熔覆技术

本文从大型设备检修实际案例进行了激光熔覆技术的介绍，对同类型的设备检修有着较强的借鉴作用。

In this paper, the laser cladding technology introduced from the maintenance of large equipment case, has a strong reference to the maintenance of the same type.

关键词：汽轮机；激光熔覆

中图分类号：TK26 文献标识码：A

一、前言

唐钢炼铁厂10#汽轮发电机组由于调速汽门不严，打闸停机后，调速汽门仍有蒸汽进入机组，致使转速上升，最高到4900rpm，不得不破坏真空，迅速关闭主汽门，才能将转速降下而停机。如果不及时破坏真空，转速将失去控制，严重的将造成飞车等严重设备事故。同时，机组启机时调速系统基本失去作用，转速无法控制，冲转时无法按照升速曲线进行暖机，只能采取用主汽门旁路门手动升速的方法奇迹。即升速时将一道主汽门全开，二道主汽门全关，缓慢打开二道主汽门旁路门控制转速上升。这种升速方法完全依靠职工手感和经验，转速虽然能控制在一定范围内，但由于定速并网需要转速稳定在4340rpm，而手动升速很难将其控制在一个稳定值上，故并网时需要反复调整转速，造成发电机并网空难，同时机组存在设备安全隐患。

二、设备故障原因

为保证机组稳定运行，经生产科、设备科等相关科室协调后，机组于2013年3月20日利用2BF定修时间停机检修。

机组调速汽门解体检查发现，在其中一个组合阀碟的中心阀碟密封处有一不规则硬物，致使中心阀碟无法正常关闭，致使阀碟与阀座密封面均出现凹痕，造成进气量不能有效控制，导致机组无法正常启、停机。

