云制造模式下面向加工设备的服务聚类与初选方法

收稿日期：２０１７－０９－１８；修订日期：２０１８－０３－２７。Ｒｅｃｅｉｖｅｄ １８Ｓｅｐ．２０１７；ａｃｃｅｐｔｅｄ ２７ Ｍａｒ．２０１８． 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１５７５４４３，６０９０３１２４）；陕西省教育厅重点实验室科学研究计划资助项 目（１６ＪＳ０７５）。Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｉｔｅｍｓ：
０ 引 言
随 着 云 计 算 、物 联 网 、大 数 据 等 新 技 术 的 快 速 发 展，一种面向 服 务 的 新 型 制 造 模 式———云 制 造 应 运 而生。在云制造模 式 下，企 业 将 自 己 的 制 造 资 源 与 制造能力封装成云 服 务，上 传 至 云 平 台 进 行 统 一 的
ＧＡＯ Ｘｉｎｑｉｎ１ ，ＪＩＮＧ Ｙａｎｚｈｅｎ１ ，ＷＡＮＧ Ｘｕｅｐｉｎｇ２ ，ＹＵＡＮ Ｘｉｎ１ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎ ７１００４８，Ｃｈｉｎａ；
第３期
余 洋 等：一种适用于业务流程定制环境的服务推荐方案
第 ２５ 卷 第 ３ 期 ２ ０ １ ９ 年３月
计算机集成制造系统
Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ
ＤＯＩ：１０．１３１９６／ｊ．ｃｉｍｓ．２０１９．０３．０１７
Ｖｏｌ．２５ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２ ０ １ ９
关 键 词 ：云 制 造 ；加 工 设 备 ；聚 类 算 法 ；可 拓 论 ；服 务 选 择 中 图 分 类 号 ：ＴＨ１６６；ＴＰ３９１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｕｎｄｅｒ ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｍｏｄｅ
智能化 管 理，为 用 户 提 供 满 足 要 求 的 制 造 服 务 。 ［１］ 与传统的网络化制造、应用服务提 供商（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｐｒｏｖｉｄｅｒ，ＡＳＰ）、制 造 网 格 等 相 比，云 模 式 下的制造资源更加 丰 富，包 括 制 造 全 生 命 周 期 内 所 需的一切软硬件制 造 资 源 与 制 造 能 力，且 提 倡 按 需 服 务 ，可 实 现 “分 散 资 源 集 中 使 用 ”和 “集 中 资 源 分 散
２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ ａｎｄ Ｆｉｎａｎｃｅ，Ｘｉａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ ７１００６１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｕｐｐｌｉｅｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｒｉｃｈ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ａｎｄ ｈｕｇｅ ｑｕａｎｔｉｔｉｅｓ ｔｏ ｍａｔｃｈ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｄｅｍａｎｄｓ ｑｕｉｃｋｌｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｍｏｄｅ．Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ－ ｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｋ－ｍｅａｎｓ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｌｕｓｔｅｒ ｃｅｎｔｅｒｓ ｒａｎｄｏｍｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｌｕｓｔｅｒｓ ｉｎ ａｄｖａｎｃｅ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ－ｂａｓｅｄ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｌｏｕｄ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ｃｌｏｕｄ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｌａｓｓ ｃｌｕｓｔｅｒｓ，ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ－ｂａｓｅｄ ｍａｔｔｅｒ－ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ ｄｅｍａｎｄｓ ａｎｄ ｃｌｏｕｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｌａｓｓ ｃｌｕｓｔｅｒｓ ｗｅｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｃｌｏｕｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｃｌｏｕｄ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｔｏ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｏｄｅｌｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｏｕｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ；ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｔｈｅｏｒｙ；ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ
云制造模式下面向加工设备的服务聚类与初选方法
高 新 勤１，荆 彦 臻１，王 雪 萍２，原 欣１
（１．西安理工大学 机械与精密仪器工程学院 ，陕西 西安 ７１００４８； ２．西安交通大学 经济与金融学院 ，陕西 西安 ７１００６１）
摘 要：云制造模式下，加工设备量大类多，难 以 实 现 服 务 供 给 与 服 务 请 求 的 快 速 匹 配。 针 对 该 问 题，首 先 对 加工设备的制造属性进行描述 ，改进了 Ｋ－ｍｅａｎｓ算法随机选 取 初 始 聚 类 中 心 与 提 前 确 定 聚 类 数 目 的 不 足，提 出 了 基于相似度的加工设备云服务聚类方法 。在对云服务进行聚类预处理并形成多 个 服 务 类 簇 的 基 础 上，基 于 可 拓 论 建立了服务请求与云服务源自文库簇的物元模型 ，提出了加工设备云服务集合的初选 方 法。 以 云 平 台 上 加 工 中 心 云 服 务 为例 ，验证了所提模型和方法的有效性。