CN105807729A - 一种基于语义化的产线预设流程优化方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于语义化的产线预设流程优化方法，包括以下步骤：情景生成模块语义化建模，并将预设流程输出至服务执行模块；服务执行模块根据用户的性能指标，将预设流程通过查找语义库进行优化并执行。系统包括：情景生成模块：用于语义化建模，并将预设流程输出至服务执行模块；服务执行模块:用于根据用户的性能指标，将预设流程通过查找语义库进行优化并执行。本发明允许产线的生产过程中根据需求来对性能指标的调整，从而及时调整设备状态、参数。根据性能指标的不同，可以对产线的生产效率进行提高、提高生产物品的质量或降低能耗。

Description

一种基于语义化的产线预设流程优化方法和系统

技术领域

本发明涉及了一种基于语义化的产线预设流程优化方法和系统，属于智能制造控制领域。

背景技术

随着科学技术的发展与用户对产品要求的多样化，这就要求各个行业的生产线十分灵活，从而可以针对用户需求的改变来对产线进行调节，因此各个行业都需要在其生产过程中都需要对其产线自身的生产计划调度有着实时的控制性。现在的产线生产制造的特征已经从早期的工厂大量生产累计货物等待用户购买转变为用户的订单式产线。当用户按照厂商的要求提出了自己的需求后，由这一订单来驱动产线进行生产。实时的产线调度系统可以实时的针对用户的需求来进行自我调整，从而根据产线此时的状态，如设备状态、产线繁忙程度等，对产线中各设备进行任务指派，从而提高产线的生产效率，降低产线的能耗，从而提高整个产线的产出，提高各个行业的效益。现在基于预设生产计划的产线执行过程中，当用户的新订单提交到工厂后，产线按照预设流程执行一段时间后，发现现在产线的流程生产这一订单效率过低，如订单数量较大，而某一工位执行速度较低，无法满足这一订单的需求时，产线就需要实时的对这一订单进行调整，重新分析设计根据不同的业务进行对应的调整，从而保证这一产线可以尽可能保持在最大生产效率中。但在现有的工厂产线中，在工作计划与实时调度间往往不能较快的交互，因此在面对订单需求频繁更改的时候，也就是产线收益最低的时刻。

设备的抽象服务化很好的改善了这一情形。这一技术根据设备的特性将产线中存在的所有设备抽象服务化，建立对应的服务模型，通过调用对应的服务就可以对硬件设备进行操作，提高了设备调整的实时性，使得通过系统分析从而实时对设备进行操作、调整变成了可能。这样，一个生产计划就可以描述为一系列的设备服务的执行流程。当用户的需求发生变化，通过上层决策、诊断的结果需要对某一生产流程进行改变的时候，就可以执行对应的服务执行流程，从而达到实时控制产线调整生产的目标。一个良好的服务组合执行系统可以更好的调用这些服务来满足用户的需求，动态的选择更加合适的设备来执行。这是目前产线改革更新的趋势，也是提高产线效率、降低能耗的必经之路。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在针对传统工业产线流程执行过程中，设备所需执行的操作不灵活的问题。提出了一种基于预设流程优化的产线服务组合方法和系统来将设备上的同类服务进行统一化管理，在流程执行的过程中，根据用户不同时刻需求的不同，可以按照既定的选优方法来动态的选择此时的情景最适合的服务来进行调用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的方法是：一种基于语义化的产线预设流程优化方法，包括以下步骤：

情景生成模块语义化建模，并将预设流程输出至服务执行模块；

服务执行模块根据用户的性能指标，将预设流程通过查找语义库进行优化并执行。

所述情景生成模块语义化建模，并将预设流程输出至服务执行模块包括以下步骤：

语义化建模模块将服务库中的每个服务根据情景需要抽象出相应的标签，保存至语义库中；

预设流程模块将外部输入或流程库的预设流程输出至服务执行模块。

所述标签包括服务名及其下列内容的一种或几种：设备类别、可执行功能、位置、性能指标。

所述服务执行模块根据用户的性能指标，将预设流程通过查找语义库进行优化并执行包括以下步骤：

性能指标模块接收用户的性能指标，并将情景生成模块输出的预设流程发送至流程优化模块；

流程优化模块根据预设流程中的服务名查询语义库得到每个服务名对应的多个语义标签；再根据每个服务的非性能指标的标签查询语义库，得到与非性能标签对应的多个服务名；将所述多个服务名对应的性能指标标签进行比较，并将最优的性能指标标签所对应的服务替换预设流程中的原服务，形成新的流程；

