智能构建与管理：云制造系统高效按需优化技术

制造云中汇集了大规模的制造资源和能力，需要对各类制造资源、制造能力、制造知识（制造云）进行自动配置与部署，构建一个自治的、自维护的、动态扩展的制造服务云体系。主要是通过对云资源和能力的按需聚合服务，实现分散资源和能力的集中使用，并通过对云资源和能力的按需拆分服务，实现集中资源和能力的分散使用。其难点是如何实现按需动态架构（按照用户需求，随时随地提供制造服务），异构集成（支持分布异构的制造资源和能力的集成），以及超强、快速、无限能力响应（可快速、灵活组成各类服务以响应需求）。为了实现云制造系统的按需高效智能构建与管理，重点对以下技术进行研究：①云制造系统体系架构；②制造云动态构建技术；③云端服务的接入管理，包括统一接口定义与管理、认证；④高效、动态的制造云组建、聚合、存储方法；⑤云制造系统中任务的动态构建与部署、分解、资源服务协同调度优化配置方法；⑥云制造模式下资源交易、共享、互操作模式；⑦云服务提供模式及推广、云用户（包括提供方和使用方）管理、授权机制等。

下面就制造云动态构建过程主要涉及的几个典型的核心关键技术进行较深入的阐述，包括资源属性、资源虚拟化、虚拟资源服务化、云服务部署等技术（见图14.14）（张霖等，2010）。

图14.14　制造云动态构建

1.资源属性

为了更好地支持制造云平台对各类资源的智能接入和高效共享，根据资源的定义及分类，可将资源属性分为静态属性和动态属性。静态属性是指资源的标志信息，如资源名称、功能、使用情况等静态描述信息；动态属性指资源的活动状态，如资源在运行过程中的安全、可靠性等动态描述信息。

2.资源虚拟化(www.xing528.com)

虚拟化是适用于所有云架构的一种基础性设计技术，同样也是制造云平台的实施基础。所谓云制造资源虚拟化，是指通过虚拟化技术（如VMware，Xen，Denali等）来实现物理资源到虚拟资源的透明化映射，进而弱化软硬件设备、数据、网络等不同层面资源之间的物理依赖，以达到集约化和透明化管理，从而实现虚拟环境下对底层资源的动态调配及按需使用。

3.虚拟资源服务化

为构建基于服务的、智能高效的制造云平台，还需要将虚拟资源池中的各类虚拟资源依据相关的资源描述规范，并选取合适的服务描述语言，进行统一的封装，最终以云服务的形式发布到制造云平台中。因此，首先需要对各类异构资源进行建模，构建支持语义的资源描述模型；然后根据资源描述模型特点，选取相应服务描述语言（如以HTML为基础的知识及本体表示语言（Simple HTML Ontology Extension，SHOE）（黄沈权等，2012）、DARPA代理标记语言（DARPA Agent Markup Language，DAML）+OIL（Ontology Interchange Language）（McGuinness et al.，2004）、Web本体描述语言（Web Ontology Language，OWL）（CarsTensen，1997）等）实现对资源服务的数字化描述，并对服务描述信息进行有效分类、存储及信息的推理融合，最终为云服务基于知识的优化配置等操作提供支持。

4.云服务部署

由于云制造模式有很强的灵活性和动态性，对于大量的不同类型的云服务，能够提供产品全生命周期的各个阶段应用，因此，在虚拟资源服务化后，需要一个伸缩性强的云服务部署平台，来对制造云中的云服务进行集中、高效的管理。根据云服务在平台中的运营模式及云服务提供者的参与情况，云服务的部署可分为面向完全托管的部署和面向部分托管的部署。