在云制造服务供需认选作业流程中,主要包括了客户需求解析、服务发现匹配、邀约评价与响应、服务组合优选、服务容错迁移等决策行为。在此,对这些决策行为分别进行分析。
(1)客户需求解析
云制造平台的客户将制造需求提交以后,鉴于其复合、杂糅的典型特性,需要根据制造云池中云制造服务的基础粒度对其进行分解,以简化服务的评估、对接及整合等系列化操作。同时,客户需求解析还是后续服务发现匹配、邀约发布乃至组合优选的基本前提。在这一过程中,由客户的制造需求表述出发,首先厘清其基本逻辑结构,然后执行子任务分割。相应地,各子任务需求的服务类型、制造工期、加工质量、可承受分摊成本、流程支持水平等基本指标均应实现切实细化,以便于后续决策行为的运作。
(2)服务发现匹配
云服务调度通过制造云池发现相关服务,然后对群体中的服务执行匹配操作。匹配算法可分为3个阶段:一般属性匹配、输入输出匹配、服务质量匹配(Tao Fei,2009)。一般属性匹配将MCSProfile中描述的云制造服务的服务名称、文本描述、服务类型等一般属性与服务需求对应属性进行比对,确认符合状况。输入输出匹配以制造云服务和服务需求的输入输出内容为操作对象。服务质量匹配的操作对象为MCSProfile中的服务质量指标。以上匹配过程会呈现4种结果:相当、大于、小于、无关。作为匹配结果达到前两种条件的制造云服务符合制造需求,形成提供服务的备选集合。
(3)邀约评价与响应
基于众多客户需求驱动,融入云制造平台的虚拟化制造服务很可能会在同一时段接收到来自多个客户的服务邀约。考虑到服务制造能力的限制及调度优化运作的有效性,云制造服务不能同时响应所有服务邀约,而只能在不超出能力范围的前提下,对部分邀约予以响应。鉴于响应邀约的服务汇聚所形成的竞争性,服务并不能确保每次响应均能被顺利纳入调度流程。为了充分发挥有限的制造能力以获取更好的运营回报,云制造服务需对当前邀约及其发起者予以全面评价,从而为制定合理的响应策略提供必要的决策支持。在服务响应决策中,一方面,服务邀约的评价越高,予以响应的服务间的竞争越激烈,则被调度概率越小,故为充分发挥制造能力,从云制造服务理性运营的角度出发,对邀约的响应选择并非越优越好,而应与自身性能及竞争环境相结合;另一方面,云制造服务对邀约的响应选择以能力范围为限,具有较高的灵活性和可组合性,故既可以根据服务运营与发展规划基于邀约的整体表现进行决策,也可以基于当前需要着重于某一评价指标执行选择。(www.daowen.com)
(4)服务组合优选
为使用户获得最好的服务并实现整个平台的良性发展,需从众多候选服务中进行优选,以执行任务分派。作为云制造服务供需认选的关键环节,该决策的优劣直接影响到平台的整体性能(Liu Bo,2017),而其中需要多个服务组合的情况则大大提升了优选的操作难度(陶飞,2011)。就云制造服务组合方式来说,因为并行模式在各组合方之间没有交叉,故实现较为简单,而串行模式则涉及组合服务之间的前后衔接,需要相应输入输出的对接,前提、效果的匹配,以及服务质量的对等,甚至是物理资源的迁移,所以要复杂得多。结合实践状况,服务组合很少是单纯的并行或串行组合,更多的可能是串并结合,结构杂糅。基于全局资源优化配置的考虑,还需在云制造服务组合的基础上执行优选。这也是传统生产调度研究的主要领域。随着近年来智能优化算法研究的深入,已经产生了丰富的研究成果。但在云制造环境中,由于制约因素复杂多样,如物流优化、工序对接、协同作业等,故不能照搬现有调度策略,尚需在优选指标体系的建立、优选算法的适应性等方面做深层次研究。
(5)服务容错迁移
在制造云服务运行过程中,由于异常因素干扰导致任务中断时,则需将其迁移至其他制造云服务继续执行。在当前云计算的相关研究中对计算任务的容错迁移已有较多成果及应用案例。不同于云计算服务调度及实现过程的完全虚拟化,云制造服务调度尤其是迁移决策不仅涉及虚拟服务层面的跳转,更要考虑物理资源的转移交接。显然,云制造服务迁移过程将带来包括知识资源、人力资源、制造设备与计算资源、原材料与能源消耗、物流投入等方面高昂的额外开销。因此,云制造中的容错迁移需要慎重决策已执行部分的有效性,相应实体资源迁移成本直接关系到最终的服务总成本,故必须在做好成本核算及权衡的基础上决定迁移策略。基于此,在满足客户需求的前提下,提升既有制造活动的再利用率,实现高效低耗的平顺服务交接是云制造服务迁移研究的关键所在。
基于以上云制造服务供需认选决策行为分析,本文将在后续第4章、第5章、第6章中分别对邀约评价与响应、服务组合优选、服务容错迁移三个重点核心环节进行深入研究。
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