云制造環(huán)境下板材余料資源的服務(wù)匹配方法

張世淼，邵宏宇，陳 辰，陳永亮

（天津大學(xué)機(jī)構(gòu)理論與裝備設(shè)計(jì)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300354）

隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的融合，云制造作為一種面向服務(wù)的、高效低耗的智能性網(wǎng)絡(luò)化制造新模式［1］，已成為制造業(yè)發(fā)展的重要方向。國(guó)務(wù)院發(fā)布的《中國(guó)制造2025》提到：“發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的個(gè)性化定制、眾包設(shè)計(jì)、云制造等新型制造模式，推動(dòng)形成基于消費(fèi)需求動(dòng)態(tài)感知的研發(fā)、制造和產(chǎn)業(yè)組織方式?！迸c傳統(tǒng)制造相比，云制造的環(huán)境開(kāi)放，能夠滿足海量用戶的個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)閑置資源的高效共享。

目前，在面向云制造的供應(yīng)鏈流程管控過(guò)程中，存在跨規(guī)模企業(yè)供應(yīng)鏈協(xié)同效率低的問(wèn)題［2］。隨著制造業(yè)的生產(chǎn)模式逐漸向小批量、多種類發(fā)展，很多板材加工類中小企業(yè)因智能化、信息化生產(chǎn)水平較低，極大部分板材余料被當(dāng)作廢料處理，難以再次利用。依托云制造模式的“制造即服務(wù)”思想［3‐4］，通過(guò)云制造平臺(tái)將分布在各地的各類制造資源虛擬化和服務(wù)化，并進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)資源共享。因此，可將板材余料作為重要資源再次融入產(chǎn)品制造周期中，同時(shí)促進(jìn)企業(yè)閑置加工設(shè)備的再次利用。在復(fù)雜的制造需求下，如何針對(duì)板材余料資源建立智能分類方法，對(duì)加工企業(yè)的板材余料和加工設(shè)備資源進(jìn)行最優(yōu)匹配，實(shí)現(xiàn)制造資源的服務(wù)化與高效共享［5‐6］，對(duì)不同規(guī)模企業(yè)的供應(yīng)鏈協(xié)同實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，已成為亟待解決的問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)云制造環(huán)境下資源的服務(wù)匹配問(wèn)題進(jìn)行了研究。例如：李慧芳等［7］采用五元組方法對(duì)制造資源進(jìn)行描述，并根據(jù)服務(wù)類型和狀態(tài)信息，提出了一種智能化的制造云服務(wù)搜索與匹配方法；荊彥臻［8］建立了面向加工能力的服務(wù)描述模型，采用聚類算法對(duì)功能性信息進(jìn)行聚類，提出了基于可拓論的機(jī)械加工云服務(wù)集合選擇方法，提高了服務(wù)匹配效率；孫曉琳［9］針對(duì)云制造環(huán)境下供應(yīng)商的匹配，設(shè)計(jì)了三階段匹配算法，主要包括功能性匹配、QoS（quality of service，服務(wù)質(zhì)量）匹配和綜合信息匹配；Zaremski等［10］對(duì)函數(shù)和模塊兩類軟件庫(kù)組件進(jìn)行定義，提出了一種考慮精確匹配并兼顧不同松弛特征的函數(shù)‐模塊匹配方法；Zapater等［11］采用基于服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)分類的匹配方法，將服務(wù)的匹配程度分為一般匹配、完全匹配等，并對(duì)服務(wù)進(jìn)行歸類；趙金輝等［12］提出了基于QoS的云服務(wù)雙向匹配模型，針對(duì)供需雙方的評(píng)價(jià)信息，利用可變模糊識(shí)別方法對(duì)多指標(biāo)信息的綜合滿意度進(jìn)行計(jì)算；高亞春等［13］提出了一種基于QoS本體的Web服務(wù)選擇方法，將QoS參數(shù)的語(yǔ)義匹配度和數(shù)值匹配度相結(jié)合，利用歸一化算法對(duì)不同類型的QoS參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化；Ahmed等［14］采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了基于QoS的服務(wù)匹配模型；Wang等［15］提出了一種基于多用戶的服務(wù)匹配框架，利用歷史用戶的經(jīng)驗(yàn)QoS值來(lái)預(yù)測(cè)丟失的QoS值，以提供全局最優(yōu)的服務(wù)匹配結(jié)果。

