专利名称：一种基于动态规划的语义服务组合方法
技术领域：
本发明涉及网络化制造服务的组合技术领域，具体为一种基于动态规划的语义服务组合方法。
背景技术：
服务组合是构建网络化制造环境中的业务流程，实现制造资源按需分配的有效途径。现有服务组合技术可归纳为两大类。一种是基于工作流的方法，使用与经典工作流建模方法相类似的模型来描述组合服务，实现简单，但是要求事先知道流程的具体结构以及流程中每个活动要求实现的功能与目的，从工作流业务模型到服务环境的映射只能进行静态的转换，流程运行的自动化和动态调整程度不高。另一类是基于人工智能方法，利用本体对Web服务的输入输出参数、前提和结果等进行语义标注及业务过程建模，通过形式化的推理来得实现Web服务的自动匹配，得到服务的组合序列，但是该方法的复杂度较高，纯粹依赖计算机自动进行Web服务的组合在目前还尚未成熟。
发明内容
要解决的技术问题为了克服上述各种方法的缺点，提高网络化制造环境下服务组合及优选过程的自动化程度，本发明将工作流与语义Web服务技术优势相结合，提出一种基于动态规划的语义服务组合方法，从封装为语义服务的制造资源中准确、动态生成满足用户需求并且质量最优的组合方案，有利于合理配置资源，提高其利用效率，对于网络化制造模式的应用实施具有意义。技术方案为避免现有技术造成的组合方案生成方式的实效性、灵活性不足，实现制造任务需求和语义服务之间的按需分配，本发明采用动态绑定模式。在制造业务流程建模中并不绑定具体的服务，执行一个制造任务时，首先通过工作流引擎将制造业务流程模型进行分解，提取每一个活动节点的需求，然后过服务发现匹配过程获取满足该活动的所有服务，最后根据一定策略从每个挑选合适的候选服务生成服务组合方案，实现将具体的语义服务映射到任务上。由于每个制造活动都有多个候选服务与之匹配，这就产生了全局优化选取最优语义服务组合方案问题。虽然枚举计算可以穷举所有可能方案，但随着问题规模的扩大、活动数目或候选服务数目的增多，将会产生组合爆炸。因此，本发明将服务组合方案的生成转化为一个动态演化、多阶段的决策过程，即将整个服务组合过程分为若干个互相联系的阶段，在每个阶段都需要做出服务选择决策，并且上一个阶段的服务确定后，会对下一个阶段服务选择决策产生影响。本发明的目标就是在各阶段允许的决策范围内，选择一个最优决策序列，在预定的约束下达到最佳组合服务质量。因此，本发明利用动态规划方法在保持服务间数据语义依赖关系的前提下，求解出全局服务质量(Quality of Service,QoS)最优的服务组合方案。本发明的技术方案为:所述一种基于动态规划的语义服务组合方法，其特征在于:采用以下步骤组成:步骤1:将包含有η-1个制造活动的组合方案按照制造过程分为η个制造活动节点Vi,其中i = {O,…，Iihvci代表开始节点，Vn代表结束节点；根据服务发现匹配过程,得到每个制造活动节点对应的满足其功能要求的候选服务，其中候选服务^表示制造活动节点Vi对应的第j个候选服务；每个制造活动节点对应的满足其功能要求的候选服务组成该制造活动节点的初始状态集合，其中对于初始状态集合Ui,且f/,= {i,l) \ 表示制造活动节点Vi有m个满足其功能要求的候选服务；步骤2:计算制造活动节点的候选服务与后继相邻制造活动节点的候选服务之间的数据依赖关系，并确定制造活动节点的候选服务对应的有效后继服务集合:其中对于制造活动节点Vi的第j个候选服务广>，采用以下步骤得到的有效后继服务集合:步骤2.1:取制造活动节点vi+1对应初始状态集合Ui+1中的元素，计算描述^ 1输出参数的概念C1与描述s(+/输入参数的概念C2之间的语义相似度Sem(Cl，c2):
权利要求
1.一种基于动态规划的语义服务组合方法，其特征在于:采用以下步骤: 步骤1:将包含有η-1个制造活动的组合方案按照制造过程分为η个制造活动节点Vi,其中i = {O,…，n}, Vtl代表开始节点，Vn代表结束节点；根据服务发现匹配过程，得到每个制造活动节点对应的满足其功能要求的候选服务，其中候选服务^1^表示制造活动节点Vi对应的第j个候选服务；每个制造活动节点对应的满足其功能要求的候选服务组成该制造活动节点的初始状态集合，其中对于初始状态集合Ui,且G =表示制造活动节点Vi有m个满足其功能要求的候选服务； 步骤2:计算制造活动节点的候选服务与后继相邻制造活动节点的候选服务之间的数据依赖关系，并确定制造活动节点的候选服务对应的有效后继服务集合:其中对于制造活动节点V1的第j个候选服务、，采用以下步骤得到的有效后继服务集合: 步骤2.1:取制造活动节点vi+1对应初始状态集合Ui+1中的元素，计算描述亡》输出参数的概念C1与描述输入参数的概念C2之间的语义相似度Sem(C1, C2):
全文摘要
本发明提出一种基于动态规划的语义服务组合方法，首先通过工作流引擎将制造业务流程模型进行分解，提取每一个活动节点的需求，然后过服务发现匹配过程获取满足该活动的所有服务，最后根据一定策略从每个挑选合适的候选服务生成服务组合方案，实现将具体的语义服务映射到任务上。结合网络化制造模式特点，采用工作流模型描述的制造业务过程，将语义服务组合方案的生成过程转化为一个动态演化、多阶段决策过程，以服务间数据语义关系为约束，以组合方案综合质量为优化目标，利用动态规划方法生成全局最优的组合方案。该方法易于确定全局最优解，节省了计算量，有助于为用户提供丰富的组合方案结果，提高组合方案的可执行性和组合过程的自动化程度。
文档编号G05B13/04GK103149840SQ201310041818
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月1日 优先权日2013年2月1日
发明者王明微, 周竞涛 申请人:西北工业大学