三、确定检修方案

方案一：更换阀碟与阀座

现状：1.库存无备件。

2.检修难度大，需返厂（广汽）更换。

3.返厂设备较大，运输困难。

4.返厂更换时间长（约10天），将严重影响我厂发电效益。

5.返厂更换所需备件费、运输费等费用车间无力承担。

结论：此方案不可行。

方案二：利用唐钢机械装备公司现有激光修复技术检修

现状：1.激光修复设备拆卸、移动、安装便捷。

2.检修时间较短（约3天）。

3.损坏部位（设备）无需拆卸，在线修复。

4.修复后设备可保持原有性能。

5.大大降低检修费用，且提高我厂经济效益。

结论：此方案可行。

四、激光熔覆技术

激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、 抗氧化及电器特性等的工艺方法。

五、制定检修工艺方案

阀座检修方案：

1.激光熔覆设备运至检修现场，并进行接线、定位。

2.用白布堵塞阀座进汽孔、上部并放置软白面，防止金属粉末及杂物进入机组内部。

3.阀座除锈、除油、砂纸打磨。

4.根据阀座材质（15CrMoA-5）配置激光熔覆金属粉末。

5.开始现场激光熔覆，设备功率1000W，速度1.2m/min，轨迹为圆弧形，熔覆厚度单面0.7mm。

6.熔覆完成后，用铣床进行粗加工熔覆层。

7.根据阀座弧形角度数控车床加工铸铁研磨试件，并进行精研磨阀座。

8.探伤，检查熔覆层内有无气孔等缺陷。

9.检验、验收其结构尺寸及密封效果。

阀蝶检修方案：

1.阀蝶除锈、除油、砂纸打磨。

2.根据阀蝶材质（25Cr2MoVA-5）配置激光熔覆金属粉末。

3.阀蝶固定，开始激光熔覆，设备功率1000W，速度1.2m/min，轨迹为圆弧形，熔覆厚度单面1.5—2.0mm。

4.将阀蝶熔覆层进行数控精加工。

5.探伤，检查熔覆层内有无气孔等缺陷。

6.检验、验收其结构尺寸及密封效果。

六、修复前后对比

修复前 修复后

七、修复方案的优越性

1.时间方面

如果损坏设备部件返厂更换，则时间长达10天左右，而此修复方案时间仅为3天。

2.费用方面

（1）经济效益

10#汽轮发电机组功率为25MW,如果损坏设备部件返厂更换，时间按10天，费用按0.5元/度计算，则直接影响我厂发电效益300万。

（2）备件费用

更换全部阀座及阀蝶，费用约为1.5万元。

（3）运输费用

约为3万元。

激光熔覆费用为15万元。

此次激光熔覆为我厂节省费用为：300+1.5+3-15=289.5万元

八、修复后机组的运行状况

调速汽门检修后，机组启机正常冲转，调速汽门能够在调速系统的控制下缓慢打开，中控室内用调速系统对机组转速进行控制，按照正常的升速曲线进行启机（600rpm暖机10分钟，1400rpm暖机30分钟，4340rpm定速），每个转速节点均能保持转速稳定，不仅保证了机组的正常暖机，且机组并网时，能够稳定维持4340rpm转速，为并网创造了良好条件。

机组打闸停机后，调速汽门能够迅速关闭，机组转速缓慢下降，正常停机。不会出现打闸后转速迅速上升的现象，避免了因汽轮机超速对机组产生的严重损伤。

九、结束语

关键词：机械制造 再制造 机床修复技术 激光熔覆

中图分类号：TG502.7文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）11（a）-0000-00

1 再制造技术理论概述

1.1 表面修复再制造技术

表面修复再造技术广泛应用于机械制造中，其是再造技术的重要内容，将机械上因氧化、腐蚀、刮伤、磨损、变形等因素而失去原有性能的零部件，采用先进的修复再造技术对其修复再制造，进而降低机械制造中的投入成本。通常来说，对失效的零部件进行表面修复再制造具有诸多优点和好处，比如减少原材料及新备件的消耗，对零部件性能的优化和提高，解决无备件问题等。

在实际修复再制造中，并非所有零部件均适用与此，可用于表面修复再制造的零部件需满足以下条件：①对零部件的表面修复再制造成本要明显低于更换新部件的成本；②修复后的零部件在性能的各参数上满足实际需求；③修复再制造后的零部件寿命周期要满足生产需求；④修复再制造的过程要满足环保要求，真正实现绿色制造。修复方案的选择需要结合机械零部件的实际情况，通常要考虑以下几个因素：①修复再制造技术工艺对零部件材质的适应性；②可修复的厚度；③修复覆层与基体结合强度；④修复拥哪湍バ浴

1.2 表面修复再制造技术在机床修复中的应用

表面修复再制造技术的诸多优点使其在机床修复中被广泛应用，而应用的范围通常包括机床导轨、变速箱轴承孔、油泵柱塞轴、主轴轴承、滑动配合面等磨损。衡量机床表面磨损失效且需修复再制造的标准通常包括：①机床随能正常工作，但部件性能损坏超过规定标准；②机床零件严重失损且无法正常工作；③机床零部件完全不能工作。从表面修复再制造技术在机床修复中的实际应用来看，表面损伤失效主要包括磨损失效与腐蚀失效两种因素。对机床表面修复再制造的原则需兼顾性能原则与经济性原则，其技术路线如下：①机床修复再制造可行性评估报告；②机床修复再制造目标确定；③机床修复再制造技术的设计；④机床修复再制造的工艺设计；⑤机床修复再制造的质量控制与检验；⑥技术培训及配套服务。

2 激光熔覆修复技术

激光熔覆是实现表面修复再制造的重要技术之一，用于零部件表面修复中具有突出的优点，能够使零部件获得性能更优的熔覆层，使其更加耐磨、耐腐蚀、耐高温等。激光具有其独特之处，可使其能够通过一系列光学系统作用聚焦成极细的的光束，进而使其在光斑附近产生极大的能量密度，可在短时间内将物质熔化和气化，最终达到加工目的。激光熔覆正是基于激光这一特性而发展出来的一种先进的表面修复再制造技术，利用高能激光束本身的高能特性将零部件表面快速熔化而凝固成一层具有耐磨性、抗氧化性、耐腐蚀性、高耐热、高强度的覆层，进而达到零部件表面修复的目的。按照激光熔覆合金材料的供应方式，激光熔覆修复技术可以分为两种，即预置式激光熔覆与同步式激光熔覆。