流程执行引擎执行新的流程。

一种基于语义化的产线预设流程优化系统，包括：

情景生成模块：用于语义化建模，并将预设流程输出至服务执行模块；

服务执行模块：用于根据用户的性能指标，将预设流程通过查找语义库进行优化并执行。

所述情景生成模块包括：

语义化建模模块：将服务库中的每个服务根据情景需要抽象出对应的标签，保存至语义库中；

预设流程模块：将外部输入或流程库的预设流程输出至服务执行模块。

所述标签包括服务名及其下列内容的一种或几种：设备类别、可执行功能、位置、性能指标。

所述服务执行模块包括：

性能指标模块：接收用户的性能指标，并将情景生成模块输出的预设流程发送至流程优化模块；

流程优化模块：根据预设流程中的服务名查询语义库得到每个服务名对应的多个语义标签；再根据每个服务的非性能指标的标签查询语义库，得到与非性能标签对应的多个服务名；将所述多个服务名对应的性能指标标签进行比较，并将最优的性能指标标签所对应的服务替换预设流程中的原服务，形成新的流程；

流程执行引擎：用于执行新的流程。

本发明的有益效果是：

1、本发明该系统可以根据用户、情景的性能指标来实时的对业务流程进行小范围的优化。

2、允许产线的生产过程中根据需求来对性能指标的调整，从而及时调整设备状态、参数。根据性能指标的不同，可以对产线的生产效率进行提高、提高生产物品的质量或降低能耗。

3、基于预设流程的主要框架可以保证服务组合的工作流程在一定范围内符合真实业务工作流程，这样可以减少单纯依靠自适应服务组合存在的不稳定性。

附图说明

图1是本发明软件系统的整体架构。

图2是本发明中软件系统中情景生成模块执行时的流程图。

图3是本发明中软件系统中服务执行模块执行时的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案以及优点等更加清楚明确，在这里举出实际例子并参考附图进行进一步的说明。

对设备服务抽象化后的设备服务进行统一管理，并对其进行语义化建模来进行分类。然后在执行预设的服务流程的过程中，按照实时情景的性能指标来实时的选择合适的服务来进行执行。

其中，这里提到的服务抽象化，指的是将产线上的设备按照业务上所能提供的功能抽象为符合W3C服务标准的服务，这样使得产线上所有的设备可以通过统一的方式来被调用、设置，从而动态的调整产线。

语义化建模指的是，将上述抽象出的服务，按照业务、功能、静态信息等抽象出符合事实的标签。为了区分不同的设备，不同的情景下某项服务所抽象化的语义标签的数量并不相同。根据情景的不同，理论上不同服务所拥有的复数个标签并不相同，因此，在同一个服务库中，不会存在两个服务拥有完全相同的标签信息，这就是服务语义化的唯一性。因此我们就可以根据几个标签来确定一个服务。

上面提到的预设的服务流程，指的是各个行业针对其不同产线所对应的不同业务，通过专业人员对其产线的工作流程进行抽象，所形成的符合工作流程文件标准的服务执行流程。

参见图1，这是软件系统的整体架构图，

其中，包含情景生成模块与服务执行模块两个主要部分。

情景生成模块主要负责将产线生产情景进行生成，方便后续的服务执行模块进行基础信息的查找来确认最优服务。其中的服务抽象模块主要负责将底层的硬件设备抽象成符合W3C标准的服务，并将这些抽象出的服务注册在服务库中；服务库通过对服务列表的维护对抽象出的服务进行统一管理。其中服务中主要包括服务名称、服务链接、服务可提供操作、服务必要前置条件与服务执行所需参数。

语义化建模模块主要负责将服务库中的服务根据服务对应的业务功能、输入输出等参数抽象出语义标签，并存入语义库中，通过管理语义标签从而达到对设备的统一管理。标签包括服务名及其下列内容的一种或几种：设备名称、设备型号、设备类别、可执行功能、位置、性能指标。其中性能指标包含功耗、效率、时间、成品率。

