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1、摘要：基于网络化制造的物流资源管理需要解决不同组织间分布、异构的物流资源间的共享和协同问题，网格技术作为一种信息技术，为此提供了解决方案。文章分析了网络化制造环境 下物流资源管理的基本特点，论文发表对一般网格环境与网络化制造环境下的物流资源管理进行了比较，提出了基于网络化制造的物流网格体系的总体结构，并分别从资源提供层、网格中间件和资源应用层三个层面阐述了实现物流资源网格化管理的内容和关键技术。关键词：网络化制造；网格；网格化管理；物流网格体系0引言经济全球化发展和信息技术的进步，使得制造业发展逐步出现网络化、全球化、虚拟化的新趋势和新特点1。实施网络化制造的目的是通过制造企业间的协同，将分散
2、在不同区域、不同企业、组织和个体中的各类资源有效地组织起来，形成一个制造网络，通过制造网络使用户能够方便地获得各种制造服务，并在制造网络的支持下方便地形成面向特定企业制造需求的 专业化应用系统，实现企业间的商务协同、设计协同、制造协同和供应链协同2。作为网络化制造的支撑环境，其物流系统呈现不同的特征，如何解决分布物流资源的集成管 理成为十分关键的问题。网格是基于互联网的一种新兴的信息技术，它应用于计算机网络之中，通过一定的资源管理体系和资源调度方法，实现对网络中各类资源的全面共享，使得网络中的个体用户能轻松获得网络的整体能力。由于网格的根本目的就在于 “在动态变化的各个虚拟机构间共享资源和协同
3、解决问题”3,因此将网格技术与网格化管理的思想引入物流系统的规划与管理当中显得很有意义。1网格网格(Grid)的概念来源于电力网格，其用意就是希望网络上各类资源能够像电力一样，接上电源就能使用，而不用去关心是谁、 如何提供的这些服务。 具体而言，网格就是通过一定的技 术和协议构建的体系，将整个互联网的资源整合在一起 ，形成一台面向每个用户的虚拟超级 计算机，做到“在非集中控制的环境中协同使用资源；使用标准的、开放的和通用的协议和接口；为用户提供非平凡的服务”4。网格体系结构是整个网格构建的基础和骨架，它反映了网格的基本组成与功能。主要的网格体系结构有两种：五层沙漏架构体系和 “开放式网格服务架
4、构(OGSA)'。其中，五层沙漏结构 体系将网格分为五个层次，以协议为中心，通过协议实现资源的共享和互操作性。开放式网格服务构建则是以服务为中心的服务结构。所谓服务就是对资源的封装，即把计算资源、存储资源、网络资源等一切网格实体均抽象为服务，并通过对服务的共享来实现对资源的共享。与基于协议的五层沙漏结构相比，这样的体系结构具有更好的一致性、动态性和灵活性。也 正是由于OGSA勺出现，使网格应用从科学技术领域转移到了工商业领域。2网络化制造下的物流系统基于网络化制造模式的现代物流系统是适应制造网络的要求发展起来的，由多个组织和各类物流资源通过相互联系，有机结合而形成的综合服务体系。组织间
5、的协同为物流系统的运行 提供组织保障，不同物流资源的共享则提供了物流网络运作的物理保障。与网格环境相比较基于网络化制造模式的现代物流网络环境存在着很多的相似性，这些相似性主要表现在三个方面：首先，解决分布、异构资源的共享问题是网格与物流网络同样需要解决的核心问题。物流业 务本身的特点就是涉及多个环节性和跨越不同地域，其特性决定了物流网络中的资源必然是分布和异构的，而网络化制造的环境使得这一特点更为突出。为了提供满足网络化制造需求 的物流服务，需要将制造网络中分散的资源有机的联系起来，实现资源的共享和高效率的使用。在这一点上，网格的资源管理体系和技术方法提供了很好的借鉴作用。其次 , 与网格一样
6、, 物流网络需要解决多个独立、自治的组织间协同的问题。在网络化制造环境下 , 物流系统往往不是由单一组织构建的集中控制系统, 而是由多个组织联合起来形成的网络联盟。因此, 与网格环境一样, 物流网络中的资源存在自治性和多重管理性, 这往往造成对资源使用的目标不一致, 多种资源的协同无法完成等问题。而且, 与虚拟的网格世界不同,现实的经济市场环境中, 如何解决网络组织的协同问题显得更为重要和复杂。事实上 , 在这一方面, 反倒是网格借鉴了经济管理领域的知识, 比如网格资源调度中一类典型的模型称之为市场经济模型, 就借用了完全竞争市场理论来解决网格资源的合理调度。第三, 应对动态变化、保证服务一致
7、性也是网格与物流网络同样需要关注的问题。动态性是网络化制造的基本特征, 由此形成的物流服务呈现需求的多样性, 物流资源供给的不确定性等特点 , 网络中物流资源的加入与退出等都需要物流网络做出及时的应对。保证服务的一致性则是应对动态性需要实现的目标, 即不论网络内部发生如何的变化, 都应当保证为用户提供一致的服务水平。3 物流网格体系由于基于网络化制造的物流系统与网格的相似性, 可以基于网格的构建模式, 构建物流网格体系, 并借鉴网格资源管理的相关技术和方法实现物流网格的合理运行。借鉴一般网格体系结构, 本文提出了基于物流网络资源共享的物流网格体系结构，从下而上分别包括资源提供、网格中间件和资源
