张倩;齐德昱
【摘 要】In order to support complex and large-scale collaborative design and implement high-level sharing of manufacturing resources and capability, the concept of cloud manufacturing, as well as the characteristics of the collaborative design platform based on cloud manufacturing, is discussed. Based on the service-oriented architecture and Web services technologies, the framework of a service-oriented, loose and open collaborative design platform for cloud manufacturing is constructed and is then described and analyzed by using five-dimension views. Moreover, such key technologies as the service-oriented architecture, the resource management, the intelligent matching and combination of resource services, the virtualization, the dynamic monitoring and the conflict resolution are analyzed. Both the running mode of the platform and the collaborative design process in virtual collaborative design environment show that the proposed platform is applicable.%为支持复杂的、大规模的协同设计,实现制造资源、制造能力的高度共享,探讨了云制造的概念
以及云制造模式下的协同设计平台的特点,基于面向服务架构理念以及Web服务技术,搭建了一个面向服务的、松散的、开放式的云制造协同设计平台框架,并采用五维视图对其进行描述与分析,还对平台所涉及的关键技术,如面向服务架构、资源管理、资源服务智能匹配与组合、虚拟化技术、动态监测及冲突消解进行了分析,最后通过云制造协同设计平台的运行模式和虚拟协同设计环境下的协同设计过程说明了平台的应用性.
【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2011(039)012
【总页数】7页(P75-81)
【关键词】云制造;协同设计平台;面向服务架构;Web服务
【作 者】张倩;齐德昱
解放军体育学院【作者单位】氯甲苯华南理工大学计算机系统研究所,广东广州510006;华南理工大学计算机系统研究所,广东广州510006
【正文语种】中 文
【中图分类】TP391
目前，制造服务正成为制造业新的经济增长点.云制造［1］——面向服务的网络化制造新模式，是2010年初科技部提出的设想，它融合了现有信息化制造技术及云计算、物联网、知识服务等技术，为制造业由生产型成功转型为服务型提供了一种新的思路.目前国际上对云制造鲜有研究，在国内，李伯虎等［2-4］对云制造提出的背景、云制造概念、云制造系统和体系架构、实施云制造需要攻克的关键技术等进行了讨论和研究，并初步研发了一个云制造的典型应用——基于云仿真原型平台COSIM-CSP的云仿真应用.李伟平等［5］对云制造的内涵进行分析，给出了云制造的体系架构，并对其中的制造资源描述、关键技术问题等进行讨论.Zhang等［6］以云制造为研究背景，对影响云制造资源服务组合(RSC)生命周期的主要因素进行分析，并在研究RSC柔性定义和分类的基础上，提出云制造RSC柔性管理架构，同时对涉及的关键问题及其相应解决方案进行初步探讨.Cheng等［7］对影响云制造走向实际应用的一个关键问题——资源服务交易进行研究，提出独立决策和集中决策下的云制造资源服务交易综合效益模型，并证明了独立决策下，在资源服务交易链的最
优决策中，资源服务供应商和代理之间、代理和资源服务请求者之间存在效益均衡.从这些研究工作可以看出，云制造各方面的研究已陆续展开，但无论在实际应用还是理论研究上，云制造技术仍处于探索阶段，尚无成形标准.协同设计作为网络化制造的关键技术之一，一直得到广泛的研究和应用，而云制造技术的出现，给协同设计的研究带来了新的挑战和机遇.同时，随着面向服务架构(SOA)理论和技术实现手段的逐渐成熟，基于Web服务的面向服务架构越来越得到青睐.目前，协同设计平台的实现多采用SOA架构［8-10］.因此，文中从云制造模式下的协同设计平台研究入手，以SOA理念和Web服务技术为基础，搭建了一个面向服务的云制造协同设计平台框架，并采用五维视图对其进行描述与分析，同时研究了平台涉及的关键技术，并描述了云制造协同设计平台运行模式和虚拟协同设计环境下的协同设计过程，以期更好地理解和研究云制造技术.
