基于博弈论思想的云制造资源调度策略研究.doc

挂林理工大学硕士研究生学位论文基于博弈论思想的云制造资源调度策略研究专业：研究方向：研究生：指导教师：计算机应用技术计算机网络赵鹏谢晓兰副教授论文起止日期：年月至年月：，研究生学位论文独创性声明和版权使用授权书独创性声明本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者（签字）：盘区均因驻签字日期：丝王，亟：王学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解（学校）有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的印刷本和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权（学校）可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）本论文是否保密：是否如需保密，保密期限为：学位论文作者签名：舞过咎签字日期：羽净易月少日导师粹彬彬签字日期：夕矽年月侈日桂林理工大学硕士学位论文摘要伴随着云计算的发展前进，在制造业领域，关于云制造相关技术的研究也愈发引起人们的关注。参照云计算环境下的虚拟化技术，以及云计算虚拟资源云池的构建，云制造环境中制造资源的提供与利用同样需要采用虚拟化技术来获取制造资源，从而构建大型的虚拟制造资源云池，同时对获得的资源进行服务化封装，来为用户提供稳定可靠、优质安全、即需即用可方便获取的制造资源服务，并覆盖制造过程的整个生命周期。在云计算中海量计算资源同任务之间的调度协调是非常关键的技术，对于所有研究者来说都是不小的挑战。相比较于云计算虚拟化资源的调度分配，云制造环境中的资源虚拟化以及调度策略更加复杂，是目前亟待解决的问题。本文由云计算的发展与应用现状入手，介绍了云制造的研究背景与现状，然后分析了制造网格的构成，对比云计算体系结构，研究了采用虚拟化技术后云制造的体系结构，继而针对云制造环境中纷繁复杂的制造资源，对制造资源进行了区别分类，进而应用虚拟化的策略与方法，对于云制造环境下资源的接入获得进行了详细阐述。然后通过引入博弈论，进而研究云制造环境下任务及资源的特点和调度方式，按照博弈论的要求对云制造环境进行了描述，并在此基础上对调度问题进行了建模，给出了一种通过不断博弈以追求达到均衡状态调度策略的资源调度算法。该算法首先进行局部博弈，进而进行全局博弈，不断循环尝试，都采用均衡作为最终的分配评价标准，保证了最终分配的公平性，高效性。最后使用对博弈均衡算法进行了编程仿真，并与常见的排队等待策略从运行时间，负载均衡及资源分配合理性上进行了比较分析，证明了本文提出的基于博弈论思想的资源调度算法的可行性及优点。关键词：云制造，博弈论，资源调度，桂林理工大学硕学位论文，。、，“落北宅，。睨伍，、析吐，：，第一章引言。课题来源。研究背景。国内外研究现状。云制造发展现状制造资源调度研究现状云制造中的资源调度论文研究的主要内容。论文的组织结构第二章云制造及其相关技术云制造及其体系结构云制造的产生云制造的体系结构云制造资源的分类云制造资源的虚拟化制造资源虚拟化过程。虚拟接入过程。虚拟资源服务化本章小结第三章云制造环境下博弈论相关理论博弈论简介。博弈论概述博弈论适用于云制造的前提。博弈中包含的基本要素博弈类型。均衡严格优策略均衡概述云制造环境下的均衡本章小结第四章云制造环境下资源的博弈均衡调度设计与实现云制造环境下资源博弈建模资源博弈中的参与者调度系统算法场景问题建模制造资源的博弈算法分析设计。非多路调度策略多路调度策略调度策略算法实现一次重分配单个服务效用损失一次重分配全局服务效用损失最终资源博弈均衡调度算法。资源调度博弈中均衡存在的证明本章小结第五章仿真实验及性能分析实验仿真工具仿真工具简介。的具体构成。