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《西北工业大学》 2007年
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基于语义Web的制造网格资源集成与调度技术研究

张磊  
【摘要】: 制造网格是信息技术与协同制造领域最先进研究成果的结晶,是网络化制造的发展方向。本文将语义Web技术引入制造网格,提出了“语义制造网格”的概念,以制造资源集成、发现和调度为主要内容,对其理论、体系结构和实现方法进行了深入的研究。 (1)分析了制造网格的含义及其与网络化制造、计算网格的关系。将语义Web技术应用到Web服务资源框架(WSRF),提出了语义网格服务架构。建立了制造网格本体架构,它由网格服务本体、制造领域本体和用于QoS协商的SLA本体组成,是制造网格的语义基础。基于以上两个架构,提出了语义制造网格的五层体系结构。选择基于描述逻辑的OWL DL作为语义制造网格的本体语言,对OWL DL的形式语义和推理实现方法进行了深入分析。 (2)研究了采用扩展OWL-S来构建网格服务本体和基于特征技术来构建制造领域本体的方法,建立了它们的可扩展模型。制造资源采用独立、可协同制造单元的模式进行组织和管理,采用面向任务能力的多视图方式,并基于制造网格本体封装为语义网格服务,以此实现物理制造资源到制造服务的转化。建立了层次分布式注册中心架构,用来对制造服务的语义描述信息进行有效的组织和管理,以服务信息集成的方式实现了制造资源集成。 (3)语义制造网格面向虚拟组织,能否有效的发现服务是决定其适用性的关键。通过分析给出了服务发现问题的形式化描述。基于UDDI实现了服务注册中心,给出了其数据结构和物理模型,其中设计了专门的服务索引组件来提高语义匹配效率。提出了一种基于文本相似度的服务语义匹配方法,匹配过程分为制造类型、输入、输出和资源属性四个部分,定义了四个部分的匹配度和总匹配度的量化计算方法,并给出了匹配算法的伪码实现。 (4)分析了基于多QoS的语义制造网格服务优化调度问题。建立了基于有向无环图的服务组合模型,由此将服务优化调度问题转化为服务优化组合问题,给出了形式化描述。基于语义WS-Agreement建立了SLA本体,其中主要对QoS指标进行了扩展和定义,给出了SLA的协商模型。为提高决策的正确性,需客观的确定QoS各指标的权重,文中提出了一种基于三角模糊数模糊一致矩阵的层次分析法TC-AHP。建立了服务的优化组合模型,并提出了一种防畸形解、基于模拟退火算法的模型求解算法CPSA。 (5)以MEMS制造为背景,将本文所提出的理论和方法呈现为一个原型系统。原型系统的架构和运行模式能够充分体现语义制造网格的特点,结合制造资源和器件制造实例,对论文所研究的理论、方法进行了有效性和可行性验证。
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