一种基于子图同构的制造服务供需匹配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于子图同构的制造服务供需匹配方法，包括以下步骤：步骤一：构建制造服务供需匹配问题描述模型，包括制造服务MS、制造任务MT；步骤二：构建制造服务供需匹配模型；步骤三：构建约束条件，包括：服务范围约束、服务唯一性约束、服务关系约束和服务属性约束；步骤四：制定制造服务供需匹配策略，包括服务优先匹配和任务优先匹配；步骤五：结合所述制造服务供需匹配模型和约束条件，采用VF2算法，基于子图同构求解制造服务供需匹配模型，并将匹配结果映射为服务子图和任务子图的子图匹配集合。本发明专利技术以多个节点组成的复合服务（或任务）为单位进行匹配，提高了匹配精度和匹配效率。匹配效率。匹配效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于子图同构的制造服务供需匹配方法


[0001]本专利技术涉及服务型制造领域，尤其涉及一种基于子图同构的制造服务供需匹配方法。

技术介绍

[0002]区别于其他先进制造模式，服务型制造解决的核心的问题是基于云平台对制造资源和需求进行组合优化配置，从而实现资源高效共享和协作。而随着云平台受到越来越多的关注，制造资源数量越来越大，如何将发布的海量制造资源和需求进行匹配，即制造服务供需匹配(Manufacturing Service Supply Demand Matching, MS
‑
SDM)，是决定平台能否高效运行的关键问题。
[0003]制造服务供需匹配问题具体而言是指制造服务（供给）和任务（需求）之间的映射关系。在映射过程中包含了识别服务和任务分别是什么，以及哪些服务可以对应的满足哪些任务的需求。其中，“供”是指资源供应方发布到云平台上的制造资源，被云平台服务化封装后形成的制造服务，该制造服务根据发布的制造资源的具体内容，可以是单个的制造服务，也可以是包含多个服务的服务组合。“需”是指服务需求方发布到云平台上的制造任务，该制造任务根据发布方的需求，可以是单个的制造任务，也可以是包含多个任务的复杂任务组合。匹配的目标是为任务或服务寻找一个满足该任务或服务要求的制造服务或任务。简单来说，匹配到的制造服务或任务中应至少有一部分和任务或服务中的结构和节点集合相同。匹配的内容包括单个服务与任务的匹配（节点匹配），以及多个任务和多个服务之间结构的匹配（结构匹配）。
[0004]现有的相关研究主要有两种方式：以关键词匹配为代表的单个服务匹配，即节点匹配；以及在单个服务匹配基础上的复合服务匹配，即将多个匹配到的服务节点进行服务组合。然而上述两种匹配方式不能识别相似关键词间的歧义，从而给出错误的匹配结果。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于子图同构的制造服务供需匹配方法，具体技术方案如下：
[0006]一种基于子图同构的制造服务供需匹配方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：构建制造服务供需匹配问题描述模型，包括制造服务MS的数学模型和制造任务MT的数学模型；
[0008]步骤二：构建制造服务供需匹配模型，其表达式如下：
[0009]；
[0010]式中，均表示任务节点，表示任务节点的集合，表示任务节点之间边的集合，表示服务节点的集合，表示服务节点之间边的集合；表示任务节点的标签集合，表示服务节点的标签集合；表示MS和MT中的节点对应关系，若任务节点，则表示任务节点对应的中的服务节点，表示任务节点对应的中的服务节点之间的边；
[0011]步骤三：构建约束条件，所述约束条件包括：服务范围约束、服务唯一性约束、服务关系约束和服务属性约束；
[0012]步骤四：制定制造服务供需匹配策略，包括服务优先匹配和任务优先匹配；提取出MS中的节点集和对应的标签集，构建服务子图集合，；提取出MT中的节点集和对应的标签集，构建任务子图集合，；对于服务优先匹配，将赋值为目标图，赋值为查询图；对于任务优先匹配，将赋值为查询图，赋值为目标图；