仿真数据流程仿真实验设计实验环境配置江扩展整体调用程序设计实验过程实验结果分析运行时间优势分析负载均衡及公平分配分析本章小结第六章总结与展望全文工作总结进一步的工作与展望参考文献攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的项目【谢、桂林理：火学硕士学位论文课题来源第一章引言本课题来源于中国博士后基金“云制造理论与访问控制方法研究”、广西空间信息与测绘重点实验室年度开放基金项目“云存储下基于的数据挖掘研究、年广西教育厅项目“云制造环境下信任技术研究。研究背景近些年来，我国的经济社会保持高速发展，各行各业信息化程度不断提高，各种办公、生产系统不断部署实施，同时带来的是企业数据量和业务量的爆炸式增长，不停增加着数据处理和软件维护的成本。越来越多的工厂企业对计算速度要求越来越快，存储全部达到海量级，所拥有的生产制造设备无法满足实际的需要，设备共享化程度不高。信息化发展的程度远快于工厂企业的设备更新速度，这种被动添加更换设备必然会加重企业的负担，给企业顺利发展带来非常大的威胁，往往大手笔的投入并不能完全解决问题，不成熟的设备及实施方面的困难往往会造成更大的麻烦，间接影响到工厂企业的管理乃至整个集团的健康发展。云计算】（）从技术角度上讲，是网格计算的商业化延伸和发展，在运营方式上，作为一种能够提供高性能计算、管理和服务的信息新技术，它能够以较低成本和较高性能解决海量信息存储和大规模计算问题，从而能较好的解决许多工厂企业发展过程中的设备更新问题。它的最终目标是要将计算作为一种公共设施提供给广大用户，使用户能够像使用水、电、煤气和电话那样使用资源。云计算的出现更彻底地实现了软硬件都是服务的变革，用户真正需要购买的东西只有一种一服务，这些服务包括：计算服务、软件服务、存储服务等，用户终端将退化成信息交互的工具。随着各种资源以服务化的形式出现，许多行业都使用云计算技术，对各自的生产经营进行了改进，在应用资源错综复杂的制造领域，针对云计算的服务形式，专家学者提出了云制造的思想。云制造（）来源于网络化制造与云计算的结合，或者可以说来源于互联网制造及分布式制造，借鉴云计算一切皆服务的理念，提出了“制造即服务的概念，所以云制造是运用云计算思想在制造业领域发展起来的新概念。云制造融合了当前多种技术【卯，包括先进的信息技术、物联网技术、以及新兴制造技术等，按照包括云计算在内的当代信息技术前沿理念，在网络化制造环境下，集合封装各种制造资源，为企业提供高性能、低成本的制造服务，体现了制造即服务的理念。桂林理工大学硕士学位论文当前企业竞争力的关键要素和制造业信息化发展的趋势、与制造资源的服务化、对各类制造资源的聚合与协同能力以及对于用户使用的友好性是息息相关的。我国制造业正处于从生产型向服务型、从价值链的低端向中高端，从制造大国向制造强国、从中国制造向中国创造转变的关键历史时期。如何培育新型制造服务模式，满足制造企业最短的上市速度（）、最好的质量（）、最低的成本（）、最优的服务（）、最清洁的环境（）和基于知识（）的创新即的需求，支撑绿色和低碳制造，实现中国创造，进而推动经济增长方式的转变，是未来年我国制造业发展需要解决的重大问题。云制造的出现是解决问题的重要途径，研究其对于制造资源的聚合，协调调度具有非常重要的意义，是能否为工厂企业提供优质稳定的制造资源服务，实现制造资源共享，顺利实现制造服务化保证生产顺利开展的关键部分。国内外研究现状云制造发展现状云制造目前仍处在起步阶段，但之前对于制造网格以及服务化制造国内外都进行了一定的研究，并取得了一定的成果，在此基础上国内一些学者们也就云制造的一些概念及其相关技术展开了广泛的讨论。最早进行制造业领域网格研究的项目是美国国家航空航天局（）和美国自然科学基金会（）的联合研究计划信息动力网格（，口），计划是支持网络化制造中设计仿真活动的网格技术应用，其目的是建立完全分布式的计算资源和数据资源的管理环境。