綜上所述，目前對(duì)云制造模式的研究主要集中在服務(wù)提供方為機(jī)加工型企業(yè)時(shí)的資源服務(wù)化、資源組織與資源匹配上，而針對(duì)余料型企業(yè)資源服務(wù)匹配的相關(guān)研究較少。由于余料資源與加工設(shè)備資源不同，現(xiàn)有的資源服務(wù)化、資源組織與資源匹配方法無(wú)法直接應(yīng)用。因此，筆者擬基于板材余料資源的特點(diǎn)［16‐17］，對(duì)云制造環(huán)境下板材余料資源的服務(wù)匹配方法進(jìn)行研究，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行可行性驗(yàn)證。云制造環(huán)境下板材余料資源服務(wù)匹配方法的整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 云制造環(huán)境下板材余料資源服務(wù)匹配方法的整體架構(gòu)Fig.1 Overall architecture of service matching method for surplus sheet material resource in cloud manufacturing environment

1 制造資源服務(wù)化建模

目前，制造資源的本體建模尚沒(méi)有統(tǒng)一的方法，建模對(duì)象、建模目的和建模約束不同時(shí)所采用的建模方法是不同的。在制造資源本體建模方法中，“七步法”最為常用［18］。在“七步法”中，使用頻率最高的工具是Protégé軟件，該軟件通過(guò)樹(shù)形結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)本體的概念和屬性，可以清晰地梳理本體間的知識(shí)體系，創(chuàng)建資源本體模型。

板材加工企業(yè)與其他類型企業(yè)不同，其在擁有加工設(shè)備的同時(shí)還擁有大量的板材余料。與其他制造資源相比，板材余料資源的特殊性在于其形狀和面積較難識(shí)別和計(jì)算。此外，由于板材加工設(shè)備種類和數(shù)量眾多，實(shí)現(xiàn)板材余料及其加工設(shè)備資源的供需匹配成為一大難點(diǎn)。

針對(duì)板材加工企業(yè)制造資源的多樣性和異構(gòu)性，分別建立板材余料資源和板材加工設(shè)備資源的本體模型，并將服務(wù)描述語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為云制造平臺(tái)可識(shí)別的語(yǔ)言，以消除語(yǔ)義信息的不一致。

1.1 板材余料資源本體建模

與其他制造資源相比，板材余料資源除了具有海量性和異構(gòu)性的特點(diǎn)外，其在資源匹配中還具有優(yōu)先性。在資源組織方面，可以使具有類似余料資源的企業(yè)形成服務(wù)集合，對(duì)分散的余料資源進(jìn)行集中使用，以提高滿足用戶需求的能力。

板材加工企業(yè)的訂單種類多且動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，導(dǎo)致板材余料的形狀復(fù)雜多樣且信息分散；同時(shí)，不同加工工藝可能會(huì)導(dǎo)致板材余料的理化屬性和力學(xué)屬性等不同。對(duì)板材余料資源的屬性進(jìn)行分析，構(gòu)建其本體模型，如圖2所示。

圖2 板材余料資源本體模型Fig.2 Ontology model of surplus sheet material resource

為實(shí)現(xiàn)板材余料資源的共享和交互，采用三元組方式來(lái)表示其本體：

式中：O為板材余料資源本體；C為板材余料資源概念集合；Re為板材余料資源概念關(guān)系集合，Re=｛attri‐bute‐of，kind‐of，instance‐of｝，其中“attribute‐of”表示一個(gè)概念是另一個(gè)概念的屬性，“kind‐of”表示2個(gè)概念間存在繼承關(guān)系，“instance‐of”表示概念與實(shí)例的關(guān)系；H為板材余料資源概念間的層次結(jié)構(gòu)。

根據(jù)板材余料資源本體模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立板材余料資源描述模型，表示為：

