云制造资源弹性多粒度调度技术研究

摘要

网络化制造是制造业的发展趋势,随着云计算和物联网等信息技术的发展,一种以按需服务、资源虚拟化为特点,以分布、异构和多控制域的资源或资源聚合为云节点,透明、简洁、灵活地构建开放、动态的协同工作支持环境,同时提供标准、规范和通用的制造服务的新型网络化制造模式—云制造被提出。　　资源调度是网络化制造的关键技术之一,其对于云制造来说也同样重要,网络化制资源节点提供给用户的是不区分粒度的制造服务即统一粒度服务,而对于客户需求的多粒度、多尺度等需求问题,原有的调度方法不能完全适用于云制造环境下多粒度弹性调度。因此根据用户需求研究云制造环境下多粒度弹性调度,合理分配云制造系统资源,充分发挥制造系统的能力,满足客户个性化服务需求是云制造资源调度研究的重要方向。　　基于上述问题,本文在分析了云制造资源多粒度及弹性问题的基础上,对云制造环境下多粒度弹性调度问题进行了深入地研究,具体有:　　1.研究了一种基于聚类的云制造资源多粒度划分方法。　　针对云制造资源多粒度、多尺度等特点,以云制造资源本体为基类,根据云资源聚类边缘扩张规则和云资源聚类结果合并规则,为云资源的多粒度划分提供有效可行的划分策略,并得到了不同需求条件下的资源多粒度划分结果。　　2.研究了一种区分粒度的聚合资源调度技术　　分析了云制造多粒度调度问题的特殊性,以时间、成本、可用性评估指标,构建了云制造环境下聚合资源多粒度调度框架,针对不同聚合模式下的资源多粒度调度,实现了弱聚合模式、强聚合模式、复杂聚合模式条件下的资源多粒度调度,为解决云制造系统区分粒度调度问题提供了有效途径。　　3.研究了一种云制造环境下资源弹性调度方法。　　云制造资源工作的环境复杂多变,各种干扰因素将会对资源节点的状态产生影响,导致资源节点不可用;同时客户的服务需求也将随着实际需求的变化而变化。这都将导致初始方案不能继续持续下去,因此在弹性问题出现后需要对初始原有方案进行调整。依据动态调度过程中出现的不易解决的需求变更、服务变更情况下所出现的问题,本文提出了需求变更弹性调度(Requirements-Change ERS,RERS)、服务变更弹性调度(Service-Change ERS,SERS)。　　4.参与设计并开发了云制造环境下多粒度弹性调度模块　　讨论了云制造平台的总体框架、逻辑结构等,设计与开发了部分平台界面并进行了初步验证;并对云制造平台中多粒度弹性调度模块以及其它的关键模型进行了设计和开发。　　本文的研究成果对于促进制造业信息化的发展具有重要的意义。通过对云制造进行多粒度属性划分,论述了云制造资源多粒度调度的方法及资源弹性调度问题,为用户提供有区分的、个性化的服务,使用户可以获得更为满意的服务对象,推动云制造的深入推广和应用,对于提升网络化制造技术的发展,具有较好的理论和现实意义。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3论文研究内容与文章结构

1.4本章小结

第二章 云制造资源多粒度划分策略研究

2.1云制造多粒度资源内涵

2.2资源属性数据结构及合并规则

2.3多粒度云资源划分

2.4实验验证

2.5本章小结

第三章 区分粒度的云制造源调度技术

3.1云制造环境下资源聚合问题

3.2聚合资源多粒度调度过程

3.3资源多粒度聚合模型求解

3.4资源多粒度调度结果

3.6本章小结

第四章 云制造环境下弹性调度技术研究

4.1云制造环境下资源动态调度

4.2云制造资源弹性调度框架

4.3云制造资源弹性模型求解

4.4算例及结果分析

4.5本章小结

第五章 云制造多粒度调度系统的设计与应用

5.1 系统开发工具及环境配置

5.2云制造平台弹性调度系统设计

5.3系统的模块设计与应用

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文