此外还有欧盟的研究计划哺、欧盟的圮项目、日本国家高级工业科技学会（）提出的基于网格的架构【等等，都从不同的方面将网格技术应用到制造业中。国外发达国家针对服务化制造已开展了一些相关的工作，并已取得了一定的效果。如美国年搭建了目前世界上最大的制造能力交易平台，致力于为全球制造业伙伴搭建更加快捷高效的交易平台。美国波音公司采用基于网络协同、制造服务外包的模式，组织全球多个国家和地区协同研发波音，使研发周期缩短了，成本减少了。欧盟第七框架也于年月启动了云制造项目，总投资多万欧元，目的是在一套软件即服务（）应用支持下为用户提供可配置制造能力服务。从。八五到“十一五一】，我国科技部及相关部门支持了以计算机集成制造、并行工程、敏捷制造、虚拟制造、网络化制造、制造网格、敏捷制造等为代表的相关制造业信息化课题，已取得了一系列成果，并在制造业各个领域发挥了重要作用，对推进我国制造业信息化进程做出了巨大贡献。然而，如何在制造过程中整合社会化存量资源，提高资源利用率，降低能源消耗，减少捧放，从而实现服务型制造，已成为我国制造业桂林理：亡人学硕学位论文迫切需要解决的瓶颈问题。解决这些问题，需要探索新的制造业发展模式。与此同时，以云计算、物联网、虚拟物理融合系统（）、虚拟化技术、面向服务技术（如知识服务、服务技术等）、高性能计算等代表的先进技术正迅猛发展，并在各个行业得到应用。在这种背景下，李伯虎院士及其研究团队年月首次提出云制造的概念，并于年月在：计算机集成制造系统第一期公开发表了第一篇关于云制造的学术文章，系统阐述了云制造的内涵理论体系与技术框架等。浙江大学顾新建教授、先进制造专家组组长王田苗教授【】、都从不同角度定义了云制造的概念，北京航天航空大学的陶飞研究了云服务的组合问题【，哈尔滨工业大学的战德臣研究了云制造平台的体系结构【。年，国家高技术研究发展计划（计划）先进制造技术领域启动了“云制造服务平台关键技术项目，主要攻克互联网环境制造资源和制造能力共享与协同的核心关键技术。制造资源调度研究现状制造资源的选择及其优化配置，是制造资源能够发挥最大效用，帮助用户实现“在合适的时间以合适的方式使用合适的资源的关键，所以国内外许多信息化制造领域的学者对制造资源的分配方式、调度策略进行了研究，借鉴各种理论提出了各自的设计思路并实现了相关算法。类似于本文即将提出的博弈论思想资源调度策略，之前“】等曾针对制造资源的调度问题，首先为描述制造环境下的资源调度策略，建立了相关的资源分配调度矩阵，然后应用控制理论模型对资源调度做出初始决策，最终降低问题的复杂性，方便算法的研究实现；从虚拟企业的角度上入手，英国的、法国的等基于虚拟企业的思想嘲，研究了网络化制造环境下制造企业间的资源优化分配、调度和管理的方法模型；】对于网络化制造环境下，能够对环境中资源调度策略的实现造成影响的种因素进行了分析，分别从个不同的行业出发，判断了这种因素如何对资源调度系统的设计产生影响，最后解释了制造型企业与其它企业中的资源调度系统为什么会不同；北京理工大学王大震等为优化网络化制造环境下资源的调度策略，对于任务成本价格和作业执行时间的进行综合考虑，类似于本文对于任务运行时间，与资源价格的权值估量，引入相关经济模型，研究了基于运行时间和资源价格所购成的综合成本，在此基础上进行调度的策略；哈尔滨工业大学的王国庆等人，在网络化制造平台（）的基础上，研究该平台下资源调度配置的特点，考虑到要获取实时的资源状态数据，又要方便处理资源调度过程中出现的各种异常，准确处理错误并重新组织新的资源服务，从资源预约时间方面入手，研究了相应的调度策略；东南大学的谢君翌等人在分析制造资源调度特点的基础上，综合运用多机制及规则调度通信等技术，提出了一种多模型结构下的资源调度模式；上海交桂林理工大学硕士学位论文大的邓宏团】等人，在虚拟企业环境下，研究了引入制造网格后，对虚拟企业组织变更的影响，然后对于变更后制造资源调度所产生的变化，提取并建立制造资源特征集，接着把相应的标准匹配至特征集，确保特征匹配过程是可行的，并最终完成调度过程。