云制造服务资源调度方法及云制造服务系统与流程

本发明属于工业互联网，尤其涉及一种云制造服务资源调度方法及云制造服务系统。

背景技术：

1、云制造在云计算、物联网、虚拟化、面向服务等技术支持下逐渐发展起来。云制造将制造资源转化为可共享、可循环服务，在中心化机构的协调管理下，实现满足用户需求的资源按需分配。

2、例如，专利文件cn202211226503.1提出了一种基于云端的虚拟化智能配置制造节点的云制造方法及系统，解决了生产企业产品生产缓慢的问题。但是，在面向超大规模服务时，受中心化机构计算能力的限制，仍然严重影响企业的生产制造效率。并且，在面对大型制造项目时，云制造服务商之间的利益分配、资源合理调度也成为需要解决的关键问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种云制造服务资源调度方法及云制造服务系统，以实现云制造服务资源的合理调度。

2、本发明实施例的第一方面提供了一种云制造服务资源调度方法，包括：

3、从制造任务池中获取任务，任务包含多个子任务；

4、根据各个云制造服务商在制造服务池中的资源，利用第一预设规则选择至少一个云制造服务商组成最优的云制造服务商联盟；

5、对于每个子任务，利用预设的博弈模型计算云制造服务商联盟中每个云制造服务商的每个车间执行该子任务时，云制造服务商联盟的全局收益，并确定全局收益最大的车间为执行该子任务的最优车间；其中，博弈模型的目标为服务质量和资源利用率的加权和最大；

6、基于执行各个子任务的最优车间，得到任务的资源调度方案。

7、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，根据各个云制造服务商在制造服务池中的资源，利用第一预设规则选择至少一个云制造服务商组成最优的云制造服务商联盟，包括：

8、根据各个云制造服务商在制造服务池中的资源，确定所有满足任务的资源需求的云制造服务商组合；

9、从各个云制造服务商组合中，筛选出稳定的组合；其中，稳定的组合为：各个云制造服务商在组合中执行任务的收益均大于各个云制造服务商单独执行任务的收益；

10、确定稳定的组合中收益最大的组合为最优的云制造服务商联盟。

11、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，在确定全局收益最大的车间为执行该子任务的最优车间之后，还包括：

12、判断最优车间的可用资源量是否满足该子任务的资源需求；

13、若不满足，则按第二预设规则删除最优车间中的已分配资源子任务，直至最优车间的可用资源量满足该子任务的资源需求。

14、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，按第二预设规则删除最优车间中的已分配资源子任务，包括：

15、对于任意一个已分配资源子任务，根据计算该已分配资源子任务中每种类型资源的偏度值，并求和得到该已分配资源子任务的偏度值；式中，其为车间mi中k类型资源的资源利用率，为车间mi中各类型资源的平均资源利用率；

16、按对应偏度值由大到小的顺序删除已分配资源子任务。

17、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，在按第二预设规则删除最优车间中的已分配资源子任务，直至最优车间的可用资源量满足该子任务的资源需求之后，还包括：

18、获取按第二预设规则删除最优车间中的已分配资源子任务前，最优车间的最低资源利用率，得到第一资源利用率；其中，最低资源利用率为各类型资源的资源利用率的最低值；

19、计算最优车间执行该子任务后，最优车间的最低资源利用率，得到第二资源利用率；

20、若第一资源利用率大于第二资源利用率，则排除最优车间，并从剩余车间中重新确定最优车间。

21、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，在按第二预设规则删除最优车间中的已分配资源子任务之后，还包括：

22、在云制造服务商联盟中，为删除的已分配资源子任务重新分配车间。

23、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，博弈模型为：

24、

25、

26、

27、

28、其中，utility为全局收益，也是博弈模型的目标值；qosτ为子任务τ的服务质量；为车间mi中各类型资源的平均资源利用率；mг为云制造服务商联盟中车间的数量；α为预设系数；г为云制造服务商联盟的子任务数量；m为指标数量；wj为质量指标j的权重；qj为质量指标j的值；k为资源的种类数量；rk(mi)是车间mi中k类型资源的可用数量，是车间mi分配给子任务τ的k类型资源的数量，pmk(mi)表示车间mi的k类型资源的总数量。