3 机床导轨表面激光熔覆修复技术

3.1 常用的机床导轨表面修复技术

机床导轨作为机床的基准部件，为机床各类功能的顺利实现提供了牢靠的基础，在机床加工中，切削负荷所产生的往复叠加力往往会对导轨表面造成磨损、划伤等缺陷，进而应先零件加工的精度和尺寸，因此这就需要进行机床导轨表面修复再制造。在机床导轨表面修复的实际运用中，喷焊、电刷镀修复、电弧焊是常用技术，但其对铸铁导轨表面有一定的局限性，容易产生咬边、裂纹、变形等问题，而激光熔覆修复技术则可以成功的避免这些问题，使熔覆层与基体结合更牢固，而且在修复后的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、抗高温性能等方面具有优化提升效果，进而使其使用寿命得以延长。

3.2 机床导轨激光熔覆修复方案

对于机床导轨表面激光熔覆修复，可采用激光熔覆修复的一般工艺步骤，即粉末材料选择、设备选择与工艺规程制定。在激光熔覆粉末材料的选择上，对比铁钴镍基合金粉末特性得知，钴基与镍基的自熔性好，铁基自熔性与抗氧化性差，但成本低，镍基不耐高温，但耐腐蚀、耐磨性强，韧性好且抗氧化，钴基成本较高，但耐热震、抗蠕变、耐磨耐腐蚀。针对本文的机床导轨表面修复，选择含Ni、Cr、Si、B等元素的镍基自熔性粉末作为激光熔覆材料，可获得无裂纹、组织致密、无气孔夹杂塌陷、硬度高且耐磨耐腐蚀的镍基涂层。在材料选择确定之后，结合实际实验目的和需求，本文选择德国IPG公司生产的光纤激光器配备日本川崎激光加工机器人等其他辅助设备组成光纤激光修复成套设备。机床导轨激光熔覆工艺规程为：工况分析工艺准备与检验工艺实施熔覆层检验熔覆后机加工成品检验。

3.3 光纤激光修复成套设备

为了使本文的修复实验操作简单方便，且能够实现快速修复，提高修复效率，光纤激光修复成套设备及参数如下：①光纤激光器，规格YLS-2000，符合我国用电标准，配备各种借口，可实现激光器的远程控制及系统的集成控制；②激光传输系统，配有一根光纤，可弯曲半径最小200mm，具有自我保护功能，确保操作安全；③激光熔覆加工头，实现光纤传输激光的准直、聚焦；④机器人系统，日本川崎R系列，Kawasaki RS20N，包括机器人本体、外部I/O设备、示教盒、机器人控制柜、供电电缆；⑤送粉器系统，型号为DPSF-3，配备侧向送粉喷嘴及调整机构；⑥冷却系统，全自动控制运行方式，提供循环用冷却水，具有多项安全保护功能；⑦笔记本电脑，安装机器人相关驱动程序。

3.4 机床导轨光纤激光熔覆步骤

本文主要针对某深孔钻镗床的导轨运动段磨损处进行激光熔覆修复，修复的步骤可大体分为前期准备阶段、激光熔覆工艺实施阶段和后机加工阶段。在准备阶段，需对机床导轨激光修复工况进行分析，了解工件材质，明确熔覆位置、尺寸、形状及工艺性能要求，并制定详细的激光熔覆修复方法；在工艺实施阶段，按照具体要求将设备成套组装并打开控制开关，然后加冷却水并设定水温，低温水范围5-20oC，常温水10-35oC，之后对设备抽气与充气，本次加工采用氮气；接着进行机床导轨表面修复AS程序编程，设定本次加工的标准参数，最后启动程序开始激光熔覆修复工作。在机后加工阶段，对熔覆层进行检测，并对导轨表面进行加工处理，包括光洁度打磨等。

4 机床导轨光纤激光熔覆修复结果

机床导轨激光熔覆修复之后，经检测导轨多项机械性能有很大提高，其磨损处涂覆的3处合金熔覆层平均硬度达到HRC55，便面变形量小，耐磨耐腐蚀性、抗氧化性、耐高温性能等大大增强。实验说明利用光纤激光修复成套设备对机床导轨磨损面进行修复再制造的工艺方法具有可行性，且发展前景可观。