式中：BA為基本屬性集合，包含板材余料的編號(hào)（ID）、供應(yīng)商編號(hào)（MsID）、材料（Mat）；UA為調(diào)用屬性集合，包含板材余料的形狀（Shape）、面積（Area）、厚度（Thick）、最大有效長(zhǎng)度（RecL）、最大有效寬度（RecW）；CI為注釋信息集合，包含板材余料的數(shù)量（Num）、表面質(zhì)量（有、無(wú)劃痕）（SurCondition）、模型（Model）。

對(duì)于某板材余料資源，可將其描述為：{{ID：MatR001，MsID：MS01，Mat：Q235｝，｛Shape：兩邊平行型，Aera：0.54 m2，Thick：10 mm，RecL：60 mm，RecW：810 mm｝，｛Num：23件，SurCondition：無(wú)，Model：

1.2 板材加工設(shè)備資源本體建模

板材加工設(shè)備分為沖床、剪切板和切割機(jī)三類。對(duì)板材加工設(shè)備的屬性進(jìn)行分析，構(gòu)建其本體模型，如圖3所示。

圖3 板材加工設(shè)備資源本體模型Fig.3 Ontology model of sheet material processing equipment resource

根據(jù)板材加工設(shè)備資源本體模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立板材加工設(shè)備資源描述模型，表示為：

式中：BA為基本屬性集合，包含板材加工設(shè)備的編號(hào)（ID）、供應(yīng)商編號(hào)（MsID）、類型（Type）、型號(hào)（Mdl）和制造商信息（Mfr）；FA為功能屬性集合，包含板材加工設(shè)備的輸入（Input）（即加工設(shè)備所能加工的材料）、輸出（Output）（即加工設(shè)備加工的工件類型和所能達(dá)到的最大加工尺寸）、加工前提（PreC）和預(yù)期結(jié)果（Exp）；SA為狀態(tài)屬性集合，反映板材加工設(shè)備的狀態(tài)，包含空閑、未滿負(fù)荷、滿負(fù)荷和失效等4種狀態(tài)。

對(duì)于某板材加工設(shè)備資源，可將其描述為：{{ID：MauR001，MsID：MS01，Type：切割，Mdl：ROB‐WELD，Mfr：奔騰 激 光}，{Input：不銹鋼、碳素鋼、鎳合金、……，Output：毛坯、直接下料成形件，0.01 mm，3000 mm*1500 mm*150 mm，PreC：需求方提供圖紙及工藝要求，Exp：完成需求方工藝 要 求}，{空 閑}}。

2 板材余料資源的服務(wù)匹配方法

2.1 基于本體語(yǔ)義相似度的制造資源匹配

2.1.1 本體語(yǔ)義相似度計(jì)算

結(jié)合板材余料資源和板材加工設(shè)備資源本體模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用語(yǔ)義相似度算法對(duì)其屬性參數(shù)進(jìn)行匹配?？紤]到屬性參數(shù)對(duì)應(yīng)概念節(jié)點(diǎn)之間的深度和密度，采用權(quán)重分配的方式計(jì)算本體樹(shù)中第k層連接概念路徑的權(quán)重W（k），計(jì)算式為：

則概念間的語(yǔ)義距離D（C1，C2）為：

式中：l為本體樹(shù)中2個(gè)概念間最短路徑的長(zhǎng)度，在本文計(jì)算中取l=1。

在對(duì)板材余料資源與板材加工設(shè)備資源進(jìn)行匹配時(shí)，主要涉及語(yǔ)義型屬性參數(shù)和數(shù)值型屬性參數(shù)的相似度計(jì)算。

1）語(yǔ)義型屬性參數(shù)。

當(dāng)對(duì)板材余料資源的形狀、材料等語(yǔ)義型屬性參數(shù)進(jìn)行匹配時(shí)，其相似度計(jì)算式為：

式中：s(R ，S)為需求集合R與服務(wù)提供方集合S中對(duì)應(yīng)屬性參數(shù)之間的相似度；α為調(diào)節(jié)因子，當(dāng)需求輸出為服務(wù)輸出的父概念時(shí)，α∈(1，2]，其他情況下α=1。

