CN103530724A - 基于工作流模型的制造能力服务化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于工作流模型的制造能力服务化的方法，首先根据提供的工作流模型建立资源输入输出模型，并形成资源关系图，描述了业务活动所需资源以及产生资源的关系；其次，依据资源关系图对工作流模型进行划分，把工作流模型划分成不同粒度大小的工作流子模型，通过工作流子模型汇集的制造资源即为制造能力；最后，对所形成的制造能力服务化，得到制造能力服务；利用业务过程知识把分散的制造资源集成为业务过程能力并对外发布，可为云制造服务平台上的用户提供多种粒度、不同功能的制造能力，进而实现制造能力的按需使用与流通。

Description

基于工作流模型的制造能力服务化的方法

技术领域

本发明涉及一种基于工作流模型的制造能力服务化的方法，尤其适用于云制造中。

背景技术

Web Service（也称web服务）是一项新技术，能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件，就可相互交换数据或集成。依据Web Service规范实施的应用之间，无论它们所使用的语言、平台或内部协议是什么，都可以相互交换数据。Web Service是自描述、自包含的可用网络模块，可以执行具体的业务功能。Web Service也很容易部署，因为它们基于一些常规的产业标准以及已有的一些技术，诸如XML和HTTP。Web Service减少了应用接口的花费。Web Service为整个企业甚至多个组织之间的业务流程的集成提供了一个通用机制。

云制造是一种基于网络的制造新模式，可按用户需求组织网上制造资源，为用户提供各类按需制造服务。云制造强调制造资源以不同的粒度、功能向外提供。需要引入制造知识对制造资源进行有效地集成，并通过服务化技术对制造能力进行智能、灵活地组合与分解，最终以不同功能、不同类型和不同粒度的服务按需提供给用户。制造知识包括文档、生产规程、各类经验等，有些知识是可计算、可表达的，有些知识则是隐存在企业人员大脑中。对于知识的描述方法已经很多，但被引入到云制造环境中用于集成制造资源的方法目前较少。当前，能力化制造资源以及制造能力服务化的方法，大多停留在构想或者模型阶段，具体的实现方法目前较少。

发明内容

本发明提供了一种基于工作流模型的制造能力服务化的方法，是云制造环境下将制造资源能力化和制造能力服务化的方法，目的在于利用业务过程知识把分散的制造资源集成为业务过程能力并对外发布，可为云制造服务平台上的用户提供多种粒度、不同功能的制造能力，进而实现制造能力的按需使用与流通。

一种基于工作流模型的制造能力服务化的方法，包括如下步骤：

步骤1、描述制造资源元数据；

步骤2、把制造资源封装成web服务：

2.1抽象出制造资源的属性，包括动态属性和静态属性；

2.2采用XML语言把制造资源描述成服务数据；

2.3描述服务数据的接口和操作；

2.4资源的Web Service部署描述文件，包括服务名称、服务的文件地址、实现代码类、引用属性；

步骤3、准备工作流模型，对提供的工作流模型基本元素的要求可形式化表示为WfM=(id,Activity,＜)，其中id是工作流模型的唯一标识，Activity表示工作流模型的活动节点集合，＜表示活动节点间的时序关系集合，对于任意节点a_i∈Activity,a_j∈Activity,如果a_j在a_i后执行，则表示成a_i＜a_j；

步骤4、建立制造资源关系图RM：

资源关系图包含的基本元素表示为RM=(id,R,Activity,→)，其中id是资源关系图RM的唯一标识；R表示活动Activity输入或输出资源集合，R=(R_in,R_out)，其中，R_out是活动输出的资源集合，主要指活动产生的资源，R_in是活动输入资源集合，包括活动消耗的资源以及资源约束中体现的读取关系；Activity表示活动节点集合；→表示Activity中节点之间的资源输入输出关系，对于任意节点a_i,a_j,如果a_j的执行需要a_i的输出资源集R_i，则表示成a_i(R_i)→a_j；