[0013]步骤五：结合所述制造服务供需匹配模型和约束条件，采用VF2算法，基于子图同构求解制造服务供需匹配模型，并将匹配结果映射为服务子图和任务子图的子图匹配集合。
[0014]进一步地，所述步骤一的具体操作如下：
[0015]制造服务MS的数学模型表达式如下：
[0016]；
[0017]；
[0018]；
[0019]式中， p为服务节点的数量，均表示服务节点，表示服务节点i的标签，表示服务节点之间边的标签；以表示服务节点的标签集合；边集合中设置了三个值（
‑
1,0,1）来标记边的方向，并在模型中以边的标签的形式表示，服务节点的边的标签集合为；若，则表示服务节点之间的边是反向的，若，则表示服务节点之间的边是正向的，若，则表示服务节点之间没有连接边；
[0020]制造任务MT的数学模型表达式如下：
[0021]；
[0022]；
[0023]；
[0024]式中， q为任务节点的数量，表示任务节点j的标签，表示任务节点之间边的标签；以表示任务节点的标签集合；边集合中设置了三个值（
‑
1,0,1）来标记边的方向，并在模型中以边的标签的形式表示，以
表示任务节点的边的标签集合；若，则表示任务节点之间的边是反向的，若，则表示任务节点之间的边是正向的，若，则表示任务节点之间没有连接边。
[0025]进一步地，所述步骤三中，当需要为制造任务匹配一个满足该任务需求的制造服务时，所需满足的服务范围约束的表达式如下：
[0026]；
[0027]式中，服务节点的集合中任一节点和任务节点的集合中任一节点配对，这样成对的服务任务节点构成了集合；
[0028]服务唯一性约束的表达式如下：
[0029]；
[0030]服务关系约束的表达式如下：
[0031]；
[0032]服务属性约束的表达式如下：
[0033]；
[0034]式中，表示服务节点对应的标签函数的映射关系，表示任务节点对应的标签函数的映射关系；表示服务节点之间的边对应的标签函数的映射关系，表示任务节点之间的边对应的标签函数的映射关系。
[0035]进一步地，所述步骤三中，当需要为制造服务匹配一个满足该服务需求的制造任务时，所需满足的服务范围约束的表达式如下：
[0036]；
[0037]式中，均表示服务节点，表示MT和MS中的节点对应关系；
[0038]服务唯一性约束的表达式如下：
[0039]；
[0040]服务关系约束的表达式如下：
[0041]；
[0042]服务属性约束的表达式如下：
[0043]；
[0044]式中，表示服务节点对应的标签函数的映射关系，表示任务节点对应的标签函数的映射关系；表示服务节点之间的边对应的标签函数的映射关系，表示任务节点之间的边对应的标签函数的映射关系。
[0045]进一步地，所述步骤五具体通过如下子步骤实现：
[0046]（1）初始化MS和MT参数，生成服务子图集合和任务子图集合；
[0047]（2）根据输入的制造服务供需匹配策略，将优先匹配项赋值为查询图，被用于匹
配的对象赋值为目标图；
[0048]（3）判断目标图和查询图是否满足，若满足，则继续进行下一步；若不满足，则认为无法达成制造服务供需匹配，结束匹配；
[0049]（4）采用VF2算法，基于子图同构求解制造服务供需匹配模型；
[0050]（5）根据步骤（2）中的制造服务供需匹配策略，将匹配结果映射为服务子图集合和任务子图集合的子图匹配集合，。
[0051]进一步地，所述步骤（4）中，定义映射；表示M(s)中属于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于子图同构的制造服务供需匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构建制造服务供需匹配问题描述模型，包括制造服务MS的数学模型和制造任务MT的数学模型；步骤二：构建制造服务供需匹配模型，其表达式如下：式中，t
