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专利号: 2020107981742
申请人: 成都信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向制造任务执行的云制造环境信息感知系统,包括:环境层、感知层和融合层;

所述环境层作用是产生云制造环境信息的对象,包括:云制造平台环境模块、用户需求模块和制造环境模块;

其中云制造平台环境模块是云环境分配给云制造平台的存储、计算和网络带宽资源;

用户需求模块是用户制造任务的变更;

制造环境模块是制造任务执行的物理场所的环境;物流、人力资源、检测能力和制造/加工设备是与制造任务密切相关的要素,这些要素在云制造平台中有对应的云服务存在,其变化会直接影响制造任务的执行;

所述感知层采用对应的感知手段,感知环境层的相关环境信息,并将环境信息通过因特网、工业局域网、蓝牙、WiFi和红外,传送至融合层;环境信息包括:云制造平台环境信息、用户需求信息、制造环境信息和相关制造云服务信息;

感知手段具体如下:

云制造平台环境信息感知:软件Agent通过调用云计算管理软件提供的API周期性地获取相关资源状况,从而获取云制造平台环境信息;

用户需求信息感知:用户的制造需求经过解析之后,转换成制造任务,进一步被抽象为制造流程,为每一个流程节点匹配合适的云服务即可完成制造任务;当加工参数、加工数量、加工时间变更时,用户会通过云制造平台的人机交互接口上传变化的信息,此时平台可以获取需求的变化信息;

制造环境信息感知:制造环境信息包括:加工场所温度、湿度、电压和电能质量,因通过安装温度传感器、湿度传感器、电压传感器和电流传感器来感知信息;

相关制造云服务信息感知:面向制造任务执行的相关制造云服务信息是由与此相关联的实体所产生的,在感知这些实体的信息后,对应云服务的属性也会发生变化;实体的信息包括:物流车辆位置信息、人力资源信息、检测能力信息和维护维修信息和制造/加工设备信息;

所述融合层的作用是把感知的环境信息存入环境信息库,并转换成事件的形式,实现信息的融合;通过大数据分析的手段对海量事件进行甄别,得出关键事件,存入事件库。

2.根据权利要求1所述的云制造环境信息感知系统,其特征在于:云制造环境信息感知系统数据上传采用边缘计算技术,通过边缘节点网关对现场数据进行本地化处理,仅将关键信息上传到云制造平台中,实现云‑边协同。

3.根据权利要求2所述的云制造环境信息感知系统的云制造环境信息感知方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:结合云制造环境信息的产生源,事件类型包括:云制造平台环境类事件、用户需求类事件、制造/加工设备类事件、物流类事件、人力资源类事件、检测类事件、维护维修类事件和制造环境类事件,分别用1‑8之间的整数表示;事件的优先级反映了事件对制造任务影响的急迫程度,用1‑15之间的整数表示,数值越小,优先级越高,有多少事件类型用多少个整数,剩余的整数用于增加事件并进行扩展;目前定义的事件、所属类型和优先级如表1所示;

表1不同事件的优先级

S2:周期性地主动通过软件Agent感知云制造平台环境CPE的存储Memory、网络带宽Bandwidth、计算资源Compute的使用信息;不定时地被动接受用户需求的变更信息TE、检测能力变化和产品/零件质量检测信息ME.DE、维修维护能力变化信息ME.MRE和人力资源能力变化信息ME.HE;周期性地主动通过GPS获取的车辆位置信息ME.LE.LLocation和不定时地被动接受物流云服务发送的ME.LE.LException信息;周期性地接收边缘网关发送的制造环境信息PE和加工设备信息ME.MPE;进入步骤S3;

S3:当周期性地感知到或不定时地接收到tj时刻的环境信息CMEj或场景CMS j时,将CMEj存入环境信息库;从环境信息库中读取最近一次ti时刻的场景CMS i,若不存在CMSi→CMSj,转步骤S4;否则转到S31判断环境信息的来源;

云制造场景转换:设存在ti时刻的场景CMSi=(CMEi,ti),tj时刻的场景CMSj=(CMEj,tj),ti

S31:若环境信息来自于云制造平台环境,则

如果CPE.Memory>ξMem,表示存储资源利用率超过了设定的阈值ξMem,生成事件Eventj=(EIDj,EType=1,ESource=(CPE,CPE.Memory),EReason=‘存储资源不足’,ETime=tj,EPriority=6),ESource中的CPE表示事件源为云制造平台环境;

如果CPE.Compute>ξCom,表示计算资源利用率超过了设定的阈值ξCom,生成事件Eventj=(EIDj,EType=1,ESource=(CPE,CPE.Compute),EReason=’计算资源不足’,ETime=tj,EPriority=6);