参考文献

[1]赵文强，苗鸿宾，江敏.机床导轨激光熔覆修复技术的研究[J].制造技术与机床.2012.12

[2]涂志强.激光熔覆与再制造过程中的三维模型重构[D].上海交通大学.2013.1

[3]常成，刘建永.激光熔覆技术及其在汽车工业中的应用[J].湖北汽车工业学院学报.2016.2

一、选择优良品种

1.永泰芙蓉李

果实扁圆形，果顶平、微凹，梗洼浅，缝合线稍深而明显，完熟期果皮紫红色，上覆果粉；平均单果重40～70克，最大果重约150克，平均纵径4.4厘米、横径5.2厘米；果肉深红色，肉质致密细腻，甜酸适口，具水蜜桃香味；核小，平均重1.48克；果实可食率为98.2%。

2.宁冈芙蓉李

果实扁圆形，果顶平、微凹，梗洼浅，缝合线稍浅而明显，果皮紫红色，上覆蜡粉，外形似苹果，又称苹果李；平均单果重100克，最大单果重180克；果肉红色，肉质致密。

二、园地建立

1.园址选择

选择冬季最低温不低于-6℃，开花期（2月中旬）气温应高于-0.5℃，交通便利、光照充足、土层深厚、土质疏松肥沃、排灌方便不积水的山地或农闲荒地（平地或梯田）建园为宜。

2.苗木选择

一般选择桃砧的嫁接苗，苗木必须根系完整、细根多，茎干健壮（干粗0.5厘米以上），芽质饱满充实，节间均匀，苗高0.6米以上，无检疫对象和严重病虫害的芙蓉李树苗。

3.苗木定植

芙蓉李树苗在东留地区的栽植时期以11月至翌年2月底，即落叶后至萌芽前栽植为宜。种植前苗根要蘸泥浆，种植时要舒展根系，压紧李苗根部土壤，浇足定根水，树盘覆盖稻草，保持苗木直、中、紧、浅。定植后要及时解膜，定干高40～50厘米，上留20厘米整形带（共留60～70厘米），整形带内留饱满芽，及时抹除不充实芽，以利于幼苗成活。

三、整形修剪

1.整形

按自然开心形整形，即于60～70厘米处定干，从剪口下整形带内的新梢中选留3～4个生长健壮、方向合理、夹角较大的新梢作为主枝，疏除或短截生长旺盛枝；当主枝长至0.6～0.8米时摘心，促生侧枝；在主枝两侧和前上部3个方向相距10～15厘米处各选留1个生长健壮的枝条培养为第二级主枝，其余的侧枝全部疏除或短截；然后按同样的方法在二级主枝两侧各选留1个主枝为第三级主枝。这种整形过程一般需要2～3年完成。

2.修剪

夏季修剪：一般修剪3～5次。第一次在开春萌芽时进行，抹掉生长方向不佳的芽和双芽中的弱芽；第二次在谢花后，结合疏花，疏去过密的枝条；第三次在果实核硬后，对旺盛生长的枝条进行短截，促发副梢，增加结果面积；秋初和秋末，对过多的副梢进行回缩或疏剪，对长果枝进行摘心，控制其生长，促进花芽分化。

冬季修剪：在夏季修剪的基础上做补充修剪，维持树形，保持好各级枝条之间的主从关系，调节好营养生长和生殖生长的关系。

四、土肥水管理

第一年：苗木成活后，3―5月，每隔10天浇施一次腐熟的稀薄人粪尿或1.0%～1.5%的尿素溶液；6―8月每隔20～30天施一次三元复合肥，每株用量0.10～0.15公斤；进入秋季后，要做好果园土壤的深翻和改土工作，并结合深翻施入充分腐熟的有机肥。同时还应做好果园的间作、套种和除草工作，提高土地利用率。第二年：3―6月，每月施肥一次，以氮肥为主，适当配施磷、钾肥。秋季结合深施有机肥进行耕翻改土，其间还必须做好果园的间作、套种，并做好除草和干旱季节的树盘覆草工作。第三年起，每年施肥4～5次，其中追肥施用3～4次，施基肥1次。

