一種雲製造中服務資源動態配置算法的製作方法

2023-10-22 12:34:17 2

本發明涉及雲計算領域，具體涉及雲製造資源動態配置領域。

背景技術：

雲製造是一種利用網絡和雲製造服務平臺，按用戶需求在網上製造資源，為用戶提供各類按需製造的一種網絡化製造新模式，在雲製造模式下，雲提供端(雲製造服務提供者)在雲製造服務平臺上提供製造資源及能力服務，雲請求端提出服務請求，雲製造服務平臺負責根據要求將其服務請求分配給合適的雲製造服務提供者。雲製造模式的應用，為製造企業拓展了生產能力，拓寬了生產的範圍，降低企業生產成本，提髙企業核心市場競爭力，並最終實現多方共贏。

在一個雲製造服務平臺上有若干個企業參與製造資源的交易,其中資源需求方為n個，提供方為N個，提供方與需求方的資源能力互相匹配，雲製造服務平臺將對其資源能力進行集中分配，從而得到使得整個雲服務系統總利潤最大化的最優戰略。通過雲製造服務平臺的資源交易，企業可以短時內獲取製造所需的製造資源及能力，快速響應多變的市場需求，充分發揮各企業空閒資源的可利用率，從而為企業創造更多的利潤。同時，企業所需的資源能力也可以由企業自己提供，這部分資源與通過雲製造服務平臺獲取的資源一起，構成了企業在某一時刻所擁有的資源量，企業通過應用這些資源能力獲取收益。

技術實現要素：

針對現有技術的上述不足，本發明提出了一種雲製造中服務資源動態配置算法。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

通過對雲製造模式下資源額優化配置進行研究，考慮平臺上資源能力的產權關係，建立一個最優資源配置的動態模型，由此來安排資源配置，並設計了求解資源配置函數的求解方法，達到雲製造服務平臺整體收益最大化的目的。具體的實施步驟如下：

步驟1：雲製造模式下服務資源成本定義。

步驟2：雲製造模式下服務收益函數定義。

步驟3：資源動態配置模型建立。

步驟4：模型求解算法。

本發明的有益效果是：

1、實現了雲平臺上資源配置的動態平衡調度，達到整體利益最大化；

2、避免了個別資源供應商追求自己的利益而損傷總體利益的行為；

3、也對提供相同服務類型的供應商進行合理的資源配置，防止配置不公平導致的平臺利益受損。

具體實施方式

步驟1：雲製造模式下服務資源成本定義

企業所獲取服務資源的途徑包括企業自有及通過通過雲製造平臺交易獲取；若某一時刻，企業只通過雲製造服務平臺的服務資源易獲取資源能力，而不通過購買等方式增加資源能力，此時刻該企業的資源能力自增長係數為零；資源需求方與服務提供者在雲製造模式下的成本都隨著交易服務資源的量遞增而遞增，設交易資源總量為Q，那麼全部資源需求方總成本函數(CD)定義為：

資源服務商的總成本函數(CS)為：

其中，ci∈{1，2，...，n}、pj∈{n+1，n+2，...，N}分別表示需求方和供應方在雲製造模式下的成本係數。

步驟2：雲製造模式下服務收益函數定義

雲製造平臺上參與資源供應的企業數量會對自身資源交易的質量產生影響，從而影響效益，若是效益受影響，則可能會退出平臺，因此企業收益受兩種因素影響，一是自身收益情況，二是平臺上所有參與企業的收益；再笨方法中，將總收益進行量綱化，然後定義為：

其中，si表示企業i將單位資源轉化為收益的能力係數，xi表示企業i所擁有的製造資源總量，xi＞0，為雲平臺上其他企業對企業i的影響因素，其值可以為1。

步驟3：資源動態配置模型建立

在雲製造中，資源配置是動態的，任意時間刻某企業的資源能力總量是變換的，能提供服務的資源也是變化的，由此建立資源需求方和資源提供方的製造資源能力為：

其中ri表示企業i資源能力的衰減係數，Rj表示資源供方可提供的資源總能力，aij表示資源供方提供給需方的資源比例，有雲平臺決策，構成一個n*(N-n)的矩陣。

由於：

所以：

雲製造平臺上所有用戶的總收益為Wi，那麼在某個時間段T，所有用戶的總利潤為其中ρ為貼現率：

在進行決策時候，以整個系統利潤最大作為決策目標，也就是取有以上各式，將最終目標決策函數定義為：

其中：0≤aij≤1

步驟4：模型求解算法

該模型是一個線性最優控制模型，通過控制aij使得目標函數達到最大值；其求解過程為：

首先，引入λi、μj為協變量，構造哈密頓函數：

由極大值原理可知：

解得λi、μj；並對λi、μj求一階導數，最後整理得到：

得到式(1)-(4)，當系統穩定時候有各式值為0，即：

同時解得：

為了方便，將其值記為A，則有由此可以解得最優的aij值aij*為：