步骤5、求解工作流子模型：

对资源集合R中的任意资源组合R_i，都存在一个相应的资源关系图RM_i，该资源关系图RM_i可确定出一个工作流子模型WfM_i，针对每一个资源或资源组合，求解相应的工作流子模型WfM_i，包括如下步骤：

5.1从资源集合R中任取资源组合R_i；

5.2把资源关系图RM中满足所有a_m(R_i)→a_n的活动节点a_m和a_n都保留下来作为子模型的节点，记为A_i；

5.3在工作流模型WfM中，以节点集合A_i为顶点形成若干条有向无环路径，记为P_i，如A_i中的节点a_s到a_k存在一条有向无环路径p，可表示成p=<a_s,…,a_k>，其中a_s,…,a_k互不相同，求解步骤如下：

5.3.1从节点集合A_i中任取起始节点a_s；

5.3.2搜索a_s的所有后序结点，形成集合A_t，a_s和A_t之间形成若干路径，记为P_i；

5.3.3重复步骤5.3.2，搜索A_t的所有后序结点，形成新的路径集，记为P_i，直到找出所有的路径为止；

5.3.4重复步骤5.3.1-5.3.3，选取节点集合A_i中其他所有起始节点，记为P_i，直到找出相应的所有路径为止；

5.4有向无环路径集合P_i形成了资源组合R_i对应的工作流子模型，记为WfM_i，其中的顶点取自步骤5.3处理后的有向无环路径集合P_i中的活动节点，边是P_i的各条路径；

5.5重复步骤5.1-5.4，直到所有的资源组合都被处理，最后得到若干工作流子模型，该工作流子模型刻画了制造资源服务的各种聚集方式，即制造能力；

步骤6、将工作流子模型集封装成制造能力服务：

6.1抽象出制造能力的属性，包括动态属性和静态属性；

6.2采用XML语言把制造能力描述成服务数据；

6.3描述能力服务数据的接口和操作；

6.4能力服务的Web Service部署描述文件，包括服务名称、服务的文件地址、实现代码类、引用属性。

本发明一种基于工作流模型的制造能力服务化的方法，首先根据提供的工作流模型建立资源输入输出模型，并形成资源关系图，描述了业务活动所需资源以及产生资源的关系；其次，依据资源关系图对工作流模型进行划分，把工作流模型划分成不同粒度大小的工作流子模型，通过工作流子模型汇集的制造资源即为制造能力；最后，对所形成的制造能力服务化，得到制造能力服务。与现有技术相比，其有益效果为：

1、可为云制造服务平台上资源虚拟化提供最为关键的方法；

2、本发明基于业务过程知识提供多种粒度、不同功能的制造能力服务，能最大程度满足用户的制造需求；

3、本发明涉及到工作流模型，对其建模元素没有特殊要求，均被当前已知的工作流建模方法支持，并且不依赖于具体实现，采用的算法相当于图搜索方法，具有完全的通用性。

附图说明

图1是本发明系统结构图；

图2是本发明工作流程图；

图3是发明制造资源描述整体标签库的定义；

图4是本发明描述制造资源基本信息标签库的定义；

图5是本发明描述制造资源提供者信息标签库的定义；

图6是本发明描述制造资源属性标签库的定义；

图7是本发明实施例的工作流模型图；

图8是本发明实施例的资源关系图；

图9是本发明工作流子模型的求解流程图。

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明一种基于工作流模型的制造能力服务化的方法，是在云制造环境下，对工作流模型分解并求解工作流子模型，再进行服务化的过程，具体包括如下步骤：

步骤1、描述制造资源元数据，制造资源元数据包括静态属性和动态属性；

首先给出制造资源描述整体标签库的定义，见图3；

再给出制造资源属性标签库，包括基本信息，见图4，资源提供者信息，见图5，制造资源属性见图6；

步骤2、把制造资源封装成web服务：

2.1抽象出制造资源的属性，包括动态属性和静态属性；

2.2采用XML语言把制造资源描述成服务数据；

2.3描述服务数据的接口和操作，采用WSDL语言(WebService Description Language,Web Service描述语言)定义访问接口和内部函数；

