分布式制造环境下的作业调度研究

论文摘要

分布式作业调度是分布式制造中参与各方进行协同的主要手段，但异地协调具有信息不透明的特点使得各方协同困难。研究表明，建立分布式作业和制造资源描述的信息基础，然后构建分布式作业调度系统进行作业调度是解决异地协同的有效途径。本文以机械制造业为对象，针对分布式制造中的作业调度问题，深入研究其各项关键技术。 首先，论文分析了分布式制造模式与传统制造模式的区别。在此基础上，研究分布式作业调度的各项技术，强调并指出了信息基础的建立、作业调度算法设计和分布式制造作业调度系统的构建是其关键技术。 接着，针对信息基础中的作业描述不一致、扩展性差、难于交换等问题，提出了一种分布式制造环境下的作业描述方法。该方法按照分布式作业信息域的要求，对分布式环境下的作业构建了多级／多层作业模型，模型可进行多级展开。使用XML文件描述作业信息，并设计了分布式制造作业的XML Schema，使之更加适应分布式异构环境。 第三，针对现存的信息基础中制造资源描述多样化的特点，从分布式服务的责权利角度出发，提出一种分布式制造资源多级／多层混合式建模方法。该方法使用组织资源和单一资源的资源组织形式，并利用树形结构描述资源，统一了资源模型的使用原则。使用了XML文件对资源信息进行存储，以保证信息在异构环境下的适应性。 然后，针对分布式制造作业调度中作业粒度、资源固有负荷、运输时间和费用及合作方式等与传统作业调度的不同，本文设计了三种分布式作业调度算法：以时间为核心的作业调度算法、以成本为核心的作业调度算法和时间／成本综合的作业调度算法解决作业调度问题。 最后，本文针对现有分布式制造平台存在的单点故障、可靠性差的缺点，提出构建一种基于P2P技术的分布式制造作业调度系统。构建了系统的框架，并实现了原型系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 制造业生产模式发展新动向
• 1.2.1 分布式制造模式的提出
• 1.2.2 分布式制造的核心问题
• 1.3 国内外研究现状及存在问题
• 1.3.1 国内外研究现状
• 1.3.2 分布式制造有待深入研究的问题
• 1.4 本文研究内容
• 1.5 章节安排
• 第二章 多级/多层作业模型
• 2.1 多级/多层的作业分解连接模式
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 分布式制造作业模型的信息构成
• 2.2 多级/多层作业模型的组织管理模式
• 2.2.1 引言
• 2.2.2 作业建模图形元模型
• 2.2.3 多级/多层作业模型的组织
• 2.2.4 建模实例
• 2.3 异构环境下作业信息的XML描述
• 2.3.1 XML模式
• 2.3.2 作业模型的XML schema
• 2.4 小结
• 第三章 多级/多层混合制造资源模型
• 3.1 分布式制造环境下的制造资源概述
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 作业定位于分布式制造资源的方式
• 3.2 多级/多层混合资源模型
• 3.2.1 建模的形式
• 3.2.2 节点包含的内容
• 3.2.3 资源建模图形元模型
• 3.2.4 建模实例
• 3.3 资源的XML描述
• 3.4 小结
• 第四章 多层混合分布式作业调度方法研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 作业调度问题变化
• 4.1.2 分布式制造作业调度目标的变化
• 4.2 分布式作业调度几个关键问题
• 4.2.1 作业转移问题
• 4.2.2 无资源和作业匹配问题
• 4.2.3 作业安排冲突问题
• 4.3 作业调度算法
• 4.3.1 作业模型的调定
• 4.3.2 作业模型与作业实例分析
• 4.3.3 以时间为核心作业调度
• 4.3.4 以成本为核心的作业调度
• 4.3.5 时间/成本综合作业调度
• 4.4 算法仿真分析
• 4.4.1 仿真指标
• 4.4.2 仿真实验数据
• 4.4.3 实验结果
• 4.4.4 结果分析
• 4.5 小结
• 第五章 可扩展的作业调度系统实现
• 5.1 基于P2P技术的分布式制造作业调度平台
• 5.1.1 P2P技术
• 5.1.2 P2P网络模型
• 5.1.3 适应分布式制造的P2P技术的选择与使用
• 5.2 系统构成与信息交
• 5.2.1 分布式制造系统的组织构成
• 5.2.2 分布式制造系统信息共享的形式
• 5.2.3 分布式制造系统中实体之间的协作
• 5.2.4 单个实体与多实体的协作
• 5.3 系统的框架与实现
• 5.3.1 框架组成
• 5.3.2 系统应实现的功能
• 5.3.3 系统主要模块
• 5.3.4 分布式作业调度系统的配置、运行与维护
• 5.3.5 运行时部分原型界面
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 缩略词表
• 攻读博士期间与本论文有关的科研、论文发表情况
• 致谢
• 附录
• 参考文献