[发明专利]基于云制造的虚拟资源模型及其建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于云制造的虚拟资源模型及其建模方法，属于先进制造技术领域。 

背景技术

“云制造”是2010年李伯虎等人在《计算机集成制造系统》第十六卷第一期中提出的一种面向服务的网络化制造新模式。其定义为：云制造是一种利用网络和云制造服务平台，按用户需求组织网上制造资源(制造云)，为用户提供各类按需制造服务的一种网络化制造新模式。 

云制造模式面向产品制造的全生命周期，是一种大制造模式，它将现有网络化制造和服务技术同云计算、云安全、高性能计算、物联网等技术融合，实现各类制造资源(制造硬设备、计算系统、软件、模型、数据、知识等)统一的、集中的智能化管理和经营，为制造全生命周期过程提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的、优质廉价的各类制造活动服务。 

云制造模式是在云计算概念的基础上，对传统的网络制造模式的深化和扩展。作为一种新的制造模式，云制造有其独特的特点，其中之一就是制造资源的涵盖范围，云计算中的资源主要是指计算资源、存储资源、软件服务资源等软资源，而云制造面向产品的全生命周期，其制造资源概念更加宽泛，涵盖了制造设备、人力、物流、知识、数据、模型等一系列软硬资源。 

传统的资源建模方法是先对资源进行分类，然后根据分类对不同类型的资源的物理属性进行描述从而建立该资源的模型。资源分类能使资源管理的对象简化，使资源管理工作能分散运行。国标《GBT 25111-2010》中描述了两种资源分类方法。第一种方法是对资源进行层次划分的层次分类法，在第一层将资源粗分为4类，分别为原材料供应商、半成品供应商、成品供应商以及物流供应商，第二层将资源分为市场调研、协同设计、精益生产、产品销售和售后服务5类；第二种方法将资源按物理特性细分为5类，分别是物能资源、技术资源、信息资源、资金资源和人力资源。国内相关研究文献中也提出了其他的资源分类方法，例如按照资源的使用范围将资源分为物资资源、技术资源、信息资源、人力资源、财务资源和辅助资源；按照资源在生产过程中的分布划分将资源分 为生产管理资源、生产资料资源、生产市场资源和公共资源；从供应链的角度将资源分为协同设计资源、协同制造资源、仓储运输资源和销售资源；从工艺技术的角度将资源分为下料资源、锻造资源、表面处理资源、机加工资源、焊接资源、热处理资源、冲压资源、装配资源、物料传输资源和检测资源。 

虽然上述的资源分类方法的出发点各有侧重，但是根据这些分类对资源进行建模的重点都在资源自身的物理属性上，但是在云制造这种网络化制造环境下，这些方法都存在着弊端：云制造主要是一种资源的租赁模式，资源提供方将自身的制造资源通过虚拟化的过程以服务的方式发布到云制造平台当中，资源需求方从云制造平台中搜索符合自己要求的资源，资源需求方是不知道资源提供方的具体情况的，需求方只能从提供方发布有限的资源信息来判断其是否符合自己的要求，这就要求资源提供方对资源的描述尽可能的详细。传统的资源分类方法只考虑资源本身的物理属性，而忽视了人力因素对某些资源的影响，例如一个制造任务需要加工某种零件，如果在云制造平台中寻找满足加工条件的制造设备会得到多个结果，这时候同样型号的制造设备就被认为是加工结果完全一致，而事实上同型号的制造设备随着新旧程度的变化、操作人员水平的高低，其加工结果都会发生变化，即资源的建模方法会严重影响到任务匹配方案进而影响制造成本及制造结果。 

在云制造环境中，资源本身的物理属性不足以来完整的表达资源提供方的制造能力，也不足以帮助资源需求方判断此制造资源是否能满足自己的需求，因此需要建立一种符合云制造特点的资源模型和建模方法。 

发明内容

本发明的目的是通过提供一种新的虚拟制造资源模型和建模方法，改善虚拟资源模型对实物特征的建模精度，提高模型对资源能力的表达程度，从而提高云制造中制造任务与虚拟资源匹配的效率，改善制造任务的资源寻优配置，从而降低制造成本，提高产品质量。 

本发明在传统的物理属性建模方法基础上，结合云制造的特点，综合考虑资源的地理位置和物流因素、人力参与因素、粒度因素和资源能力的可量化性因素，对资源进行建模，得到一个通用的虚拟资源模型。