上述研究大多总结了制造业的特点，并针对制造业资源的复杂性，找出了制造资源调度同一般资源调度策略设计的不同，根据运行时间、资源价格、资源服务质量（）等改进目标，设计相应算法进行制造资源的匹配调度，提出了各自的解决方案。对于云制造环境下资源调度的研究具有一定的指导意义，但是对于云环境中复杂的网络架构，大规模、种类繁多的资源，需要采取更切实有效的方法才能完成云环境下制造资源的调度。云制造中的资源调度针对云制造环境下资源的特别点，在云制造环境下，进行资源调度前对环境中资源的处理与准备，主要包含以下几个步骤【】：（）资源分类，结合网络中制造资源的特点，对所涉及资源要素进行详细分类；（）资源虚拟化，虚拟化作为云计算中的重要技术，为了简化制造资源的复杂性，在分类后需要按划分的类别对资源进行虚拟化，按照虚拟化后的形式进行调度，包括资源感知及资源的虚拟接入，其中针对不同类型的资源，构造不同层次的虚拟接入方式，如基础设施层次接入、虚拟机层次接入、应用服务层次接入；（）虚拟资源的服务化，按照云计算中一切即服务的思想，同样需要对虚拟化后的资源进行服务化封装和发布：（）云服务部署，对于不同类型云服务按照用户需求所采取的不同部署方式，需要通过云制造信息服务注册，然后按各自服务类别加入到服务目录中。区别于传统的制造资源以及制造网格，云制造应用了大量的虚拟化技术，对物理资源、数据资源、计算资源等进行分类与覆盖，通过虚拟化技术屏蔽了资源的异构性，更加易于调度活动的进行，资源调度的单位由制造网格的具体资源演化为分类并虚拟化后的资源。虚拟化技术范畴从简单的硬件抽象逐渐发展，将各种类别的资源进行虚拟化处理，让用户可以定义服务质量（，），从而使得资源调度策略可以只在虚拟后的资源级别上进行，简化了资源的数量，一定程度上降低调度的复杂性。云计算的商业模式瞄】就是通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源，。云一中的资源在用户看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费，即，只要你能够支付足够的费用，你可以获得足够强大的运算资源。由于云计算的这种运营模式，使得云制造在运营时也是采取这种模式，用户只需要支付足够的费用，即可获得想要的制造能力。但是云制造环境下，资源的特点不完全同于云计算，云制造环境下的资源种类更加复杂，除包括传统意义上的计算机、存储桂林理工大学硕士学位论文设备、网络设施、通信资源外，还包括仪器、制造设备、监控设备、传感器、甚至人力、智力、知识和产品等一切与设计制造有关的资源。所以对于某些稀有制造资源，除了性能首先要保证以外，分配上需要更多的考虑与衡量，也就是一个博弈与均衡的过程。这也就要求云制造资源调度需要考虑以下几点：（）时间成本。同传统的资源调度分配一样，云制造中资源的等待时间与运行时间，都是应该考虑的，调度的过程必然要考虑给用户能够提供最及时的服务，从地理位置上，资源适合性上都要做到时间最优化；（运行成本。某些用户的需求如果能用合适的设备满足，大可不必分配更高端的设备来满足需求，以免造成资源浪费；（）资源价格。由于采取按需付费的方式进行制造资源服务租用，在多个用户争用同类别资源时，应当考虑根据现有资源，计算用户的使用价格，为用户提供适当的服务方案，降低用户及企业的使用成本：（公平分配。由于制造资源的特殊性，为了能够实现真正意义上的共享资源，在资源租用的时候不能完全听从用户的需求，需要进行一定的限制，以防止某一用户以较高出价长期占用稀缺资源。这就要求在资源调度的时候需要有一个相对均衡的策略作为参考，来保障资源租用的公平性。论文研究的主要内容论文研究的主要内容如下：（）研究云制造相关技术。