基于對等網絡的制造資源共享系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、網絡化制造是制造業(yè)適應全球發(fā)展趨勢和提高企業(yè)競爭能力的一種先進制造模式。制造資源共享是實施網絡化制造的基礎和關鍵環(huán)節(jié)。制造資源共享系統(tǒng)為企業(yè)之間進行合作生產與協(xié)同制造提供了有效地資源共享支撐環(huán)境。對等網絡所具有的地位平等、負載均衡、自適應和可擴展性等特點,為網絡環(huán)境下分布、異構、動態(tài)的制造資源共享和更大范圍企業(yè)間協(xié)作提供了一個新的技術支持。本文圍繞基于對等網絡的制造資源共享系統(tǒng)的體系結構、制造資源模型、制造資源的組織策略、資源的搜索及優(yōu)

2、化和資源訪問節(jié)點的安全性等關鍵技術進行了深入研究。主要研究工作與創(chuàng)新點如下:
　　(1)提出了一個基于對等網絡的制造資源共享系統(tǒng)結構。為緩解傳統(tǒng)集中式資源共享帶來的服務節(jié)點帶寬壓力,提高系統(tǒng)制造資源共享能力,本文設計了一個基于對等網絡的多對多共享模式,可使制造企業(yè)各結點邏輯平等,可支持資源查詢者與資源共享者直接協(xié)商完成資源共享。針對制造資源共享系統(tǒng)功能需求,基于該共享模式構建了系統(tǒng)體系結構,包括系統(tǒng)應用層、制造資源管理層、對等覆蓋

3、網絡層和物理網絡平臺層等四部分;描述了各層的功能和系統(tǒng)主要實現(xiàn)技術,為后續(xù)的研究與實現(xiàn)提供了指導。
　　(2)建立了支持對等網絡應用的制造資源模型。為了建立制造資源的一致性描述,根據制造資源的存儲特點和應用需求,分類組織了制造資源;應用本體技術提出了一種制造資源模型,并給出了模型的圖形化和RDFS描述。該模型可對制造資源整體進行描述,既表達了各類資源本身的特征屬性信息,也反映了制造資源的層次結構。同時,針對文檔類資源,詳細描述了模

4、型建立過程;以設計圖紙文檔為例,描述了其RDF元數(shù)據文檔,并驗證了該模型的可行性。
　　(3)研究了基于對等網絡的制造資源信息組織策略。描述了一個非結構化的兩層對等網絡拓撲模型,提出了一種該網絡拓撲高效構造算法;為了減少網絡拓撲構造代價,拓撲構造時網絡節(jié)點采用已知節(jié)點引導方法加入對等網絡;同時,為了減少查詢過程所產生的網絡負載,加入節(jié)點盡量選擇物理位置上距離相近的超級節(jié)點相鏈接。并且,針對該對等網絡描述了制造資源信息的發(fā)布、索引、

5、撤銷和更新等主要操作。實驗結果表明,在相同規(guī)模覆蓋網絡下,該對等網絡拓撲構造方法比傳統(tǒng)隨機構造方法降低30％左右的構造成本,且網絡節(jié)點負載均衡,查詢性能穩(wěn)定。
　　(4)提出了一種提高制造資源搜索效率的對等網絡拓撲優(yōu)化方法。為了提高資源查詢效率,減少網絡負擔,本文提出了一種基于興趣社區(qū)改進已有對等網絡拓撲的優(yōu)化方法。根據制造資源的層次結構,建立其樹形結構;樹中各結點被視為一種興趣或興趣集,整棵樹代表一棵興趣樹;廣度優(yōu)先遍歷興趣樹獲

6、取資源的興趣標識,并表示為二進制位串;根據節(jié)點保存的所有制造資源的興趣計算出該節(jié)點的興趣,從而使資源和節(jié)點之間建立起關聯(lián)。依據節(jié)點的興趣判斷節(jié)點之間的距離,使興趣相近的節(jié)點聚集在一起組成興趣社區(qū)。改進后的對等覆蓋網絡中,節(jié)點之間具有鄰居關系和朋友關系兩種聯(lián)系。查尋資源時,搜索請求主要在朋友關系的興趣社區(qū)內部傳播,故查詢路徑縮短,帶寬消耗減少。實驗結果表明,該方案與改造前相比提高了大約20%的資源查詢效率。
　　(5)提出了一種基于

7、灰色關聯(lián)和反饋推薦的制造資源節(jié)點信任調整機制。為了解決制造資源的安全性問題,針對制造資源信息共享應用中影響系統(tǒng)效率因素較多的特點,提出利用灰色關聯(lián)分析理論和反饋推薦機制建立一種對等網絡制造資源節(jié)點之間信任管理方法。該方法分析和挖掘歷史評分數(shù)據的動態(tài)變化,建立和維護系統(tǒng)節(jié)點之間的信任值,并利用訪問節(jié)點對推薦結果的反饋來調整推薦節(jié)點信任值的變化。文中詳細描述了基于灰色關聯(lián)分析的制造資源節(jié)點信任值精確計算方法和基于反饋推薦機制的節(jié)點信任值調整

8、算法。模擬結果表明,系統(tǒng)使用該信任機制后的查詢準確率比使用前的準確率相對提高,且隨著查詢次數(shù)增加查詢準確率呈遞增態(tài)勢。
　　最后,作者基于上述研究成果,以設計圖紙等文檔類資源的共享應用為例,開發(fā)了一個制造資源信息共享原型系統(tǒng),并通過實例進行了系統(tǒng)驗證。實踐表明,用戶可以方便地利用該原型系統(tǒng)實現(xiàn)文檔類制造資源共享的各種基本操作,如制造資源發(fā)布、查找、下載和在線交流等,為網絡化環(huán)境中制造企業(yè)內部或企業(yè)之間的資源安全便捷的共享需求提供了