2）數(shù)值型屬性參數(shù)。

當(dāng)對(duì)板材余料的厚度、面積等數(shù)值型屬性參數(shù)進(jìn)行匹配時(shí)，為了避免匹配結(jié)果為厚度、面積過(guò)大的板材余料，在計(jì)算厚度與面積等屬性參數(shù)的相似度時(shí)，加入權(quán)重以控制匹配結(jié)果，計(jì)算式為：

2.1.2 板材余料的服務(wù)集合初選

依據(jù)板材余料在服務(wù)匹配中的優(yōu)先性原則，對(duì)板材余料資源與其加工設(shè)備資源進(jìn)行匹配，初步選定待選服務(wù)集合。首先根據(jù)板材余料的基本屬性進(jìn)行類別篩選，然后計(jì)算板材余料其他屬性參數(shù)的相似度，最后輸出待選服務(wù)集合。

在初選板材余料服務(wù)集合時(shí)，需先定義板材余料與板材加工設(shè)備之間的需求關(guān)系。由于需求包含服務(wù)描述內(nèi)容，基于上文構(gòu)建的板材余料資源和加工設(shè)備資源的描述模型，對(duì)某一具體需求進(jìn)行描述，如表1所示。

表1 某板材余料與板材加工設(shè)備的需求描述Table 1 Demand description of surplus sheet material and sheet processing equipment

步驟1 板材余料類別匹配。

按照板材余料的形狀，將云制造平臺(tái)下板材余料資源分為兩邊平行型、兩邊垂直型、矩形組合型、多邊形、矩形、正方形、圓形、三角形和不規(guī)則型等9種類型，形成9個(gè)資源集合。通過(guò)板材余料形狀的匹配可快速過(guò)濾無(wú)關(guān)資源，提高服務(wù)匹配效率。

輸入：板材余料形狀需求（R.Shape）。

輸出：板材余料資源集合（S'Mat）。

在板材余料資源本體模型中，“形狀”為語(yǔ)義型屬性參數(shù)，利用式（6）計(jì)算其匹配度，若匹配度為1，則輸出該形狀下的板材余料資源集合SMat。

步驟2 板材余料資源其他屬性（主要為材料、面積和厚度）匹配。

輸入：板材余料材料需求（R.Mat）、板材余料面積需求（R.Area）、板材余料厚度需求（R.Thick）、板材余料數(shù)量需求（R.Num）、板材余料表面質(zhì)量需求（R.SurCondition）和匹配度閾值（ωRMat）。

輸出：板材余料資源匹配集合（S'Mat）、板材余料匹配度集合（d）、服務(wù)提供方集合（S1）。

初始狀態(tài)下板材余料資源匹配集合S'Mat=?，d=?，S1=?，板材余料資源其他屬性的匹配流程為：

1）上述板材余料屬性中包含語(yǔ)義型和數(shù)值型屬性參數(shù)，利用式（6）和式（7）計(jì)算需求集合R與板材余料資源集合SMat中各對(duì)應(yīng)屬性參數(shù)的匹配度，R與SMati（i為板材余料資源集合內(nèi)元素的序號(hào)，i=1，2，…，K1）的匹配度di為各屬性參數(shù)匹配度的均值，若di≥ωRMat，則保留板材余料資源集合SMati，即S'Mat=

2）i=i+1，若i≤K1，則轉(zhuǎn)1），否則轉(zhuǎn)3）。

3）算法終止，輸出板材余料資源匹配集合S'Mat、板材余料資源匹配度集合d和服務(wù)提供方集合S1。

2.1.3 板材加工設(shè)備資源匹配

考慮到制造資源與服務(wù)提供方的關(guān)聯(lián)性，基于輸出的服務(wù)提供方集合S1，輸出服務(wù)提供方所擁有的板材加工設(shè)備資源集合SManu。板材加工設(shè)備資源的匹配主要涉及類型、輸入和輸出的匹配。由于需求與服務(wù)可能含有多個(gè)輸入、輸出，當(dāng)且僅當(dāng)需求的每一個(gè)輸入、輸出與資源的輸入、輸出完全匹配時(shí)，需求方與服務(wù)方的板材加工設(shè)備資源信息才是匹配的。