首先研究与云制造相关的技术，分析其与制造网格之间的区别与关系，分析制造网格中各个技术在云制造环境中所处地位及作用；然后研究云制造的基本原理和体系结构，包括云制造的体系结构、服务层次结构和技术层次结构以及云制造的实现方式；（）研究云制造环境下资源分类及虚拟化。首先分析云制造环境下的各类资源，结合云制造模式的特点，对涉及资源要素进行详细的分类；然后，重点研究了资源的虚拟化过程，按照云制造的体系结构自下而上，介绍了制造资源感知，制造资源的虚拟接入，不同层次及类型的资源分别对应不同层次的虚拟接入方法，如基础设施层次接入、虚拟机层次接入、应用服务层次接入；最后对于采用虚拟化技术得到的资源进行服务化封装，以适应云制造的运营模式；（）基于博弈论思想，对虚拟资源调度问题进行设计实现。首先根据问题的参与者及资源分布，对问题进行建模分析，设计模型的工作流程，接着进行模块的划分，明确各个模块的设计任务，然后根据模型的工作流程和各个模块的设计任务完成各个模块的算法设计与实现，最后从理论分析的角度证明算法的有效性；桂林理工大学硕士学位论文（）对于提出的基于博弈均衡思想的算法，选择作为仿真工具，使用实现云制造调度的仿真，通过与未考虑优化的排队等待调度算法对比实验的方式，验证该调度策略的有效性。论文的组织结构本文共分为六章：第一章引言。介绍论文研究的背景及意义、综述国内外研究现状，阐明研究的主要内容；第二章云制造相关技术研究。首先简要介绍云制造产生的相关背景，接下来参照制造网格体系，研究了云制造的体系结构，并明晰了其同制造网格的区别与发展，各项技术在体系结构中所处的位置及作用；然后研究云制造环境中各种资源的分类，为最终实现不同类别资源的虚拟化提供支持，接下来重点研究了各类云制造资源的虚拟化，针对不同资源采取不同的虚拟化方法，使具体资源抽象为虚拟资源，能够更好更方便的进行虚拟资源调度；第三章博弈论相关理论的研究。先简要介绍了博弈论的概念及应用，博弈类型，各个要素同云制造之间的关系，以及如何适用于云制造。然后着重介绍了均衡的概念，以及均衡的估算及评价方法，研究其如何应用到云制造环境下的效用评价中，如何寻找云制造环境下资源调度中的均衡；第四章基于博弈论思想云制造资源调度策略设计与实现。基于博弈论思想，结合云制造环境中所存在的虚拟资源，参与者的具体情况，考虑到虚拟资源的分类，根据均衡原理对资源调度问题进行建模，然后依据建立模型，设计资源调度的博弈过程，设计模型的工作流程，接着进行模块的划分，明确各个模块的计算任务，最后根据模型的工作流程和各个模块的设计任务完成各个模块的算法设计与实现，最后从理论分析的角度证明算法的有效性；第五章仿真实验及性能分析。选择作为仿真实验的工具，首先对的体系结构及工作原理进行了简要介绍，然后使用进行编程实现调度策略的仿真，通过与相对简单普遍的排队等待调度算法作对比实验，验证博弈均衡调度策略的有效性；第六章总结与展望。对本文所做的工作进行总结，并给出下一步工作的研究方向。云制造及其体系结构云制造的产生随着制造业与网络技术的不断发展，现代制造的组织形态呈现出一种天生的“云态陋，即由彼此松散的制造协作体构成类似云的组织架构，共同完成制造过程，实现对市场机会的响应。“云态体现在制造的不同业务环节，围绕制造的全生命周期，从设计、制造到维护，都离不开广泛的合作。在设计领域，由多学科、多组织优势联合，组成协同设计虚拟组织，有效攻克复杂产品设计难题已经成为一种常态；在生产环节，全球化分工造就了新的生产模式，按需提供生产能力，灵活应对市场；大批产业集群体现出凝聚效应，通过专业分工和协作使产品的生产成本迅速下降，集中体现产业集群竞争力，形成由若干云颗粒聚合成的“无形大工厂捧；以工厂、设备、人工、技术为资源，服务制造全过程的“制造即服务不断出现，改变了传统制造的投资和组织模式。制造业的这种“云态潜在的形成了新的生态模式，如图所示：生成新制造资源、制造能力、制造知识种制造服务图制造业云态生态模式服务计算、云计算、物联网等新兴信息技术的快速发展为探索新型制造模式，解决制造业发展中面临的瓶颈问题提供了新思路。