模型,提出了基于行业产品的标准制造服务清单(Bill of Standard manufacturing Service,BOSS)的制造任务与制造服务匹配方法及其服务资源组合策略;最后实现了面向多租户的云制造服务资源调度的原型系统。具体章节内容如下:
　　第一章绪论。介绍了论文的研究背景及意义,总结论文相关研究领域的研究现状,回顾介绍了课题组提出的BOSS基本思想及其前期工作,最后对本文的主要研究内容以及文章的框架进行说明。
　　第二章面向多租户的云制造服务资源的共享模式研究。首先对云制造服务资源等重要概念进行了分析、定义;然后对云制造多租户技术与云计算多租户技术进行对比分析,进而总结出云制造多租户模式的基本特性,提出了云制造多租户模式框架结构;根据租户对制造应用、制造服务和制造资源三个层次共享程度的不同定义了七种不同的云制造多租户共享模式,并逐一说明。
　　第三章面向多租户的云制造服务资源调度建模。建立了面向多租户的云制造服务资源调度数学模型,其中目标函数由两类指标构成,一类是服务质量类指标(Quality ofService,QoS),另一类是调度系统运营类指标;服务质量类指标由成本、时间、可靠度以及匹配度四个指标组成QoS综合指标;调度系统运营类指标是从调度系统资源优化配置以及云制造调度系统运营的角度来衡量资源调度的效率,其主要包括调度系统服务资源的利用率、服务资源的负载均衡率以及任务的业务量。此外,本章还提出了一种基于BOSS树的服务资源组合策略,当制造任务与制造服务无法直接匹配时,该策略可以有效地解决其匹配问题。
　　第四章面向多租户的云制造服务资源调度系统总体设计。总结国内外典型云制造平台存在的主要问题,提炼面向多租户的云制造服务资源调度系统的功能和需求,整理调度系统整体架构,梳理调度系统核心功能模块,针对调度系统的核心功能模块进行业务流程分析。
　　第五章面向多租户的云制造服务资源调度系统原型开发。介绍了调度系统的开发环境和调度系统与“浙大云制造平台”的集成,对系统数据库的设计与开发过程进行说明,并对调度系统的主要功能模块进行介绍。
　　第六章总结与展望。对论文的研究工作进行总结,并展望了云制造服务资源调度相关领域的研究前景。

目录

声明

致谢

摘要

图表清单

模型参数说明表

1绪论

1．1 引言

1．2 研究背景及意义

1．2．1 研究背景

1．2．2 研究意义

1．3 论文相关领域研究现状

1．3．1 多租户技术

1．3．2 云制造环境下资源调度研究

1．3．3 BOSS思想及其相关技术

1．3．4 云制造服务资源组合技术

1．4 研究内容与论文框架

1．4．1 研究内容

1．4．2 论文框架

1．5 本章小结

2面向多租户的云制造服务资源的共享模式研究

2．1 引言

2．2 相关重要概念说明

2．2．1 制造资源分类

2．2．2 制造资源的共享度

2．2．3 制造资源描述

2．2．4 制造服务描述

2．2．5 制造应用描述

2．2．6 服务资源定义

2．2．7 制造任务描述

2．2．8 租户与用户

2．3 云制造与云计算多租户技术对比分析

2．4 云制造多租户模式框架结构

2．5 云制造多租户共享模式分类

2．5．1 零共享模式

2．5．2 制造资源半共享模式

2．5．3 制造资源全共享模式

2．5．4 制造服务半共享模式

2．5．5 制造服务全共享模式

2．5．6 制造应用半共享模式

2．5．7 完全共享模式

2．6 云制造多租户共享模式总结

2．7 本章小结

3面向多租户的云制造服务资源调度建模

3．1 引言

3．2 模型对应关系说明

3．3 相关变量计算与约束条件

3．3．1 变量计算规则

3．3．2 模型约束表达

3．4 目标函数

3．5 基于BOSS树的制造服务组合策略

3．6 模型求解说明

3．7 本章小结

4 面向多租户的云制造服务资源调度系统总体设计

4．1 引言

4．2 需求分析

4．3 系统架构设计

4．4 功能模块设计

4．5 业务流程分析

4．5．1 制造任务发布流程分析

4．5．2 制造资源发布流程分析

4．5．3 BOSS树维护流程分析

4．5．4 服务资源发布方资质审核流程分析

4．5．5 制造任务执行调度流程分析

4．6 本章小结

5 面向多租户的云制造服务资源调度系统原型开发

5．1 引言

5．2 开发环境及其与云制造平台集成

5．2．1 系统开发环境介绍

5．2．2 调度系统与云制造平台集成

5．3 调度系统数据库的设计与开发

5．3．1 E-R模型构建

5．3．2 数据表设计

5．3．3 数据库创建

5．4 调度系统主要功能模块介绍

5．4．1 主界面

5．4．2 云模板管理模块

5．4．3 云资源管理模块

5．4．4 云任务管理模块

5．4．5 调度管理模块

5．4．6 任务进度管理模块

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文总结

6．2 工作展望

参考文献