步驟1 板材加工設(shè)備類型與狀態(tài)信息的匹配。

通過(guò)板材加工設(shè)備類型與狀態(tài)信息的匹配，可以快速淘汰無(wú)關(guān)資源。

輸入：板材加工設(shè)備類型需求（R.Type）和匹配度閾值（ωType）。

輸出：板材加工設(shè)備資源匹配集合（S'Manu），類型匹配度集合（dType）。

初始狀態(tài)下S'Manu=?，dType=?，板材加工設(shè)備類型與狀態(tài)信息的匹配流程為：

1）利用式（5）計(jì)算板材加工設(shè)備資源集合SManu內(nèi)設(shè)備類型與需求類型的匹配度dTypej=s(R.Type，Type)。若dTypej≥ωType且加工設(shè)備不處于超負(fù)荷狀態(tài)，則保留設(shè)備資源SManuj（j為板材加工設(shè)備資源集合內(nèi)元素的序號(hào)，j=1，2，…，K2），即S'Manu=

2）j=j+1，若j≤K2，則轉(zhuǎn)1），否則轉(zhuǎn)3）。

3）算法終止，輸出板材加工設(shè)備資源匹配集合S'Manu及對(duì)應(yīng)的服務(wù)匹配度集合d'Type。

步驟2 板材加工設(shè)備的輸入與輸出匹配。

板材加工設(shè)備輸入與輸出匹配的基本思路為：對(duì)需求和上一步驟內(nèi)輸出的板材加工設(shè)備資源匹配集合S'Manu的每一個(gè)輸入與輸出進(jìn)行匹配。假設(shè)板材加工設(shè)備資源輸出有n個(gè)，需求輸出有m個(gè)，當(dāng)m>n時(shí)，需求與服務(wù)無(wú)法匹配；當(dāng)m≤n時(shí)，依據(jù)需求概念相對(duì)資源概念所在的層級(jí)，選用合適的方法計(jì)算其匹配度。同理，對(duì)于需求輸入的匹配，需求輸入有p個(gè)，資源輸入有q個(gè)，當(dāng)p>q時(shí)，需求與服務(wù)不能匹配；當(dāng)p≤q時(shí)，依據(jù)相應(yīng)的公式計(jì)算其匹配度。

輸入：輸入需求（R.Input）、輸出需求（R.Output）和匹配度閾值ωIO。

輸出：板材加工設(shè)備資源匹配集合（S'Manu）、輸入與輸出的匹配相似度集合（dIO）和服務(wù)提供方集合（S2）。

初始狀態(tài)下dIO=?，板材加工設(shè)備的輸入與輸出的匹配流程：

1）當(dāng)m≤n且p≤q時(shí)，逐一計(jì)算板材加工設(shè)備資源匹配集合S'Manu內(nèi)設(shè)備輸入與輸出的匹配度，取二者均值為輸入與輸出匹配度dIOt。若dIOt≥ωIO，則保留該資源，否則將此條資源刪除，dIO={ }dIOt∪dIO。

2）算法終止，輸出板材加工設(shè)備資源匹配集合S'Manu、輸入與輸出匹配度集合dIO和服務(wù)提供方集合S2。

2.2 模糊QoS匹配算法

板材加工企業(yè)的QoS指標(biāo)主要包括價(jià)格、信譽(yù)度、響應(yīng)時(shí)間、物流服務(wù)、排產(chǎn)期以及曾經(jīng)合作情況等6個(gè)指標(biāo)，如圖4所示。

圖4 板材加工企業(yè)的QoS指標(biāo)Fig.4 QoS indicators for sheet material processing enterprises

