一種機床裝備資源分級匹配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種機床裝備資源分級匹配方法，該方法基于云制造環(huán)境下，廣域、異 構(gòu)、分散機床裝備資源的智能供需匹配需求，結(jié)合語義本體理論和動態(tài)描述邏輯理論，構(gòu)建 了一種基于語義的機床裝備資源分級匹配實現(xiàn)框架和包括基本信息匹配、I0PE參數(shù)匹配、 QoS屬性匹配和綜合匹配四個階段的機床裝備資源供需分級匹配方法，W實現(xiàn)云制造環(huán)境 下機床裝備資源的優(yōu)化配置。該發(fā)明屬于智能制造技術(shù)領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 云制造是一種基于泛在網(wǎng)絡(luò)的智慧制造模式，主要通過云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等 信息技術(shù)與先進制造技術(shù)的融合應(yīng)用，借助云制造公共服務(wù)平臺為量大面廣的資源提供企 業(yè)和資源需求企業(yè)提供基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同制造服務(wù)，W促進廣大制造企業(yè)向網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化、 智能化方向發(fā)展。然而在云制造環(huán)境下，制造資源的規(guī)模較為龐大，且部分資源存在語義模 糊、功能相似、信息動態(tài)演化等特點，因此如何實現(xiàn)廣域、分散、異構(gòu)制造資源的高效捜索與 匹配已成為云制造模式得W推廣應(yīng)用的關(guān)鍵性技術(shù)問題。機床裝備資源供需匹配是指在云 制造環(huán)境下，根據(jù)資源需求企業(yè)的個性化服務(wù)需求，利用云制造公共服務(wù)平臺中捜索匹配 工具及其算法遍歷虛擬資源池，W匹配到滿足制造任務(wù)需求的機床裝備資源可行解域的過 程。與Web服務(wù)及傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化制造環(huán)境相比，云制造環(huán)境下制造資源的捜索匹配具有W下業(yè) 務(wù)特點及要求：
[0003] ①制造資源的廣域性:融合云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的云制造公共服務(wù)平臺可支持 廣域空間范圍內(nèi)異構(gòu)制造資源的集中管理和分散服務(wù)。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化制造模式(如ASP)相 比，其制造資源的集成廣度得到了提高，不僅包括計算設(shè)備、軟件系統(tǒng)、工藝知識等制造軟 資源，還包括量大面廣的機床裝備、檢測設(shè)備等制造硬資源，且部分機床裝備資源在功能上 具有一定的相似性。而傳統(tǒng)的捜索匹配方法大多應(yīng)用于制造軟資源方面，如何實現(xiàn)廣域制 造資源特別是機床裝備資源的高效捜索與匹配，是構(gòu)建云制造公共服務(wù)平臺的首要任務(wù)之 〇
[0004] ②海量信息的動態(tài)性：為支持云制造服務(wù)的優(yōu)化運行，云制造公共服務(wù)平臺需對 制造資源信息進行全面感知和實時采集，包括數(shù)字、符號等結(jié)構(gòu)化信息和圖像、視頻、超媒 體等非結(jié)構(gòu)化信息；同時隨著云服務(wù)的運行，機床裝備等制造資源的屬性特征（負荷狀態(tài)、 服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)評價等）是動態(tài)變化的。因此制造資源包含的信息量巨大且具有動態(tài)性特 點，如何解決云制造環(huán)境下機床裝備資源捜索匹配的效率問題，也是當前云技術(shù)攻關(guān)的重 點。
[0005] ③制造服務(wù)的精確性：云制造環(huán)境下，資源供需雙方均是通過云制造公共平臺進 行各類云制造資源或服務(wù)（除物流配送及車間現(xiàn)場服務(wù)外）的在線捜索、匹配、運行、交易、 評價等操作，運就對機床裝備資源的精確捜索匹配帶來了一定的挑戰(zhàn)。因此，如何提高云制 造環(huán)境下機床裝備資源供需匹配算法的精確度，從而避免因匹配錯誤而給供需雙方企業(yè)帶 來經(jīng)濟損失，亦是科研領(lǐng)域需要解決的問題之一。
[0006] 鑒于此，本發(fā)明將圍繞機床裝備資源在云制造環(huán)境下的特點及匹配需求，融合應(yīng) 用云計算、物聯(lián)網(wǎng)等先進信息技術(shù)及開發(fā)技術(shù)，形成一種機床裝備資源分級匹配方法，W支 持機床裝備資源的優(yōu)化配置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明設(shè)及一種機床裝備資源分級匹配方法。該方法在集成本體庫、信息解析器、 算法知識庫和資源匹配器的基礎(chǔ)上，可支持機床裝備資源的分級語義匹配，W解決分散于 廣域時空范圍內(nèi)不同企業(yè)的異構(gòu)機床裝備資源在云制造服務(wù)環(huán)境下的供需匹配問題，實現(xiàn) 機床裝備資源的優(yōu)化配置，推動云制造服務(wù)模式的應(yīng)用和推廣。本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0008] 本發(fā)明是一種在集成機床裝備領(lǐng)域本體庫、信息解析器、算法知識庫和資源匹配 器等工具的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)機床裝備資源需求信息與待選機床裝備資源集合服務(wù)信息的基本 信息匹配、ICPE參數(shù)匹配、QoS屬性匹配和綜合匹配的分級匹配方法。其特征在于該方法的 實現(xiàn)步驟包括：