五、虫害防治

常见害虫有蚜虫、桑白蚧、红颈天牛、梨实蜂、梨小食心虫、红蜘蛛等。桑白蚧，在冬、春季雌成虫产卵前可用硬毛刷刷枝干上的虫体；红颈天牛，利用成虫午间静息枝条的习性，将其振落捕捉。化学防治常用药剂有50%敌敌畏乳剂1000倍液、50%马拉松乳剂1000倍液、20%杀灭菊酯乳油4000倍液、20%三氯杀螨砜可湿性粉剂700～800倍液。用药原则为每隔10天左右喷1次，连喷3～4次。

目前，射频技术已应用到北美洲、南美洲、欧洲、大洋洲、亚洲等39个国家，有大量文献报道，证明B-RF技术可以拉紧面部松弛的皮肤和皱纹，包括：前额纹、眉间纹、鱼尾纹、眉下垂、上下睑皮肤松弛、鼻根横纹、颧部皮肤松弛皱纹、口角两侧皮肤下垂样囊袋、口周垂直纹、耳郭前下皱纹、颈部横纹等。同时也有报道B-RF技术还可以减少身体其他部位的皮肤松弛和皮纹等，且年轻人效果比较明显。与前几代治疗面部皮肤老化、皱纹的光疗技术相比，B-RF技术有效解决了前几代产品中出现的治疗范围、治疗效果及治疗方式的缺陷。

1　B―RF技术的原理及生理效应

1．1　B-RF技术的原理：B-RF也称为射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电，称为低频电流；大于10000次，称为高频电流，复合射频属于高频电流。B-RF电流是受电阻的影响而转化为热能的，因此它与激光、IPL等以光能转化为热能的机理不同，而由此产生的热能治疗效果也不同。

1．2　B-RF技术的生理效应：人体是一个导体，其中水约占体重的60％～70％，许多元素是以离子的形式存在于水中，因而人体内部导电能力较强。当人体成为电路的一部分时，就有电流通过人体，从而引起各种生理效应(包括热效应、刺激效应和化学效应)，甚至损伤组织和器官。同样的电流强度，其频率不同将引起不同的生理效应。在某一电流强度下，电流频率大于100Hz，生理效应随刺激电流频率的增加而减弱。当电流频率高达1MHz时，刺激效应完全消失。频率低于50Hz的低频电流，刺激效应也减弱。50～60Hz的低频电流刺激效应最强，50Hz交流电的最低感觉阈值为0．5mA。

在一定的电压下，人体通过电流的大小取决于人体的阻抗大小，而人体的阻抗大小受以下因素的影响：①皮肤的条件：角质层厚薄、干湿度及粗糙程度；②电流的频率：在接触相同电流的条件下，电流频率高对人体的总阻抗小，电流频率低对人体的总阻抗大；③接触条件：接触松紧度、接触面的大小、接触面的清洁度及导电糊的存在；④其他因素：皮肤有无破损等。整个人体阻抗是一个非线性时变网络。外层皮肤导电能力很差，阻抗大小主要取决于角质层，与电流频率有关。皮肤潮湿或有污垢时将使人体电阻大大降低。人体内各种组织的导电能力较强，呈现的阻抗很小，但又各不相同，主要取决于它们的含水量和相对密度。例如：肌肉、脑的含水量较大，阻抗就小；而腱和腱鞘、骨的含水量较小，则呈现的阻抗就大。腱和腱鞘是不良导体，脂肪和骨骼是最差的导体，而决定通过人体电流的大小是皮肤的电阻。

2　B-RF技术的临床特点

临床特点如下：①治疗后立刻引起真皮胶原收缩，见效快；②治疗后效果持久，真皮胶原继续增生，多数可持续3～6个月，甚至达18～24个月；③可调控其真皮层受热的深度；④治疗后，患者无需休息、不影响工作；⑤可调控容量组织热量；⑥无创伤性的治疗技术；⑦经2次治疗后的效果比1次治疗的效果好，治疗间隔时间1～3个月，根据治疗面积的大小，每次治疗30～60min；⑧拉紧皮肤、减少皱纹，改善皮肤质地；⑨中、青年人疗效优于50岁以上者。