板材加工企業(yè)的QoS指標(biāo)可表示為：

其中：Pc表示價(jià)格，指用戶付的酬金；Rep表示信譽(yù)度，指用戶對(duì)服務(wù)的評(píng)價(jià)；Tr表示響應(yīng)時(shí)間，指需求從發(fā)布到接收所需的時(shí)間；Cv表示物流服務(wù)，指當(dāng)前定價(jià)下是否提供物流服務(wù)；Sp表示排產(chǎn)期，指接收任務(wù)到執(zhí)行任務(wù)的生產(chǎn)時(shí)間；Co表示曾經(jīng)合作情況，有些用戶更傾向于與合作過(guò)的服務(wù)方再次合作，以達(dá)成長(zhǎng)期的戰(zhàn)略合作。

但是，某些評(píng)價(jià)指標(biāo)很難定量描述，例如信譽(yù)度常采用“高”“低”“一般”等自然語(yǔ)言來(lái)描述，為模糊語(yǔ)言［19］；此外，用戶對(duì)QoS往往有不同的偏好［20‐21］，匹配結(jié)果不一定滿足用戶需求。因此，采用三角模糊數(shù)將模糊語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為數(shù)值進(jìn)行定量描述；此外，為滿足用戶個(gè)性化需求，在計(jì)算QoS時(shí)引入用戶偏好P和三角模糊數(shù)μ(x)。

式中：lL為模糊下限；uL為模糊上限；h為模糊數(shù)在模糊區(qū)間內(nèi)可能性最大的值，lL≤h≤uL。

對(duì)于一個(gè)給定論域M上的模糊集，總存在一個(gè)數(shù)使得μ(x)∈[ ]0，1。將各類Qos指標(biāo)的描述語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為三角模糊數(shù)，如表2所示。

表2 Qos指標(biāo)的描述語(yǔ)言與三角模糊數(shù)對(duì)照表Table 2 Comparison table of QoS index description lan‐guage and triangular fuzzy number

基于三角模糊數(shù)，QoS的計(jì)算步驟為：

1）QoS矩陣Q中每一行代表某一服務(wù)提供方的QoS指標(biāo)，每一列代表各企業(yè)QoS指標(biāo)的對(duì)比。對(duì)各QoS指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理后得到Q'，然后提取最優(yōu)QoS指標(biāo)，得到矩陣B=[b1b2…b6]。

2）引入用戶偏好，計(jì)算Q'與B中每一列的相似度。由于矩陣內(nèi)元素為三角模糊數(shù)，選用三角模糊數(shù)歐幾里得貼近度進(jìn)行計(jì)算，為：

式中：Pg為用戶偏好；x'fg為QoS歸一化矩陣Q'中的元素。

3）依照Q'與B中對(duì)應(yīng)元素的匹配度，對(duì)集合S進(jìn)行排序，返回排序后的最終輸出集合S'。

3 實(shí)例仿真

以表1為需求信息的輸入來(lái)源，利用6家企業(yè)的20條板材余料資源與20條板材加工設(shè)備資源信息進(jìn)行服務(wù)匹配，以驗(yàn)證本文方法的可行性。板材余料資源和板材加工設(shè)備資源信息分別如表3和表4所示。

表3 板材余料資源信息Table 3 Surplus sheet material resource information

表4 板材加工設(shè)備資源信息Table 4 Sheet material processing equipment resource information

3.1 基于板材余料特征的服務(wù)集合初選階段

依據(jù)板材余料形狀的本體結(jié)構(gòu)，計(jì)算各形狀匹配度。通過(guò)計(jì)算可得，9種板材余料形狀的匹配度如表5所示。

表5 板材余料形狀的匹配度Table 5 Matching degree of shapes of surplus plate material

依據(jù)圖5所示的板材余料資源材料的本體結(jié)構(gòu)，計(jì)算板材余料資源各屬性參數(shù)的匹配度及其綜合匹配度，結(jié)果如表6所示。

圖5 板材余料材料的本體結(jié)構(gòu)Fig.5 Ontology structure of material of surplus sheet material

根據(jù)表6結(jié)果，通過(guò)計(jì)算，輸出的結(jié)果為：

表6 板材余料資源的匹配度Table 6 Matching degree of surplus sheet material resource

3.2 板材加工設(shè)備資源匹配階段

根據(jù)計(jì)算得到的S1，導(dǎo)出板材加工設(shè)備資源集合SManu。首先，淘汰狀態(tài)為滿負(fù)荷的板材加工設(shè)備ManuR04和ManuR14；然后，計(jì)算板材加工設(shè)備形狀與需求形狀的匹配度。板材加工設(shè)備類型的本體結(jié)構(gòu)如圖6所示，其匹配度計(jì)算結(jié)果如表7所示。