[0009] 步驟1)資源需求企業(yè)和資源提供企業(yè)通過云制造公共平臺的注冊發(fā)布工具，在機 床裝備資源領(lǐng)域本體庫支持下，規(guī)范化描述和注冊相應(yīng)的需求和服務(wù)，并分別存入云需求 庫和云資源庫中；
[0010] 步驟2)待資源需求企業(yè)向云制造公共平臺發(fā)起捜索匹配指令后，信息解析器即對 需求描述信息進行解析，形成相應(yīng)的需求解析文檔；同時信息解析器提取需求解析文檔中 的關(guān)鍵字，調(diào)用關(guān)鍵字捜索算法對云資源庫進行初步篩選，并對篩選資源列表分別進行解 析，形成相應(yīng)的資源解析文檔；
[0011] 步驟3)待信息解析器提交需求/資源解析文檔后，資源匹配器根據(jù)資源需求企業(yè) 的匹配精度要求，調(diào)用相應(yīng)的匹配算法進行逐級匹配與篩選，形成滿足任務(wù)需求的機床裝 備資源可行解域，并將其推送給資源需求企業(yè)，從而為機床裝備資源的優(yōu)化選擇提供參考。
[0012] 其中，所述的機床裝備領(lǐng)域本體庫是針對云制造公共服務(wù)平臺對虛擬云資源基于 語義的智能檢索、匹配與優(yōu)化組合等需求，在綜合分析機床裝備資源的屬性信息和約束特 征的基礎(chǔ)上，構(gòu)建的機床裝備資源領(lǐng)域本體。機床裝備資源描述本體庫的構(gòu)建過程是：
[0013] 步驟1)確定機床裝備資源本體的領(lǐng)域和范圍，明確構(gòu)建領(lǐng)域本體的目的和用途， 并定義機床裝備資源本體中的重要術(shù)語和概念，描繪出機床裝備資源本體的主要輪廓；
[0014] 步驟2)建立本機床裝備資源本體框架，定義機床裝備資源本體的類及類的層次結(jié) 構(gòu)，并根據(jù)本體層次結(jié)構(gòu)，定義本體類的屬性及取值類型；
[0015] 步驟3)采用斯坦福大學(xué)Stanford Medical Information開發(fā)的Prot自g自本體建模 工具對機床裝備資源本體進行編碼和形式化描述，并通過該工具的集成接口，將本體庫集 成于機床裝備資源分級匹配方法中。
[0016] 所述的機床裝備資源分級匹配包括基本信息匹配、I0PE參數(shù)匹配、QoS屬性匹配和 綜合匹配。其特征在于：
[0017] 基本信息匹配是將需求機床裝備資源的Baseinfo信息分別與待選機床裝備資源 集合的Baseinfo信息進行匹配，其匹配度主要是利用本體語義概念相似度來衡量，具體算 法為
其中，R為需求機床裝備資源，Sj為待選機床裝 備資源集合中第j個資源，m表示1?與&的基本信息類型個數(shù)，57w(Q.C,,；j表示1?與&中第i 個基本信息類型的概念相似度(1含i含m)，wi為其相應(yīng)的權(quán)重值(G<w,</,
[0018] ΙΟΡΕ參數(shù)匹配是對需求與提供機床裝備資源的功能信息(輸入、輸出、前提條件和 效果）進行匹配，其匹配度主要是根據(jù)基本信息匹配結(jié)果，利用動態(tài)描述邏輯進行匹配實 現(xiàn)，具體思路為分別將需求機床裝備資源和待選資源列表WSi的Ι0ΡΕ信息按照DDL的語法語 義和動作進行轉(zhuǎn)換，W形成相應(yīng)的需求動作Qr( V) = (Pr，Er)和目標動作序列S(ai， 曰2,......,αη?) = (Ρ(αι,α2,......，日。1)，Ε(αι，日2，......，日。1))，其中nl為WSi中的待選資源 數(shù);然后利用DDL中的推理機進行邏輯推理，從而得到相應(yīng)的匹配結(jié)果。
[0019] QoS屬性匹配主要是從非功能屬性方面對需求機床裝備和待選機床裝備資源進行 匹配，其實現(xiàn)思路為:將需求機床裝備資源R和WS2中待選機床裝備資源S的QoS屬性分別構(gòu) 造為向量QR=(qi，q2, . . . .，qn)和矩陣
庚中η為資源QoS屬性個數(shù)，k 為WS2中待選機床裝備資源個數(shù);然后對向量化和矩陣化進行歸一化處理，并計算向量化與 矩陣化間的歐氏距離，即可判定供需資源QoS屬性的匹配度，其歐式距離越短，匹配度則越 局。
[0020] 綜合匹配則是計算各個候選資源基本信息匹配和QoS屬性匹配的綜合匹配度，可 W解決候選資源的排序問題，也可W進一步剔除綜合匹配度較低的資源，使得匹配結(jié)果更 加精確。其具體算法為 Matchsum(R，Sy) = yMatchBas(R，Sy)+uMatchQ〇s(R，Sy)，其中Sy為候選 資源集合WS3中第y個資源（l<y^w，w為WS3中資源的個數(shù)），μ和υ分別為基本信息匹配度和 QoS屬性匹配度的權(quán)重（0<μ，υ<1,且μ+υ = 1)。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和功效：
[0022] 本發(fā)明是一種機床裝備資源分級匹配方法。云制造平臺用戶可根據(jù)資源匹配精度 的要求，對各匹配階段和算法進行優(yōu)化配置，是一種個性化定制的、基于語義的智能匹配方 法，可快速獲得滿足用戶需求的機床裝備資源可行解域，有效解決云制造環(huán)境下機床裝備 資源地域分散、功能相似、信息動態(tài)變化等特點導(dǎo)致的資源供需匹配效率較低、精度不高等 問題。
【附圖說明】
[0023] 為了使本發(fā)明的目