3　B-RF技术的临床应用

我们使用CHR-Ⅵ型复合射频除皱嫩肤仪(武汉春光医疗美容仪器有限公司与香港杰臣科技(中国)控股有限公司生产)治疗面部皱纹、皮肤老化等取得了满意效果。患者128例，年龄19～62岁，其中男18例，女110例，皮损包括面部皱纹106例(其中鱼尾纹49例，前额纹18例，鼻根横纹16例，口周及两颊部皱纹23例)，表浅色素沉着22例。每次治疗操作一个部位10～15min，1次／天，连续治疗7天，30天后进行下次治疗。治疗一个疗程后，鱼尾纹基本消失，其他部位皱纹变浅，皮肤表面光滑、白嫩，患者满意，表浅色素沉着经3个疗程治疗后基本消失。

4　小结

采用除皱嫩肤仪系统治疗面部皱纹、皮肤老化等，操作简单、无副作用、安全性好、非创伤性，具有极好的长期效果。值得注意的是，其疗效与能量及患者的个体感觉有关。在今后的临床治疗中需操作者不断总结经验，提高操作技术水平，以期达到更好的疗效。

关键词：Web；服务组合；技术

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）12-2780-02

1 Web服务组合技术

Web服务组合是通过增值服务的方式向客户提供相对比较完善的商业功能体系。Web服务组合的业务逻辑一般来自于实际操作的商业逻辑内容，其中服务组合的每一个Web服务组件完成每一个相应的服务任务。所以，Web服务组合的实现一般包含Web服务描述、Web服务发现和Web服务匹配，以及Web服务执行控制等方面的内容。

1.1 Web服务描述与匹配

Web服务是对一定的业务逻辑进行封装、完成一定功能的处理单元服务。在Web服务平台上会出现一些异构的平台，想要让这些平台上的服务来共同完成任务，就需要各个服务之间进行协作，以及服务信息进行交换，服务提供者需要以标准的方式描述服务的多个侧面信息：服务功能，服务性能（服务质量），服务的语义和服务行为。

关于服务功能的描述语言，WSDL以一种实现语言无关的抽象方式将Web服务定义为一组服务访问点，利用这些访问点，应用客户端可以实现对服务的访问。WSDL支持SOAP/HTTP或MIME/SMTP等传输协议的绑定方式。

关于服务质量的描述语言，虽然W3C于2003年提出了关于Web服务的QoS需求，但迄今为止，实际的标准并没有出现。工业界和学术界的研究也在进行中，HP公司提出的WSMF C Web Services Management Framework），IBM提出的W SLA语言 （Web Service Level Agreement language），WSOL（Web Services Offer Language），WS-Policy，D'Ambrogio提出的Q-WSDL CQoS-enabled WSDL） 以及胡建强提出的QWSDL（QoS-baseded WSDL）。

关于服务语义的描述语言，DAML-S， OWL和WSDL是近年来国际标准化组织提出的语义Web服务的描述规范。在学术，界DAML-S语言获得了大多数学者的认可，DAML-S是由BBN、斯坦福大学、以及卡耐基梅隆大学等机构在DAML+OIL基础上进行研究的，它是对Web服务的本体进行定义。

1.2 服务发现与匹配机制

为了提高Web服务的利用率，降低开发成本，基于Web应用的企业逐渐把已有的应用包装成Web服务的形式，提供给客户。这些服务可能具有不同的功能，分布于不同的地点，负责组合服务的客户要能够从其中找到想要的服务，这就是Web服务发现。因为，Web服务发现是服务组合中的一个重要技术，它也是Web服务系统架构中的一个重要组成部分。

1）基于关键词的Web服务发现

在早期的研究中，主要是针对基于关键词（keyword的Web服务发现与匹配方法，通过在服务查找中包含服务属性的关键词，与服务的描述进行匹配来发现符合要求的服务。如UDDI C Universal Description， Discovery and Integration）就是把服务提供方的服务描述映射为UDDI数据模型后保存起来，服务使用方以查询关键词的方式来获取服务描述。但此种方式只能实现语法层次上的匹配，不能发现需要语义匹配的服务，使得服务召回率很低。于是，出现了基于语义的服务发现方法。