2.4资源的Web Service部署描述文件，包括服务名称、服务的文件地址、实现代码类、引用属性；

步骤3、准备工作流模型，对提供的工作流模型基本元素的要求可形式化表示为WfM=(id,Activity,＜)，其中id是工作流模型的唯一标识，Activity表示工作流模型的活动节点集合，＜表示活动节点间的时序关系集合，对于任意节点a_i∈Activity,a_j∈Activity,如果a_j在a_i后执行，则表示成a_i＜a_j；

实施例采用电子产品制造行业的生产过程，工作流模型图如图7所示，活动集合为：Activity={接收生产计划，制定物料需求计划，领料，生产计划，质量检查，合格品入库，废品入库}；

步骤4、建立制造资源关系图RM：

资源关系图包含的基本元素表示为RM=(id,R,Activity,→)，其中id是资源关系图RM的唯一标识；R表示活动Activity输入或输出资源集合，R=(R_in,R_out)，其中，Rout是活动输出的资源集合，主要指活动产生的资源，Rin是活动输入资源集合，包括活动消耗的资源以及资源约束中体现的读取关系；Activity表示活动节点集合；→表示Activity中节点之间的资源输入输出关系，对于任意节点a_i,a_j,如果a_j的执行需要a_i的输出资源集R_i，则表示成a_i(R_i)→a_j；

本实施例节点集合为{接收生产计划，制定物料需求计划，领料，生产计划，质量检查，合格品入库，废品入库}。资源R区分为输入资源和输出资源，即R=（R_in,R_out）,其中，R_in为活动输入资源集合，包括活动消耗的资源以及资源约束中体现出的读取关系；R_out为活动输出的资源集合，主要指活动产生的资源。

本实施例中R_in和R_out分别为：

R_in={客户，生产计划，交货日期，生产需求，作业计划，班组调度计划，需求单计划，领料单，生产原料，生产设备，在制品，成品，成品说明书，质量检测标准，检测结果，系统，合格品，废品，入库单}

R_out={生产需求，作业计划，班组调度计划，需求单计划，领料单，生产原料，生产设备，在制品，成品，成品说明书，检测结果，合格品，废品}；

本实施例中，以质量检验节点为例，它的执行需要生产作业的输出资源：产品和产品说明书，则表示成：生产作业（产品，产品说明书）→质量检验，得到电子产品制造资源关系图，见图8。

步骤5、求解工作流子模型：

对资源集合R中的任意资源组合R_i，都存在一个相应的资源关系图RM_i，该资源关系图RM_i可确定出一个工作流子模型WfM_i，如图9所示，针对每一个资源或资源组合，求解相应的工作流子模型WfM_i，包括如下步骤：

5.1从资源集合R中任取资源组合R_i；

5.2把资源关系图RM中满足所有a_m(R_i)→a_n的活动节点a_m和a_n都保留下来作为子模型的节点，记为A_i；

5.3在工作流模型WfM中，以节点集合A_i为顶点可形成若干条有向无环路径，记为P_i，如A_i中的节点a_s到a_k存在一条有向无环路径p，可表示成p=<a_s,…,a_k>，其中a_s,…,a_k互不相同，求解步骤如下：

5.3.1从节点集合A_i中任取起始节点a_s；

5.3.2搜索a_s的所有后序结点，形成集合A_t，a_s和A_t之间形成若干路径，记为P_i；

5.3.3重复步骤5.3.2，搜索A_t的所有后序结点，形成新的路径集，记为P_i，直到找出所有的路径为止；

5.3.4重复步骤5.3.1-5.3.3，选取节点集合A_i中其他所有起始节点，记为P_i，直到找出相应的所有路径为止；

5.4有向无环路径集合P_i形成了资源组合R_i对应的工作流子模型，记为WfM_i，其中的顶点取自步骤5.3处理后的有向无环路径集合P_i中的活动节点，边是P_i的各条路径；