金华艾克医院1 云制造协同设计平台的特点刮刀涂布
云制造［2］作为一种面向服务的、高效低耗和基于知识的网络化智能制造新模式，可以通过网络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.它可以看作是网络化制造、虚拟制造、制造网格、应用服务提供商(AS
P)、敏捷制造等先进制造模式在云计算环境下的变异和发展，它继承了各种先进制造模式的优势，同时又结合云计算的特点，弥补了现存的缺陷和不足.协同设计在云制造、网络化制造、网格制造3种典型先进制造模式下的特点对比如表1所示.由表1可见，云制造具有明显的优势.
表1 协同设计在3种先进制造模式下的特点比较Table 1 Characteristic comparison of collaborative design in three typical advanced manufacturing modes目的 实现资源共享和协同工作 源增效平台开放性实现资源共享和协同工作实现资源共享、协同工作和资约束条件多，开放性差 开放性较好 高度开放一切能封装和虚拟化的都可作为制造云服务进行加入协作联盟范围 有限企业 范围较广 范围最广可扩展性需要大量的客户化工作，很难扩展只要遵循一定的规范将资源封装为服务，即可加入种类丰富，海量数据资源使用方式 购置 租赁 租赁资源种类及数据种类较少，数据较少种类较多，数据量大费用 成本加运营费用 运营费用 运营费用需求响应 定制化 动态配置 动态配置，按需使用Service、云计算、物联网、虚拟化、高性能计算系统平台 没有统一平台 统一的网格平台技术支持 没有统一技术 Service、封装技术、ASP、Globus统一的云制造服务平台实施时间 实施周期长 快速部署实施 快速部署实施资源使用方式单租户(一对一)多租户(多对一)多租户(多对一)用户参与度
ibm as400
用户参与度小 用户参与度较高参与度高，渗透到制造全生命周期的每一个环节
2 体系架构
基于上述分析，云制造模式下的协同设计平台至少需满足两个基本要求:一是提供对访问和集成云制造平台中异构资源的支持，这些资源包括完成协同设计的所有资源;二是提供在虚拟合作伙伴间开展协同工作的支持.因此，协同设计是构建于云制造基础设施之上的.整个协同设计架构在逻辑上表述为一个四层结构，基于SOA的云制造协同设计平台(CMCDP)的总体框架如图1所示.
图1 CMCDP总体架构Fig.1 Overall framework of CMCDP瓜达尔港对中国的意义
第1层为资源层，提供协同设计过程中所涉及到的各类资源，并通过采用相关虚拟化技术，将分散的各类异构资源虚拟接入到云制造平台，进行统一管理和调度.第2层为协同支撑层，将各种功能封装为可组合、可重用的服务，以标准的规范发布，并为第3层提供各种规范、约束和支撑.第3层为协同设计服务层，提供各种服务来满足协同设计的需求，并通过标准化的服务接口向用户提供.第4层为门户层(Portal层)，将各种服务和业务过程展示给最
终用户，使用户能够通过一个熟悉、便捷的用户界面以一致的操作方式来使用云制造协同设计平台和获取云服务.
由于云制造协同设计系统的复杂性，只从某一角度来描述该支持平台的体系结构难以反映该平台各个方面的特性以及各方面之间的内在有机联系.众多研究成果表明，只有用多视图才能对系统做出整体的描述［11］.文中采用五维视图对云制造协同设计平台进行描述与分析.五维视图分别是:功能视图、组织视图、信息视图、资源视图和过程视图.
1)功能视图
结合平台总体结构，云制造协同设计平台的功能主要包括:(1)资源服务管理，负责对各种异构资源进行管理，如资源的发布、封装、检索、组合优化、监控以及服务质量(QoS)管理等;(2)协同工作管理，负责协同设计任务的分解、流程建模、调度以及对参与设计的人员进行管理;(3)协同设计过程管理，对协同设计过程进行监控，及时检测出协同设计过程中的各类冲突，并提交到冲突消解模块进行消解;(4)冲突消解管理，对各类冲突利用相应的消解算法进行冲突消解，保证协同设计的顺利进行;(5)协同工具管理，提供设计人员进行协商和交流的通信手段，确保设计人员之间及时有效的信息交流;(6)知识管理，对协同设计过程中涉
及的各类知识进行管理，如实例类知识、规范类知识、设计原理类知识、经验类知识等.这些功能模块结合在一起、相互作用，一个模块的运转能带动其关联模块的运转，并提供相应的服务和支持，增强了协同效果.
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