2）基于语义的Web服务发现

基于语义的Web服务匹配可以通过两种方法来实现。一种方法是通过本体概念之间的逻辑关系（等价、包含等）来实现服务匹配，主要应用于单个本体环境；另一种方法则是以本体概念之间的相似性为基础，通过计算服务描述之间的相似性来实现。相对于第一种方法，后者多应用于多本体环境。

3）基于网络拓扑的Web服务发现

Web服务发现系统是服务请求者和服务提供者联系的纽带，由一个或多个注册节点连接成一定的系统拓扑来存储和维护的服务描述信息。根据注册节点的连接关系，Web服务发现系统可以分为集中式Web服务发现系统和分布式Web服务发现系统。由于集中式拓扑（如UDDI存在可扩展性差和单点失效的问题，因此，构造可扩展和灵活的分布式系统是学术界普遍关注的热点问题。

1.3 服务的执行控制模式

Web组合服务的执行是按照预先定义好的顺序调用组件服务的过程，这个过程的实现模式可分为集中（orchestration与点对点（choreograp）控制两种。

1）集中控制

集中控制是通过集中的服务协同引擎的控制，参与服务组合的各成员服务实例之间实现的控制流和数据流传输。由集中的服务协同引擎负责每个成员服务的调用，在服务完成后，都会将执行结果返回给服务协同引擎，接下来再由引擎决定下一个调用的服务。此外，服务协同引擎还负责与终端用户交互、流程的监控和异常处理等工作。

2）点对点控制

相对集中式的运行模式而言，点对点的运行模式可以有效地提高组合服务的运行效率，同时也能较好地避开潜在的流程引擎瓶颈和可能存在的安全问题。在点对点运行模式下，流程的控制流与数据流可以在不流经流程引擎的情况下，在成员服务间直接地传递。于是，点对点的控制模式要求每个服务节点都要有一个协调器，负责服务运行前的初始化、运行过程中消息的处理（如中止服务和向后续服务发送通知）和运行完成后的收尾工作（如向后续服务发起调用、传递相关参数）。

1.4 服务组合方法

目前针对服务组合问题的研究已经非常广泛，广义上可以分为静态组合、半自动组合和动态组合。静态服务组合，是指在设计或编译阶段，根据应用需求列出所有功能，然后根据功能列表，按照一定的策略，从预先建立的服务组件库中选择出合适的服务组件来提供相应的功能。由静态服务组合产生的服务，在提供给请求者后就不再变化。但Web服务的动态性，其服务质量或行为的变化，或服务与网络连通性的变化，都会使组合服务的空间随时发生变化。因此，静态组合方式不能适应Web服务的动态性。半自动组合方式能适应部分的动态性，它根据固定的过程或流程，自动地从服务集合中选择合适的服务来完成给定的目标。流程的固定性和执行流程中服务的可变化性体现了半自动的特点。静态与半自动组合方式主要包括基于业务流程服务组合方法。而动态组合方式能够全面地适应Web服务的动态性，它根据系统运行过程中的需求来自动创建服务组合流程模型的过程。所以，动态组合要能够支持自动发现、自动选择和自动绑定Web服务，展现出整个Web服务生命周期的动态性。与静态组合方式相比，动态服务组合更能够充分地利用网络资源，实时地为服务请求者提供满足其需求的Web服务。根据描述方法的不同，动态组合又可以分为基于规划和图搜索的方法。

2 QoS感知的服务组合方法

基于QoS的服务选择可以分为全局优化策略局部优化策略。

首先是基于QoS的全局优化策略，需要在满足用户提出的全局QoS约束条件下，考虑所有活动的候选服务集，而且每个服务通常对应着包含多属性的QoS向量。所以，QoS感知的服务组合全局优化策略求解是一个NP难题。基于QoS的全局优化策略包括三种类型，它们是随机演化策略、精确求解策略、以及启发式方法。基于QoS的全局优化策略在进行计算时没有很高的计算效率，在计算的过程中往往是通过脱机离线的方法才能进行服务的计算。如果选择精确求解策略进行服务的计算时，通常情况下要通过规划工具包进行合理的计算，并且基于QoS的的服务组合所具有的的规模大小，以及进行备选的服务集合程度对计算的效率起着重要的作用。如果有数量巨大的动态实时情景状态下，选择精确求解策略进行服务的计算效率不高。如果需要对不确定的目标组合服务进行计算时，可以通过遗传算法等方法进行求解计算，但是通过这种方法的收敛速度通常情况下不是很高，它比较适用于具有较大规模的非线性组合优化模型的离线计算。