5.5重复步骤5.1-5.4，直到所有的资源组合都被处理，最后得到若干工作流子模型，该工作流子模型刻画了制造资源服务的各种聚集方式，即制造能力；

步骤6、将工作流子模型集封装成制造能力服务：

6.1抽象出制造能力的属性，包括动态属性和静态属性；

6.2采用XML语言把制造能力描述成服务数据；

6.3描述能力服务数据的接口和操作，采用WSDL语言定义访问接口和内部函数；

6.4能力服务部署，能力服务的Web Service部署描述文件，包括服务名称、服务的文件地址、实现代码类、引用属性。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种基于工作流模型的制造能力服务化的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、描述制造资源元数据；

步骤2、把制造资源封装成web服务：

2.1抽象出制造资源的属性，包括动态属性和静态属性；

2.2采用XML语言把制造资源描述成服务数据；

2.3描述服务数据的接口和操作；

2.4资源的Web Service部署描述文件，包括服务名称、服务的文件地址、实现代码类、引用属性；

步骤3、准备工作流模型，对提供的工作流模型基本元素的要求可形式化表示为WfM=(id,Activity,＜)，其中id是工作流模型的唯一标识，Activity表示工作流模型的活动节点集合，＜表示活动节点间的时序关系集合，对于任意节点a_i∈Activity,a_j∈Activity,如果a_j在a_i后执行，则表示成a_i＜a_j；

步骤4、建立制造资源关系图RM：

资源关系图包含的基本元素表示为RM=(id,R,Activity,→)，其中id是资源关系图RM的唯一标识；R表示活动Activity输入或输出资源集合，R=(R_in,R_out)，其中，Rout是活动输出的资源集合，主要指活动产生的资源，Rin是活动输入资源集合，包括活动消耗的资源以及资源约束中体现的读取关系；Activity表示活动节点集合；→表示Activity中节点之间的资源输入输出关系，对于任意节点a_i,a_j,如果a_j的执行需要a_i的输出资源集R_i，则表示成a_i(R_i)→a_j；

步骤5、求解工作流子模型：

对资源集合R中的任意资源组合R_i，都存在一个相应的资源关系图RM_i，该资源关系图RM_i可确定出一个工作流子模型WfM_i，针对每一个资源或资源组合，求解相应的工作流子模型WfM_i，包括如下步骤：

5.1从资源集合R中任取资源组合R_i；

5.2把资源关系图RM中满足所有a_m(R_i)→a_n的活动节点a_m和a_n都保留下来作为子模型的节点，记为A_i；

5.3在工作流模型WfM中，以节点集合A_i为顶点形成若干条有向无环路径，记为P_i，如A_i中的节点a_s到a_k存在一条有向无环路径p，可表示成p=<a_s,…,a_k>，其中a_s,…,a_k互不相同，求解步骤如下：

5.3.1从节点集合A_i中任取起始节点a_s；

5.3.2搜索a_s的所有后序结点，形成集合A_t，a_s和A_t之间形成若干路径，记为P_i；

5.3.3重复步骤5.3.2，搜索A_t的所有后序结点，形成新的路径集，记为P_i，直到找出所有的路径为止；

5.3.4重复步骤5.3.1-5.3.3，选取节点集合A_i中其他所有起始节点，记为P_i，直到找出相应的所有路径为止；

5.4有向无环路径集合P_i形成了资源组合R_i对应的工作流子模型，记为WfM_i，其中的顶点取自步骤5.3处理后的有向无环路径集合P_i中的活动节点，边是P_i的各条路径；

5.5重复步骤5.1-5.4，直到所有的资源组合都被处理，最后得到若干工作流子模型，该工作流子模型刻画了制造资源服务的各种聚集方式，即制造能力；

步骤6、将工作流子模型集封装成制造能力服务：

6.1抽象出制造能力的属性，包括动态属性和静态属性；

6.2采用XML语言把制造能力描述成服务数据；

6.3描述能力服务数据的接口和操作；

6.4能力服务的Web Service部署描述文件，包括服务名称、服务的文件地址、实现代码类、引用属性。

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