网格技术及其在制造领域的应用

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1、《航空制造技术》，2003年第2期，pp.32-37网格技术及其在制造领域的应用张立晴,范玉顺清华大学自动化系，北京100084摘要：本文简要介绍了网格的概念、组成，及其具有的特征，同时结合当前制造业的发展趋势，对网格技术进行剖析，将其与现有的一些技术作一比较，并着重提出了网格技术在制造业中的几种应用模式和预期效果，指出发展制造网格是先进制造技术的发展方向。关键字：网格计算、网络化制造、虚拟企业、资源管理、制造网格1引言随着网格技术的蓬勃兴起，网格的应用也越来越受到人们的关注。尤其当前信息产业、计算机产业发展

2、迅猛，更是为网格技术的应用与发展提供了良好的平台基础与发展空间。网格的本质特征是高性能的远程资源共享，然而纵观网格的发展史，现今的应用主要集中在高能物理试验、生物基因测序之类的高层科学研究方面，这些运用的是网格聚集计算能力的特点，网格的本质优势尚未得到充分的发挥。更如今，我国加入了WTO，我国的制造业进入经济全球化的国际大市场中，面临着严峻的挑战，只有加速制造业的信息化进程，才能适应这个动态、竞争的时代。网络化制造正是制造业信息化的主要手段之一，而恰好网格技术提供的支持和网络化制造系统的需求之间存在极强的吻合

3、特性，网格成为了开发满足网络化制造系统的最佳候选。本文着重就网格技术在制造领域中的应用，提出了自己的看法，给出了基于虚拟企业的网格模式的基本体系结构，以及该网格中资源管理、作业调度等的运作方式，并指出先进制造技术的发展方向——制造网格。2网格简介2．1网格的概念网格是构筑在Internet上的一组新兴技术，它通过高速的共享网络连接地理上广泛分布的异构资源（包括高速连接的异构计算机、数据库、科学仪器、文件和超级计算系统等），[1]用它们来协同解决那些通常需要许多CPU或存储器来处理、访问的单个问题。在形成的网格

4、状的高性能计算网中，各个资源就是网格的节点。网格可分为计算型网格和访问型网格，通过计算型网格，用户可以使用到无限制的计算和数据资源，访问型网格提供一组协同环境，向用户提供资源和服务，用户可以通过浏览器等访问网格。2．2网格的组成网格具有统一的软件标准，以及实现互操作的环境，它的服务层能提供无缝的基础设[2]施，以形成用户希望的问题求解环境。具体说来，网格的组成包括一下几部分：（1）网格结构：包含地理上分布的可以通过Internet访问到的所有资源，包括运行不同操作系统（UNIX或者Windows）的计算机、工

5、作站、机群系统、存储设备、数据库等，甚至是特殊的科学仪器，比如热传感器等；（2）核心网格中间件：提供实现网格计算的核心服务，如远程过程管理、资源的协同分配、存储访问、信息安全、服务质量、资源的预定与交易等；（3）用户级网格中间件：提供程序员开发网格应用及用户代理（调度和管理基于全局资源的计算）的高级服务功能，包括语言、类库、应用编程接口、集成开发环境等；（4）网格应用及入口：网格应用指的是利用网格使能语言（如HPC++）及网格工具开发的网格使能应用程序。网格入口提供Web使能的应用服务（即用户可以通过Web接

6、口实现相关任务到远程资源的提交及结果的收集）。网格结构是网格系统的硬件基础，实现的只是资源在物理上的连通，各个资源之间在逻辑上仍然是孤立的。有了网格中间件，才真正实现了广域资源的有效共享。中间件可以屏蔽下层结构的分布性和异构性，向上层的网格应用层提供统一、透明的使用接口。2．3网格的特征1《航空制造技术》，2003年第2期，pp.32-37网格最主要的特征是资源共享（而不是它的规模），由此，网格必须具有的特点是：单一的映像空间，可以屏蔽硬件边界，实现透明的远程资源访问，消除资源孤岛；支持多管理域以及站点自治，

7、保证各资源的相对独立性；支持高效安全与容错，保证所有资源提供方在整个系统中的安全与保密；动态灵活性，保证网格资源的动态扩展及撤出。现在，将Internet与网格做一个系统的比较，可以看出以下几个重要区别：（1）网格是建筑于Internet之上：网格并不是Internet的替代品，而是Internet、高性能计算机、数据源三种技术的有机结合和发展。（2）网格比Internet具有更高性能：网格上有更多高性能计算机，并且网格的体系结构将比Internet更能有效地利用资源，因此网格的计算速度、数据处理速度可以大幅

8、度提高。（3）网格具有Internet所没有的知识生产特性：Internet本身不创造或生产知识，人们都是先把知识用其他方式生产出来以后，再“放到网上”，供用户查找。网格则能根据用户的要求自动地生产知识，在知识生产的过程中，高性能计算机把从数据源得到的原始数据，运行特定的程序加工成知识。（4）网格将比Internet更一体化：为了便于使用，网格不应该像Internet那样，提供几百万个网站，让用户去