预设流程模块主要负责对流程文件的统一管理。通过对流程库的读写操作来管理流程文件：提供对外的接口，允许操作人员录入设定好的业务流程文件；将操作人员选择或其他系统生成的流程文件，根据产线的需求推送给流程执行模块。

流程文件包括了含有时间顺序的一系列的待执行服务。这些服务按照执行顺序的先后进行排列，其中待执行服务中存储着这些服务的链接与所需要的操作，通过待执行服务的链接和所需的操作可对应调动设备进行对应的操作。

服务执行模块主要包括性能指标模块、最优服务查找模块与流程执行引擎。其中性能指标模块主要负责接收用户所选择的性能指标。

其中性能指标包含上文提到的功耗、效率、时间、成品率。

流程优化模块主要负责根据用户输入的性能指标与预设流程中存在的信息，查找出符合这一标准的最优服务。首先对预设流程中服务对应的语义标签进行提取，根据其中一个或多个标签查找服务库，查找的结果为可替换原服务的新服务，然后对比原服务与新服务的一个或多个性能指标，从而确定最优服务，并在服务库中进行绑定。并查找服务库确认是否可用，如若不可用就会更新服务库，重新执行查找，直至最优服务可用。

流程执行引擎，主要负责将已经经过优化的流程执行下去，完成整个业务流程。负责接收最优服务查找模块优化后的流程文件并进行解析。解析后按照流程文件中的顺序依次查找服务库进行查找绑定，并输入所需参数进行执行。当服务间数据格式不兼容时进行转换以保持流程的正确执行。

参见图2，本发明涉及情景生成模块的实施流程是：首先初始化，将设备服务抽象化后得到的服务注册在服务库中。然后通过语义化建模的方式，将所有服务基于情景的需求抽象出对应的标签，保存至语义库中。之后，可以通过用户输入的方式，如通过浏览器或客户端的前台界面，允许用户通过拖拽等方式来定制这一预设流程或从现在的预设流程库中直接调出；或者由其他系统导入预设流程。其中服务库与语义库存储至数据库中。而预设流程则以XML方式进行存储。

以下将描述本发明一个应用到产线的实例，情景生成模块的步骤具体为：

步骤S1：根据产线所涉及的硬件设备，将其抽象出的服务，其可执行的操作抽象成服务中对应的操作函数，并将服务以列表的形式，注册到服务库中。

步骤S2：遍历服务库，将服务库中所存的所有服务，分别对其进行语义化建模。根据上文提到的语义标签，结合其功能、参数、输出等因素，抽象出对应的语义标签，并存放至语义库中。此时假设提出了功能、位置、性能指标标签。

步骤S3：提供前台界面，共提供三种导入预设流程的方式，分别为：操作人员选择流程库中已有流程文件；操作人员通过拖拽方式创建新的流程未见；其他系统生成预设流程的方式。并将导入的流程文件发送至服务执行模块。

步骤S4：情景生成完毕，并提供给操作人员确认信息界面。

参加图3，本发明涉及服务执行模块的实施流程是：首先接收业务流程文件。并获取用户实时选择的性能指标。根据这一性能指标，通过对服务库中可用的服务进行查找，对预设流程中可优化的服务，通过查找到的最优的服务替代原流程。并根据最优服务查找模块的结果，依次对业务流程中所涉及的服务进行并绑定。将其发送给服务执行引擎，来执行业务流程。

以下将描述本发明一个应用到产线的实例，服务执行模块的步骤具体为：

步骤S1：初始化，接收情景生成模块传递来的预设流程并接收用户性能指标。

步骤S2：初始化，实时接收用户选择的性能指标。

步骤S3：分析预设流程，对预设流程中的每一项服务，查找语义库，从而得到该服务所有的语义标签。并抽取出其中的多个非性能指标，按照这些标签重新查找语义库，可得到可替换原服务的多个服务。通过对比这些服务的性能指标，可得到最适合用户选择的新服务，并依次针对流程文件中的每一个的服务进行最优服务查找，直至该流程中的所有服务都进行过最优服务查找。例如当预设流程某一步需要调用某条机械手进行贴标签的工作，首先根据这一服务查找语义库获得所有标签，可获得设备名称、可执行功能、位置等。根据这些标签进行语义库的查找，可以查找多个服务，例如可找到多个机械手都可以进行贴标签工作，且位置符合要求。根据用户选择的性能指标，查找语义库，从而得到这些机械手中性能指标最优化的一个，并将这一服务替换原流程中的原服务。对流程文件中的每一个服务都进行最优服务查找，从而完成对流程文件的优化。