如果CPE.Bandwidth<ξBan,表示网络带宽低于最小值ξCom,生成事件Event j=(EIDj,EType=1,ESource=(CPE,CPE.Bandwidth),EReason=‘网络带宽资源不足’,ETime=tj,EPriority=6);

转步骤S32;

S32:若环境信息来自于用户需求,则

如果是任务的产品结构及技术参数TCP变化,生成事件Eventj=(EIDj,EType=2,ESource=(Task.TID,Task.TCP),EReason=‘产品结构及技术参数变化’,ETim e=tj,EPriority=1);

如果是任务的加工数量变化Task(ti).TNumberTask(tj).TNumber生成事件Eventj=(EIDj,EType=2,ESource=(Task.TID,Task.TNumber),EReason=‘产品加工数量减少’,ETime=tj,EPriority=2);

如果是Task(ti).ξt>Task(tj).ξt,意味着交货日期提前,生成事件Eventj=(EIDj,EType=2,ESource=(Task.TID,Task.ξt),EReason=‘交货日期提前’,ETime=tj,EPr iority=2);

如果是Task(tj).TState=‘取消’,意味着任务取消,生成事件Eventj=(EIDj,EType=

2,ESource=(Task.TID,Task.TState),EReason=‘任务取消’,ETime=tj,EPri ority=

1);

转步骤S33;

S33:若环境信息来自于加工设备,则从环境信息库中读取所有与该设备相关的信息,调用大数据分析工具,对制造加工设备的速度、震动、温度、压力和声音信息进行分析,判断该设备是否需要进行维护和维修;生成事件Eventj=(EIDj,EType=3,ESource=(MPE.MPID,MPE),EReason=‘设备需要维护或维修’,ETime=tj,EPriority=1),转步骤S34;

S34:若环境信息来自于物流云服务LE,则

如果CMSj.LE.LLocation≠CMSi.LE.LLocation,生成事件Eventj=(EIDj,ETyp e=4,ESource=(LE.LID,LE.LLocation),EReason=‘物流车辆位置发生变化’,ETi me=tj,EPriority=5);

如果CMSj.LE.LException≠CMSi.LE.LException,生成事件Eventj=(EIDj,ET ype=4,ESource=(LE.LID,LE.LException),EReason=‘物流车辆出现异常’,ETim e=tj,EPriority=5);

转步骤S35;

S35:若环境信息来自于人力资源云服务HE,则生成事件Eventj=(EIDj,ETyp e=5,ESource=(HE.HID,HE),EReason=‘人力资源能力发生变化’,ETime=tj,EPr iority=

7),转步骤S36;

S36:若环境信息来自于检测云服务DE,则

如果DE.DResult.DConclusion=‘不合格’,生成事件Eventj=(EIDj,EType=6,ESource=(DE.DID,DE.DResult),EReason=‘检测质量不合格’,ETime=tj,EPriorit y=

1);

如果(CMSj.DE.DPType≠CMSi.DE.DPType∨CMSj.DE.DStandard≠CMSi.DE.DStandard∨CMSj.DE.DAbility≠CMSi.DE.DAbility),生成事件Eventj=(EIDj,ETy pe=6,ESource=(DE.DID,DE),EReason=‘检测能力发生变化’,ETime=tj,EPriori ty=4);

转步骤S37;

S37:若环境信息来自于维护维修云服务MRE,则生成事件Eventj=(EIDj,ETy pe=7,ESource=(MRE.MRID,MRE),EReason=‘维护维修能力发生变化’,ETime=tj,EPriority=

8);转步骤S38;

S38:若环境信息来自于制造物理环境PE,则

如果PE.PTemperature>ξTH∨PE.PTemperature<ξTL,生成事件Eventj=(EIDj,EType=

8,ESource=(PE.PEID,PE.PTemperature),EReason=‘制造厂所温度不在指定范围内’,ETime=tj,EPriority=3);

如果PE.PHumidity>ξHH∨PE.PHumidity<ξHL,生成事件Eventj=(EIDj,ETy pe=8,ESource=(PE.PEID,PE.PHumidity),EReason=‘制造厂所湿度不在指定范围内’,ETime=tj,EPriority=3);

如果PE.PVoltage>ξVH∨PE.PVoltage<ξVL,生成事件Eventj=(EIDj,EType=8,ESource=(PE.PEID,PE.PVoltage),EReason=‘制造厂所电压不在指定范围内’,ETime=tj,EPriority=3);

如果PE.PPQuality=‘不合格’,生成事件Eventj=(EIDj,EType=8,ESource=(PE.PEID,PE.PPQuality),EReason=‘制造厂所电能质量不合格’,ETime=tj,EPriori ty=3);

转步骤S4;

S4:根据当前制造任务执行情况,以及相关云服务的状态信息,采用大数据分析技术,判断相关事件是否影响制造任务执行,如果会则将此事件标记为关键事件,否则将该事件从事件库中删除,结束。