启发式方法是一个基于经验构造的算法，可使问题在可接受的代价下得出可行解。但产生可行解的启发式规则通常针对于具体问题，不具有通用性。而且方法的求解效率、求得解与最优解的偏离程度都依赖于该启发式规则。Yu等人把问题建模为MMKP问题（multidimension multichoice 0-1 knapsack problem）和MCOPC multi-constraint optimal path problem）问题，引入启发式信息后可使问题在多项式时间内获得近似最优解。

其次是局部优化策略，它是根据活动作为粒度进行成员服务的选择，一般情况下应用的是多属性决策（Multiple Criteria Decision Making， MCDM ） 方法，或者是通过对相似函数的情况进行计算和整理来对候选服务进行一定的序列排列，局部优化策略是有针对性的对每一个活动进行搜索服务集，为每一个活动选择一个最合算的服务组合方式。局部优化策略对各个活动的选择过程彼此独立，局部最优并不能保证全局最优。所以，局部策略不能很好地解决针对组合服务的QoS约束问题。

3 基于服务行为的替换技术

针对网络上越来越多的Web服务，通过组合方式实现服务增值一直是服务计算领域内研究的一个重要方面，Web服务替换是与Web服务组合密切相关的一个问题，“是一个硬币的两面”。在Web服务组合系统中，当某个成员服务实例由于自身软硬件故障或网络威胁等原因，无法继续提供服务时，会导致整个组合服务无法正确执行。此时，需要选取新的服务来替换，而替换是否成功则取决于替换之后的组合服务是否仍是正确的。

（下转第2794页）

（上接第2781页）

基于行为的服务组合正确性分析与验证，是目前研究的一个热点问题。服务组合的正确性可以通过分析参与组合的各成员服务间的相容性来进行验证。现有的一些描述服务组合流程的规范，如BPEL， BPEL4Chor， WSCI， WS-CDL等，都基于XML格式，复杂且缺乏对有效理论及分析方法的支持，不适用于服务行为的分析。而形式化方法，能够去除复杂的干扰因素，通过抽象的模型来简化问题，使关注点集中于问题的本质，还可以结合其准确的表述方式与强大的数学理论基础，能够实现对问题的有效分析与验证。

对组合服务相容性的验证大多需要对整个组合服务的流程进行分析，已有研究表明，Web服务组合验证所花费的代价随着参与组合的服务数量的增加而快速增长。若替换频繁发生，不断重复的服务组合验证必然会影响系统的运行效率。因此，服务替换须是上下文无关的，即在不需要验证组合服务流程的情况下就能判断选取的服务是否能正确地替换。

4 小结

Web服务组合为商业流程的自动化提供了有利的条件。该文分析了Web服务组合的相容性技术，包括Web服务组合技术、QoS感知的服务组合方法、以及基于服务行为的替换技术。希望本文的研究能为Web服务组合的发展和进步起到一定的推动作用。

参考文献：

[1] 胡建强，邹鹏，王怀民，周斌.Web服务描述语言QWSDL和服务匹配模型研究[J].计算机学报.2011， 28（4）：505-513.

[2] 刘志忠，王怀民，郭艳玲.基于语义的服务发现技术研究综述[J].计算机上程与科学.2011，29（9）：12-15，52.

[3] 刘必欣.动态Web服务组合关键技术研究[D].长沙：国防科学技术大学，2011.

[4] 刘荣胜，黄邵，高春鸣.基于类型化Pi-演算的Web服务组合相容性检测[J].计算机工程与应用， 2007，43（7）：120-124.

[5] 冯兴智，姚学斌，吴泉源，等. 一种动态服务组合中的相容性模型[J]. 计算机研究与发展， 2008，45（z1）：426-432.