步骤S4：根据用户性能指标生成流程执行文件。然后可以通过服务校验模块进行确认，如若存在不可用服务，则更新服务库，并重复执行第三步，确保流程可正确执行。

步骤S5：执行最终的服务流程，其中，由服务执行引擎来处理外部数据库、服务间数据兼容等问题。

综上所述，本发明的方法，针对传统工业产线流程进行优化，提高了产线的灵活性。在本方法中，提出了一种基于抽象服务、语义化建模与预设流程，并根据用户提供的性能指标来动态选择最优服务的产线服务组合系统。这一服务组合系统结合了产线的特点，采用预设流程的方法来确保流程的准确性。并可以根据用户提供的性能指标，来动态的调整服务流程，从而尽可能的提高资源利用率、降低系统能耗，提高产线的生产效率。这是一种新的针对产线的系统优化解决方案，适合推广使用。

Claims (8)

1.一种基于语义化的产线预设流程优化方法，其特征在于包括以下步骤：

情景生成模块语义化建模，并将预设流程输出至服务执行模块；

服务执行模块根据用户的性能指标，将预设流程通过查找语义库进行优化并执行。

2.根据权利要求1所述的一种基于语义化的产线预设流程优化方法，所述情景生成模块语义化建模，并将预设流程输出至服务执行模块包括以下步骤：

语义化建模模块将服务库中的每个服务根据情景需要抽象出相应的标签，保存至语义库中；

预设流程模块将外部输入或流程库的预设流程输出至服务执行模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于语义化的产线预设流程优化方法，其特征在于所述标签包括服务名及其下列内容的一种或几种：设备类别、可执行功能、位置、性能指标。

4.根据权利要求1所述的一种基于语义化的产线预设流程优化方法，其特征在于所述服务执行模块根据用户的性能指标，将预设流程通过查找语义库进行优化并执行包括以下步骤：

性能指标模块接收用户的性能指标，并将情景生成模块输出的预设流程发送至流程优化模块；

流程优化模块根据预设流程中的服务名查询语义库得到每个服务名对应的多个语义标签；再根据每个服务的非性能指标的标签查询语义库，得到与非性能标签对应的多个服务名；将所述多个服务名对应的性能指标标签进行比较，并将最优的性能指标标签所对应的服务替换预设流程中的原服务，形成新的流程；

流程执行引擎执行新的流程。

5.一种基于语义化的产线预设流程优化系统，其特征在于包括：

情景生成模块：用于语义化建模，并将预设流程输出至服务执行模块；

服务执行模块:用于根据用户的性能指标，将预设流程通过查找语义库进行优化并执行。

6.根据权利要求5所述的一种基于语义化的产线预设流程优化系统，其特征在于所述情景生成模块包括：

语义化建模模块：将服务库中的每个服务根据情景需要抽象出对应的标签，保存至语义库中；

预设流程模块：将外部输入或流程库的预设流程输出至服务执行模块。

7.根据权利要求5所述的一种基于语义化的产线预设流程优化系统，其特征在于所述标签包括服务名及其下列内容的一种或几种：设备类别、可执行功能、位置、性能指标。

8.根据权利要求5所述的一种基于语义化的产线预设流程优化系统，其特征在于所述服务执行模块包括：

性能指标模块：接收用户的性能指标，并将情景生成模块输出的预设流程发送至流程优化模块；

流程优化模块：根据预设流程中的服务名查询语义库得到每个服务名对应的多个语义标签；再根据每个服务的非性能指标的标签查询语义库，得到与非性能标签对应的多个服务名；将所述多个服务名对应的性能指标标签进行比较，并将最优的性能指标标签所对应的服务替换预设流程中的原服务，形成新的流程；

流程执行引擎：用于执行新的流程。