云制造環(huán)境中面向多任務的服務組合與優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，與先進制造模式和技術(shù)相融合，形成了云制造模式。它旨在匯聚全球資源、實現(xiàn)優(yōu)化配置，為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了新的核心推動力，而服務組合與優(yōu)化技術(shù)正是云制造中實現(xiàn)資源優(yōu)化配置的關(guān)鍵使能技術(shù)。然而，由于云制造具有開放性及多用戶制造特征，使其環(huán)境中的服務組合與優(yōu)化問題具有多任務背景；其高度的系統(tǒng)伸縮性與需求復雜性，使云制造中的多任務請求模式變得更為復雜，進而導致云制造中的服務組合與優(yōu)化問題復雜性增加。如何適

2、應云制造多任務背景及復雜的多任務請求模式，實現(xiàn)服務組合與優(yōu)化技術(shù)，提升優(yōu)化配置效果，成為本文關(guān)注的問題核心。
　　本文針對云制造多任務背景及復雜的多任務請求模式，以服務組合與優(yōu)化問題為研究對象，以提升資源優(yōu)化配置的整體效果為研究目標，探討云制造環(huán)境下面向多任務的服務組合與優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)。主要工作如下：
　?、偬岢隽嗽浦圃飙h(huán)境中的服務組合與優(yōu)化技術(shù)框架，并歸納總結(jié)出三種服務組合模式。首先，為明確云制造環(huán)境中的服務組合與優(yōu)化關(guān)鍵

3、技術(shù)問題，提出了云制造環(huán)境中的服務組合與優(yōu)化技術(shù)框架；在該框架下，分析相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的研究狀況，了解其在云制造環(huán)境中的適用性。接著，重點探討了單任務請求模式下的服務組合與優(yōu)化技術(shù)對于云制造環(huán)境中的多任務請求模式的支持力度；并以此為契機，歸納總結(jié)出三種服務組合模式，指出了包含單任務組合模式在內(nèi)的四種服務組合模式相互之間轉(zhuǎn)化的條件，將本文研究的服務組合與優(yōu)化問題與傳統(tǒng)的服務組合與優(yōu)化問題統(tǒng)一在云制造多任務背景下。
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4、境中的簡單多任務請求模式，研究了一對一型組合模式的服務組合與優(yōu)化問題，提出一對一型組合模式的服務組合與優(yōu)化技術(shù)。主要成果包括：1）在全局策略和問題模型上，突破了面向單任務服務組合與優(yōu)化問題在任務請求數(shù)量上的限制，實現(xiàn)了面向多任務的整體決策，克服了單任務模式下因忽略任務間的潛在QoS約束造成的組合失敗問題。2）設計了基于矩陣編碼的改進遺傳算法，實現(xiàn)了基于一對一型組合模式的服務組合優(yōu)化決策，仿真實驗表明，該算法具有良好求解效果和時間性能。<

5、br>　?、坩槍δ承┤蝿諑в袕奞oS約束的請求模式，研究了多對一型組合模式的服務組合與優(yōu)化問題，突破了既往服務組合與優(yōu)化問題限定在任務請求與服務組合之間的“一一映射”關(guān)系，提出了多對一型組合模式的服務組合與優(yōu)化技術(shù)。主要成果包括：1）設計了多對一型模式下的全局策略，該策略允許綁定多個能力不足的組合服務共同執(zhí)行強QoS約束的任務，仿真實驗表明：該策略在QoS表現(xiàn)和QoS約束滿足成功率上，顯著優(yōu)于面向單任務及基于一對一型組合模式的全局策略。

6、2）提出了外部組合結(jié)構(gòu)模式的定義及其表達式，對傳統(tǒng)服務組合與優(yōu)化理論是一個拓展和補充。3）提出了基于混合算子的矩陣遺傳算法，仿真實驗表明：該算法可以用比較小的額外時間開銷獲得適應度的顯著提升。
　?、茚槍θ蝿諗?shù)量超出可用服務儲備的請求模式，研究了多對多型組合模式的服務組合與優(yōu)化問題，突破了既往服務組合與優(yōu)化問題中組合服務不可共享的限制，提出了多對多型組合模式的服務組合與優(yōu)化技術(shù)。主要成果包括：1）設計了更優(yōu)于多對一型全局策略的新策

7、略，該策略不僅可進行組合云服務的優(yōu)化分組，還可實施任務請求的優(yōu)化配置，仿真結(jié)果表明，新策略可在資源充足時取得不劣于多對一型全局策略的結(jié)果，在資源不足時可獲得更高的QoS表現(xiàn)、QoS約束滿足成功率和資源利用率。2）設計了基于混合算子的協(xié)同進化矩陣遺傳算法，仿真結(jié)果表明：它在求解效果和時間性能上均優(yōu)于基于混合算子的矩陣遺傳算法。
　　上述研究最終形成了包含技術(shù)框架、組合模式、全局策略、QoS建模評估方法、智能優(yōu)化算法等理論與技術(shù)在內(nèi)的