圖6 板材加工設(shè)備類型的本體結(jié)構(gòu)Fig.6 Ontology structure of type of sheet material processing equipment

根據(jù)表7結(jié)果，通過(guò)計(jì)算可得：

表7 板材加工設(shè)備類型的匹配度Table 7 Matching degree of type of sheet material pro‐cessing equipment

然后對(duì)S'Manu進(jìn)行服務(wù)輸入與輸出匹配，結(jié)果如表8所示。

表8 板材加工設(shè)備輸入與輸出的匹配度Table 8 Matching degree of input and output of sheet material processing equipment

通過(guò)計(jì)算，輸出的結(jié)果為：

3.3 模糊QoS匹配過(guò)程

根據(jù)上文的模糊QoS匹配算法，輸入：S={MS01，MS02，MS04，MS05} ，P={0.2，0.1，0.1，0.2，0.3，0. 1 }，輸出：依據(jù)QoS匹配排序的服務(wù)提供方集合S。'4家供應(yīng)商的QoS指標(biāo)如表9所示。

根據(jù)表9結(jié)果，對(duì)各板材加工企業(yè)的QoS指標(biāo)進(jìn)行三角模糊化并建立矩陣Q：

表9 4家供應(yīng)商的QoS指標(biāo)Table 9 QoS index of four suppliers

利用式（9）對(duì)Q進(jìn)行歸一化處理，得到Q'：

得：

利用式（10）計(jì)算Q'與B對(duì)應(yīng)列的匹配度，最終得到供應(yīng)商排序結(jié)果為：

則滿足需求的板材余料資源與板材加工設(shè)備資源集合為：

經(jīng)過(guò)匹配計(jì)算后，得到了需求與每條資源間的匹配度，在眾多資源中匹配出4家供應(yīng)商的6條板材余料資源與5條加工設(shè)備資源可滿足需求，并通過(guò)模糊QoS匹配算法對(duì)4家供應(yīng)商進(jìn)行了排序，驗(yàn)證了該匹配方法的可行性。

4 結(jié) 論

針對(duì)板材加工行業(yè)內(nèi)板材余料浪費(fèi)嚴(yán)重且再利用困難的問(wèn)題，依托云制造技術(shù)，將板材余料作為制造資源接入云制造平臺(tái)，從知識(shí)領(lǐng)域?qū)用鎸?duì)板材余料和板材加工設(shè)備資源進(jìn)行本體建模，提出了一種基于語(yǔ)義相似度算法同時(shí)融入QoS信息的分層次資源描述模型。先通過(guò)語(yǔ)義相似度算法對(duì)板材余料和板材加工設(shè)備的各個(gè)屬性參數(shù)進(jìn)行匹配，得到初選服務(wù)集合；再通過(guò)模糊QoS匹配算法對(duì)用戶需求進(jìn)行匹配，得到優(yōu)選服務(wù)集合；最后，結(jié)合實(shí)例驗(yàn)證了該方法的可行性。

本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括以下2個(gè)方面：1）資源服務(wù)化。本文通過(guò)構(gòu)建資源本體模型，提出了一種基于語(yǔ)義相似度算法同時(shí)融入QoS信息的分層信息模型，對(duì)余料資源進(jìn)行匹配。2）資源共享化。搭建了一個(gè)制造能力與資源高度共享且用戶可按需調(diào)用的制造體系。余料被作為廢物處理時(shí)，其價(jià)格往往只有原價(jià)格的1?5，傳統(tǒng)的資源匹配方法因訂單的零散性、行業(yè)區(qū)域的分散性等原因而導(dǎo)致匹配效率很低。本文所提出的方法可為企業(yè)余料資源的再利用提供指導(dǎo)，促使余料資源信息在行業(yè)內(nèi)高度共享，在提高資源利用率的同時(shí)大大降低了成本。