服务计算为制造业提供了一个具有集成、桂林理工大学硕七学位论文开放、虚拟和自主特征的基础设施，可以有效地解决现代制造面临的软件与服务需求，提供按需的服务。云计算是继、之后又一个研究热点，它是指使用通过网络、作为服务提供的按需的、易扩展的、虚拟化的资源进行的计算方式，是一种基于的计算；等提出了企业云概念，它是一个互相关联的计算节点集合，根据终端用户的可用性、能力、性能、以及服务质量要求，动态提供虚拟化计算机和软件服务。针对现有制造业信息化发展存在的问题，结合现有先进制造模式和技术以及云计算、物联网、虚拟化、面向服务技术等新技术，文献【】提出了云制造的概念。云制造是通过云计算技术实现软件、计算、知识等资源的组织、管理与共享，通过物联网和嵌入式技术等实现物理设备的自动接入、管理、监控与共享，并通过标准的虚拟化与面向服务的技术，对各类制造资源、制造能力、制造知识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，从而在高性能计算等技术的支持下，实现云制造服务的自动寻租、智能匹配、成本优化、智能结算及支付、数据安全等管理，通过任务模式匹配、任务自动分解技术和协同服务技术，为云制造平台中的终端用户提供按需、自助、敏捷的商业制造服务平台。其目的是实现基于知识的制造资源、制造能力、制造知识的共享与按需使用，从而提高制造资源的利用率。云制造的体系结构云制造可以看作是由制造网格发展起来的，在制造网格的基础上，应用了云计算的相关技术，结合制造即服务的思想，来克服制造网格在稳定性、服务质量以及信誉方面的缺陷。云制造系统中包含云服务提供商（），提供的共享资源由两种类型构成，一类是本身自有的制造资源，另一类是通过对云资源提供商（）所拥有的独立资源进行租赁的租赁资源，按照相关商业规定对租赁资源拥有完全的使用控制权。云服务消费者（）付费使用的是提供的云制造服务，通过商业中相互间利益关系的保证，避免了制造网格中制造资源节点自由进入或退出造成的服务不稳定，使得网络化的制造资源真正可以走向商业应用。另外，在制造网格中服务消费者（）对服务提供者（）的资源仅有单一粒度的访问控制权限，但是到了云制造中，多粒度、多尺度的按需服务选择因的经营得到了实现，可以根据制造需求得到具有较高服务质量的云制造服务。所以说相对制造网格以企业的信誉提供协同制造及资源共享服务，是网络化制造服务得以商业化实现的关键。云制造相对制造网格的优势如表所示：桂林理工大学硕士学位论文表云制造与制造网格相比较冠潮，一“田角色、资源节点自有资源白有资源、资源企业服务提供者自治资源自治资源、租赁资源稳定性一般高服务质量一般高资源共享模式虚拟组织虚拟化平台应用领域学术科研制造企业、个人用户制造网格的体系结构如图所示：用户层应用层回棚户服务】（厦务公共网格资一】基础制造瓷）共事翻造费曩计算资潭网络资潭逼信赉潭产品数据商业信息原材料库标准什库企业信息图制造网格体系结构专业知识设备资海软什资源人力资源客户资一符合规范的制造网格体系结构包括四层，自底向上依次为：资源层、核心中间件层、应用层、用户层。资源层包括了网格中的自有资源也是自治资源，包含各类公共网格资源、基础制造资源和共享制造资源：核心中间件层用来对封装后的资源进行管理，这也是网格计算的重要实现部分，通过等网格中间件从资源、任务、信息、数据与安全的角度进行管理，搭建平台，提供服务接口，为应用层展开应用提供基础；应用层则是在网格平台的基础上，结合用户需求，对通过网格平台整合后乱面一致理曦曼一蜀壹佰俩国回口回回圆回圄桂林理工大学硕士学位论文资源以及服务进行管理、协同，满足用户的应用需求；用户层则通过前面应用层提供友好操作界面，通过制造网格门户（）调取使用制造资源。