29、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，质量指标包括：响应时间、可靠性、可用性、吞吐量和成本；

30、响应时间为执行一个任务的时间；

31、可靠性为预设时间内成功执行任务数量所占的比例；

32、可用性为预设时间内无故障运行时间所占的比例；

33、吞吐量为单位时间内成功处理任务的数量；

34、成本为完成一个任务需要的成本。

35、结合第一方面，在第一方面的一种可能的实现方式中，各个云制造服务商执行任务的收益根据shapley值法计算。

36、发明实施例的第二方面提供了一种云制造服务系统，包括：多个云制造服务商节点、多个服务消费者节点、多个求解者节点和云制造平台；

37、各个云制造服务商节点上传制造服务至云制造平台的制造服务池；

38、各个服务消费者节点上传制造任务至云制造平台的制造任务池；

39、各个求解者从制造任务池中获取任务，并基于制造服务池，根据如第一方面或第一方面的任意一种实现方式中的方法求解任务得到资源调度方案；

40、云制造平台对同一个任务对应的各个求解者的资源调度方案进行评价和排序，得到资源调度方案集合；

41、服务消费者节点从资源调度方案集合中选取方案并与相应的云制造服务商进行协商交易，协商成功后将交易信息上传到区块链。

42、本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

43、本发明实施例首先基于第一预设规则，合理选择云制造服务商，组成最优的云制造服务商联盟，实现利益最大化；然后，在云制造服务商联盟中，利用预设的博弈模型，确定各个子任务分别由哪个车间执行，生成考虑服务质量和资源利用率的资源调度方案，实现云制造服务资源的合理调度。

技术特征：

1.一种云制造服务资源调度方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的云制造服务资源调度方法，其特征在于，所述根据各个云制造服务商在制造服务池中的资源，利用第一预设规则选择至少一个云制造服务商组成最优的云制造服务商联盟，包括：

3.如权利要求1所述的云制造服务资源调度方法，其特征在于，在所述确定全局收益最大的车间为执行该子任务的最优车间之后，还包括：

4.如权利要求3所述的云制造服务资源调度方法，其特征在于，所述按第二预设规则删除所述最优车间中的已分配资源子任务，包括：

5.如权利要求3所述的云制造服务资源调度方法，其特征在于，在所述按第二预设规则删除所述最优车间中的已分配资源子任务，直至所述最优车间的可用资源量满足该子任务的资源需求之后，还包括：

6.如权利要求3所述的云制造服务资源调度方法，其特征在于，在所述按第二预设规则删除所述最优车间中的已分配资源子任务之后，还包括：

7.如权利要求1-6任一项所述的云制造服务资源调度方法，其特征在于，所述博弈模型为：

8.如权利要求7所述的云制造服务资源调度方法，其特征在于，所述质量指标包括：响应时间、可靠性、可用性、吞吐量和成本；

9.如权利要求2所述的云制造服务资源调度方法，其特征在于，各个云制造服务商执行所述任务的收益根据shapley值法计算。

10.一种云制造服务系统，其特征在于，包括：多个云制造服务商节点、多个服务消费者节点、多个求解者节点和云制造平台；

技术总结本发明适用于工业互联网技术领域，提供了一种云制造服务资源调度方法及云制造服务系统，该方法包括：从制造任务池中获取任务，任务包含多个子任务；根据各个云制造服务商在制造服务池中的资源，利用第一预设规则选择至少一个云制造服务商组成最优的云制造服务商联盟；对于每个子任务，利用预设的博弈模型计算云制造服务商联盟中每个云制造服务商的每个车间执行该子任务时，云制造服务商联盟的全局收益，并确定全局收益最大的车间为执行该子任务的最优车间；基于执行各个子任务的最优车间，得到任务的资源调度方案。本发明能够实现云制造服务资源的合理调度。技术研发人员：吴军英,王桂兰,刘宏,刘玮,李士林,张鹏飞,路欣,曾康为,张海晓,姜丹,孙思思受保护的技术使用者：国网河北省电力有限公司信息通信分公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29