基于网格计算的制造服务体系与应用研究

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1、高技术通讯2004.增刊基于网格计算的制造服务体系与应用研究①部丽丽②刘士军高大伟(山东大学计算机科学与技术学院济南250061)摘要基于物料需求计划(MRP)中的大规模数据处理问题，讨论了基于网格计算的制造服务实现模型，给出了解决MRP问题的两种并行算法。比较了它们的性能，并给出了具体应用的实现和网格服务封装的策略。关键词并行计算，网格，服务，物料需求计划(MRP)行任务分发和结果收集，中间计算过程在多台计算0引言机上并行实现，因而可以节省总的计算时间。在并随着信息技术的发展，现代制造业中的计算应行计算中，任务分解模型决定了通信量的大小，影响用越来越多，从CAx、虚拟装配、协同设

2、计等设计分计算效率。因此针对问题将任务进行分解，利用网析类应用到PDM,ERP,CRM等管理类应用，计算技格资源进行分布并行计算，以此来提高效率，成为解术在制造业中起到越来越不可替代的作用;而且随决问题的一个新的途径。着业务规模和需求的扩展，需要的计算也越来越复开放网格服务结构(OGSA:OpenGridServiceAr-杂，有时计算甚至成为业务的瓶颈。chitecture)提出了以服务为中心的网格体系结构模物料需求计划(MRP)是离散制造行业计算机集型[’]，将网格看作是网格服务的集合，网格以服务的成制造系统(CIMS)技术的关键组成部分，其基本思形式作为外界使用网格资源的途径

3、，这也体现了网想是基于企业经营目标制定生产计划，围绕物料转格的价值所在。OGSA网格服务编程模型具有如下化组织制造资源，实现按需要按时进行生产[2l。大特点〔31:使用工厂模式创建服务实例或删除实例，服型企业，尤其是机械行业等离散制造业由于产品结务的实现主要是通过从一个基类服务继承或者是使构复杂，实施MRP所涉及到的数据量可上百万条，用代理模型，同时具有对服务生命周期进行管理和计算一次物料净需求耗费时间长达5,6个小时甚至使用服务数据对服务进行描述的能力，它跟外界的更久，串行计算算法的改进总是有所限制，因此寻找交互主要是通过使用通知(notification)机制。外界一种任务分解

4、模型来提高计算的并行度，以此来降通过网格接口与网格服务进行交互，以此来利用网低时间复杂度是提高计算效率的关键。格资源。在网格环境下，允许使用异构的计算资源网格是一个集成的计算与资源环境川，具有强进行并行计算，根据OGSA的提议，网格中所有的资大的计算能力。在网格平台和网格管理工具等的基源都以服务的形式表现，因此可以屏蔽掉硬件或软础上，开发网格服务，利用网格中的计算资源，能够件上的异构性。可以利用现有的一些网格基础设施达到提高计算效率的目的。从20世纪90年代起，的计算能力进行计算;在企业中有很多的闲置计算网格就因为它强大的计算能力受到人们关注。由于资源可以参与计算，而不需要一些专门

5、的机器来完人们求解问题领域的扩展，以及获得数据的手段越成并行计算任务，在这种情况下，使用网格下的并行来越先进，数据量膨胀使得数据处理的复杂度升高，计算是可行和经济的。成为现在计算的一个主要问题;并行分布计算是实本文针对MRP计算中遇到的大规模计算问题，现任务分解的一个途径，可以加快计算速度，节省投就MRP管理模式进行并行模式分析，构造一个简化人。而单程序多数据并行计算机(SPM功模式，符合MRP计算原型，并在此基础上提出它的任务分解模现在网格计算中的数据分布计算的要求。将一个大型和并行算法，以此为实例探讨了基于网格计算的的任务划分为多个子任务，利用消息通讯机制来进制造服务模型。(①

6、863计划年2003AA41东省科技发展1110147)资助项目②女，1982期硕士生向:图像处理，;联系人。(收稿日:2004-03-11)一404一都丽丽等:基于网格计算的制造服务体系与应用研究互，并且向服务接口传递所需要的参数。服务实例I基于网格计算的制造服务体系运行在网格环境中某一台机器上，它接受到外界的服务请求，使用一定的资源调度和任务分解算法，从基于网格环境进行计算，需要将原始任务进行数据库中读取数据，按照设定的数据分配或传输策任务划分，根据划分模型完成作业调度，将任务分配略将数据送到合适的机器上进行并行计算。服务的到网格中的节点上进行计算，最后完成结果收集的解决任务多

7、种多样，解决方法也没有统一的规定，但工作。服务的整体架构如图I所示。最下面的一层是由于它与外界交互都通过服务接口，因此可以隐是资源基础层，这里的资源指的是广义的资源，既包藏实现细节，有利于更高层的实现。括硬件资源，也包括软件的数据资源等。在资源服(I泣Cnt务层上面是网格的一些核心服务，比如网格安全基础设施(GSI)，元计算目录服务(MDS)，实现了MPI-2OuerWebAnnncia包的MPICH-G2等。在经过各种资源调度和任务分发策略后，实现了各种具体的制造服