8、使用三个层面的内容。(1) 资源提供资源构造层主要目的是构建物流资源节点, 实现对于分布、异构物流资源的一致性描述, 并向更高层 ( 资源网格层、信息网格层)提供访问和使用节点资源的接口和协议。网格中的物流节点拥有对于本地资源的直接控制权, 并允许网格通过一定的使用协议调用。节点的概念不仅限于一个单一组织或企业的概念, 某个单一组织中的部分物流资源或者几个组织联合构成的物流资源域均可以被构建为一个网格中的资源节点。资源节点具备动态性, 即通过一定的认证可以实现新资源节点的加入和旧的资源节点的退出, 这样能够实现物流网格的开放性、柔性和敏捷性。对物流网格节点资源的描述和资源使用协议的制定是资源提
9、供层需要解决的核心问题。节点内部的资源描述不是简单的提供诸如运输车队大小, 仓储面积等等信息, 而是通过将节点内部的可以集中控制的资源进行组合和封装, 为网格体系提供能够反应其物流服务能力的类型和大小的信息, 以使得网格系统能够更好的识别和使用。资源使用协议的目的在于提供对于网格中单一资源的使用和控制机制, 明确资源使用的权限和相关的利益风险问题, 解决资源的多重管理性问题。(2) 网格中间件网格中间件是实现物流网格功能的核心层, 其目的在于屏蔽下层分布式资源的分布性和异构性 , 有效实现资源的共享和协同, 并向上层提供统一、透明的服务接口。网格中间件从下到上包括资源网格、信息资源网格和服务网
10、格三个层面。1) 资源网格资源网格层实现基于单一任务的资源共享, 其主要功能就是完成与局部资源的协商, 获取资源的使用控制权, 并进行资源调度。资源调度属于运作层面的内容, 即在基于网格结构和网格协议的基础上, 实现资源的合理使用和控制。首先资源网格层接受上层服务网格分配的单一任务 , 然后分析完成任务需要的各类资源, 并通过与下层接口搜寻可用资源并进行匹配和调用 , 在资源使用过程中进行监控保证任务的顺利完成, 任务完成之后将资源释放以供其它任务使用。上述流程中资源的匹配是实现资源优化共享的关键, 通常合理的资源匹配需要综合考虑使用效率、使用费用、可靠性等多方面的目标, 因此如何设计资源匹配
11、的优化方法是十分值得研究的地方，这方面网格资源调度提出了很多的优化算法可以借鉴，如精确调度、多准则和元启发式等5。2)服务网格服务网格层是物流网格系统中的核心组成部分，它负责为系统所有的用户提供物流服务整体解决方案，并基于所有的服务进行全局任务的分派和协调，从全局的角度考虑资源的综合运用和整个系统的运行效率。服务网格层不关心单个资源的管理，关心的是局的状态和跨域的交互行为，它描述资源的共性，而不涉及其具体特征。服务网格的核心任务是实现多任务的协 同，尤其需要解决单个任务完成效率和整体系统性能之间的多目标协调。3)信息资源网格信息资源层是物流网格实现的辅助层，其目的是为整个网格体系中的各个层次提
12、供有用的信息服务，主要功能包括收集信息，分析整理信息等。信息资源网格的构建需要基于信息基础设 施的完善，并能够提供方便的信息访问界面。(3)资源应用应用层联结最终物流客户与物流网格，其主要功能包括：负责建立用户访问的友好界面，向用户提供可供使用的服务,将用户的需求向服务网格提交等。论文发表应用层需要屏蔽下层资源使用的具体特征，使用户无需关注完成服务的各个环节，为用户提供一个综合整体的物流服务方案。4结论网格技术的提出不但能够实现虚拟网络世界中的信息资源共享，同时也给现实市场经济中网络组织之间实现更好的合作和协同提供了借鉴。现代网络化制造系统正是由多个组织形成的网络联盟，由于具有与网格十分相似的
13、背景环境，因此将网格协同的思想和网格资源共享的管理技术引入当中，构建现实世界的物流网格，对于提高物流资源的利用率，为网络化制造提 供更好的服务平台具有重要的意义。本文借鉴网格的研究内容，提出了网络化制造环境下的现代物流网格基本体系，但是对于真正实现物流网络网格化的管理还有很多的关键技术问题 需要解决，更为重要的是，如何通过设计合理的机制和协议来实现网格协同共享的思想和精 神是物流网格得以成功的关键。参考文献1顾新建，徐向宏，陈子辰.网络化制造范式和我国的网络化制造战略J.中国工业经济，2001, 1: 30-34.2陈延寿，宋萍萍.制造网格概论 J.中国管理信息化，2006, 9(7): 33
14、-36.3 Ian Foster, Carl Kesselman Steven Tuecke. The Anatomy of the Grid Enabling Scalable Virtual Organizations J. International Journal of Supercomputer Applications, 2001, 15 (3):200-222.4 Ian Foster. What is the Grid? A Three Point Check-list J. GRIDToday, 2002(7): 20-27.5何琨，赵勇.网格资源管理与调度研究综述J.武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2005, 4: 1-5.6 JarekN, JenniferM, JanW. Grid Resource Management-State of the Art and Future Trends M. Norwell Kluwer Academic Publishers, 2004.