可以看出对于网络环境下数量庞大、种类繁多的资源，制造网格对于资源的整合统，完全依赖于网格中间件，现有的网格中间件如等，利用其具有的各网格基础服务，进而对在其基础服务之上扩展的制造资源服务进行访问和使用的管，但是这种单纯通过技术的方式不能够满足制造网格所期望的商业应用：（）商业应用通常要求有一个稳定高质的资源供给，而网格中间件直接面向底部源层，由于制造网格下各类制造资源节点有着天生的自治性，遵循自由共享的思想，类资源可以自由进出网格，当一个类别的资源极为稀缺时，这样的自由进出很可能会成制造过程的中断，给制造过程埋下隐患：（）制造网格的服务质量（）有限，由于网格强调的就是节点的自治性，资节点只能根据自身资源的情况提供单一粒度的使用方式，用户的各种需求需要通过多度、多尺度的访问控制来实现，而这点与制造网格运行方式的初衷是不相同的。云计算技术的出现，为解决上述缺陷提供了理论上及技术上的基础。所以，应用云计算技术对制造网格的体系结构进行改造，得到了云制造的的体系结构，如图所示：星移愿云消费者云消费者蕾叠网回圆圃麟髑迄蜀运蜀五之尺度管理）粒度管理）：）（）棱宰问件层冀分英：赉蠢聚集童拟簧潭接入一一。一囤囤固园固点；通信设鲁晡矗商业信息原材料库：标准件库企业信息图云制造体系结构一一专业知识软件资源人力资源客户资潭豸堕一叩剪回譬也零雷一饵一瓶桂林理工大学硕十学位论文（）资源层（）。云制造体系的最底层，也就是网络环境中的各类制造资源，可分为设备资源，信息资源，以及制造能力，按照云制造的运营模式，统一由管理有偿租赁给使用。对于资源层中不同的资源，各种资源的数据信息有各自不同的获取方式，通过一个完善的资源感知系统来进行，针对制造环境中存在硬件设备，数据信息的收集可通过物联网中的相关技术来进行，比如射频识别技术（强），各类传感器，根据不同设备及资源设计的适配器。资源的传输汇聚通过互联网（，）、卫星通信网、电信网络（，飞）进行，方式多样。（）虚拟化层（）。该层是云制造区别于制造网格的关键层次，对于由资源层汇聚过来的各类资源数据，首先需要处理的问题是数据的识别、分类、聚合等，以支持云制造实现资源的智能化识别及管理；然后，针对不同的资源，采取不同的虚拟化接入技术，将资源接入到用户使用的云制造平台的层次，形成虚拟资源并聚集在虚拟资源池中，屏蔽了底层资源的异构性，隐藏了复杂性与动态性，可以根据用户的需求在虚拟化的过程中对资源进行弹性组合，按照不同的粒度、尺度且面向用户的需求来组合资源。该层不仅要用到云计算中用的虚拟化技术及软件，如、等，还要针对云制造更复杂丰富的资源环境运用物联网等相关技术。（）核心中间件层（陀）。类似于制造网格，对于云制造环境下的制造资源、服务、安全等方面的管理还需要参考中间件这种形式来进行，某种程度上是因为无论制造网格还是云制造都应用到架构，所以对于中间件有一定的依赖。该层的资源管理所面向的主要是虚拟资源的管理，这是区别于制造网格的地方，得益于虚拟化技术，使得该层的资源管理工作较为简化，也能够提供稳定、有信誉、有服务质量的服务，从弹性及粒度上都能得以控制；在能够对资源进行有效的调度分配，全面控制以后，也就可以按照往上一层应用层的要求，针对资源进行服务封装，并对封装后的资源进行计费、调度、信誉、尺度以及粒度上的管理，同时进行相应的服务评估等工作，保证提供符合要求的服务；同时在该层对于云制造的安全环境进行相应的设置，管理证书、加密方式、审计日志等等。目前还没有专门关于云制造的中间件，但是可以参照云计算领域广泛发展的中间件进行相应的拓展，目前云计算环境中的中间件包括、等都是类似与云制造架构的中间件，有着很好的拓展空间。（）应用层（）。应用层面向云制造服务消费者的需求，结合中间件层提供的接口及相应的虚拟资源，从具体应用上进行相应的设计。包括工作流管理，元数据管理，系统管理等，针对不同类型的服务要求进行云服务的部署，实现云服务的高效、智能管理。（）用户层（）。该层包含了制造业各个领域的行业用户，用户可以通过各式各样的终端，在不同的地点