j
、t
j
′
均表示任务节点，T
T
表示任务节点的集合，E
T
表示任务节点之间边的集合，S
S
表示服务节点的集合，E
S
表示服务节点之间边的集合；L
T
表示任务节点的标签集合，L
S
表示服务节点的标签集合；f：T
T
→
S
S
表示MS和MT中的节点对应关系，若任务节点t
j
，t
j
′
∈T
T
，则f(t
j
)，f(t
j
′
)∈S
S
表示任务节点t
j
、t
j
′
对应的S
S
中的服务节点，(f(t
j
)，f(t
j
′
))∈E
S
表示任务节点t
j
、t
j
′
对应的S
S
中的服务节点之间的边；步骤三：构建约束条件，所述约束条件包括：服务范围约束、服务唯一性约束、服务关系约束和服务属性约束；步骤四：制定制造服务供需匹配策略，包括服务优先匹配和任务优先匹配；提取出MS中的节点集V
S
和对应的标签集，构建服务子图集合G
S
，G
S
＝＜V
S
，E
S
＞；提取出MT中的节点集V
T
和对应的标签集，构建任务子图集合G
T
，G
T
＝＜V
T
，E
T
＞；对于服务优先匹配，将G
T
赋值为目标图G1＝(V1，E1)，G
S
赋值为查询图G2＝(V2，E2)；对于任务优先匹配，将G
T
赋值为查询图G2，G
S
赋值为目标图G1；步骤五：结合所述制造服务供需匹配模型和约束条件，采用VF2算法，基于子图同构求解制造服务供需匹配模型，并将匹配结果映射为服务子图和任务子图的子图匹配集合。2.根据权利要求1所述的基于子图同构的制造服务供需匹配方法，其特征在于，所述步骤一的具体操作如下：制造服务MS的数学模型表达式如下：MS＝＜S
S
，E
S
＞；＞；式中，p为服务节点的数量，s
i
、s
i
′
均表示服务节点，表示服务节点i的标签，表示服务节点s
i
、s
i
′
之间边ii
′
的标签；以表示服务节点的标签集合；边集合E
S
中设置了三个值(
‑
1，0，1)来标记边的方向，并在模型中以边的标签的形式表示，服务节点的边的标签集合为若则表示服务节点s
i
、s
i
′
之间的边是反向的，若则表示服务节点s
i
、s
i
′
之间的边是正向的，若则表示服务节点s
i
、s
i
′
之间没有连接边；制造任务MT的数学模型表达式如下：
MT＝＜T
T
，E
T
＞；＞；式中，q为任务节点的数量，表示任务节点j的标签，表示任务节点t
j
、t
j
′
之间边jj
’
的标签；以表示任务节点的标签集合；边集合E
T
中设置了三个值(
‑
1，0，1)来标记边的方向，并在模型中以边的标签的形式表示，以表示任务节点的边的标签集合；若则表示任务节点t
j
、t
j
′
之间的边是反向的，若则表示任务节点t
j
、t
j
′
之间的边是正向的，若则表示任务节点t
j
、t
j
′
之间没有连接边。3.根据权利要求1所述的基于子图同构的制造服务供需匹配方法，其特征在于，所述步骤三中，当需要为制造任务匹配一个满足该任务需求的制造服务时，所需满足的服务范围约束的表达式如下：式中，服务节点的集合S
S
中任一节点和任务节点的集合T
T
中任一节点配对，这样成对的服务任务节点构成了集合服务唯一性约束的表达式如下：服务关系约束的表达式如下：服务属性约束的表达式如下：式中，表示服务节点对应的标签函数的映射关系，表示任务节点对应的标签函数的映射关系；表示服务节点之间的边对应的标签函数的映射关系，表示任务节点之间的边对应的标签函数的映射关系。4.根据权利要求1所述的基于子图同构的制造服务供需匹配方法，其特征在于，所述步骤三中，当需要为制造服务匹配一个满足该服务需求的制造任务时，所需满足的服务范围约束的表达式如下：式中，s
i
、s
i
′
均表示服务节点，f
‑1：S
S
→
T<...

【专利技术属性】
技术研发人员：白洁，王柏村，谢海波，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学高端装备研究院，
类型：发明
国别省市：