CN107018160A - 一种基于层次化的制造资源和云化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于层次化的制造资源和能力云化方法，该方法的步骤包括：将制造资源的属性、行为和状态信息转变为数字、数据和模型信息，此基础之上通过网络将数字、数据和模型信息在线接入云制造服务平台S1、根据制造资源所处的分类对其进行标准化抽象，并在统一框架下对标准化抽象的制造资源进行管理和调配S2和对标准化抽象的制造资源进行服务化封装，以该封装作为标准的形式支持用户查找、调用和执行S3。本发明所述技术方案将将种类繁多、形态各异的“哑”制造资源云化分成数字化改造和接入、标准化抽象和管理以及服务化封装和交付三个层次，各个层次分工明确、各司其职、不可或缺、层层递进，而且各个层次均可以重用已有的成熟技术来实现。

Description

一种基于层次化的制造资源和云化方法

技术领域

本发明涉及云制造方法，特别是涉及一种基于层次化的制造资源云化方法。

背景技术

在网络化制造中，需要将分散的制造资源进行整合共享以实现协同应用。传统的网络化制造解决了制造资源及其所属各制造环节的互联互通问题，制造各环节的资源通过企业集成软总线(如企业应用集成平台(EAI)等)实现信息的传递和业务的流转。作为一个相对独立的系统，制造资源的数量相对固定，业务过程解决方案也已经固定，不具备良好的可扩展性；另外，相对固定的企业、相对固定的业务独占特定的制造资源，缺乏制造资源的动态共享，也难以有效使用系统外部的制造资源，开放性较差。

制造网格相比传统的网络化制造前进了一步，它将各类制造资源封装成制造服务，通过统一的制造网格中间件实现分散资源的共享使用和业务协作。主要的模式是，将一个复杂的制造任务分解成若干简单任务，选择合适而且闲置的制造服务分别完成，再汇集结果。由于没有虚拟化技术，制造服务和制造资源之间存在着紧密的绑定关系，面对多用户的资源共享的灵活性不足，即难以实现所谓的集中资源分散服务；由于不强调感知接入技术，制造网格通常未涉及生产、加工等核心业务，如生产加工资源服务等。

ASP是从一个集中管理的组织中提取应用部署、供应、管理以及对应用服务的契约式服务，并在共同签署外包协议的基础上，企业将其部分或全部流程业务委托给服务商管理，服务商不仅确保业务流程的正常运行，还负责应用程序的维护与升级，并通过网络实现服务的交互及用户使用。由于ASP通常只支持“软”制造资源的接入以及交付使用，资源使用方式较单一、服务类较型单一；而且早期的ASP技术由于没有采用虚拟化技术，对多用户进行资源共享的灵活性不足。

云制造是网络化制造的进一步发展。技术上需要实现更多种类(异构)、更大范围(开放)的数字化制造资源(包括“硬”制造资源、“软”制造资源)和制造能力的整合共享、按需组合(动态架构)、优化配置以及高效协同互操作；从而在模式上实现全集团企业制造资源和制造能力的统筹建设、整合共享，并充分支持跨专业、跨地域、跨阶段的制造资源和制造能力的集成与协同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于虚拟化和服务化的制造资源整合共享方法，解决大范围制造资源连接集成的感知接入问题；屏蔽不同类型制造资源的异构性和复杂性的虚拟化问题；采用规范化方式将制造资源提供用户访问和组合服务问题，以支持统一的架构和标准将制造资源集成封装成云制造服务。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种基于层次化的制造资源云化方法，该方法的步骤包括

S1、将制造资源的属性、行为和状态信息转变为数字、数据和模型信息，此基础之上通过网络将数字、数据和模型信息在线接入云制造服务平台；

S2、根据制造资源所处的分类对其进行标准化抽象，并在统一框架下对标准化抽象的制造资源进行管理和关联调配；

S3、对标准化抽象的制造资源进行服务化封装，以该封装作为标准的形式支持用户查找、调用和执行。

优选的，所述步骤S1包括

S11、将离线的设备设施硬件进行数字化改造，获得可远程监控的数字化设备设施；

S12、将人或组织的基本属性及其管理属性转化为可远程监控的数字化人或组织资源；

S13、将数字化的离线硬件制造资源和离线软件制造资源接入云制造服务平台。

优选的，所述步骤S2包括

S21、对制造资源中关键特征进行提取，作为制造能力监控和调用的标准化信息；

S22、重用原有离线的硬件制造资源或软件制造资源自带的资源管理系统，对同种类别的制造资源进行管理；

S23、根据规范化抽象的关联关系对不同种类制造资源管理进行协调和调度。

优选的，所述步骤S3中基于业务流程形式或联邦集成形式被关联查找、调用或执行。

优选的，所述步骤S3进一步包括将多个制造资源组合起来交付给用户，为用户执行更复杂的制造任务。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案将云制造系统中的制造资源云化分成数字化改造和接入、标准化抽象和管理以及服务化封装和交付三个层次，各个层次分工明确、各司其职、不可或缺、层层递进，而且各个层次均可以重用已有的成熟技术来实现。该方法可指导对种类繁多、形态各异的“哑”制造资源(即离线孤立、不可监控调配、不能被远程调用执行的制造资源)以低成本、易于操作的方式进行整合共享，以统一的架构和标准化对制造资源进行有效管理和调度，以规范化方式将制造资源提供用户访问和使用，从而支持构建具有开放性、多租户、按需动态架构等特点的云制造系统。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1示出一种基于层次化的制造资源和云化方法的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明公开了一种层次化的制造资源云化方法，该方法的具体步骤包括：

第一步制造资源的数字化改造和接入

主要是将制造资源的属性、行为和状态等信息转变为可提取和控制的数字、数据和模型等，并通过网络接入云制造系统。包括将非数控的设备设施改造成可远程监控的数字化设备设施，将人/组织及其管理改造成可远程监控的数字化人/组织资源，将孤立的硬件制造资源和软件制造资源改造成可接入调用的制造资源。

第二步制造资源的标准化抽象和管理

主要是在制造资源的数字化改造和接入的基础之上，根据制造资源所处的分类对其进行标准化抽象，包括实现对制造资源监控、调用的标准化。在标准化抽象的基础之上，实现在统一框架下对制造资源进行有效管理和调度，包括可以重用原有资源管理系统对同种类制造资源进行管理，根据规范化的关联关系对不同种类制造资源管理进行协调和调度。

第三步制造资源的服务化封装和交付

主要是在制造资源的标准化抽象和管理的基础之上，以某种云制造服务的形式对制造资源进行封装，支持多用户通过网络对其进行查找、调用、执行；另外可以用业务流程、联邦集成等形式，将多个制造资源组合起来交付给用户，为用户执行更复杂的制造任务。

下面通过一组实施例对本发明做进一步说明：

一种层次化的制造资源云化方法，该方法的步骤包括：

第一步制造资源的数字化改造和接入

(1)硬件设备设施制造资源的数字化改造和接入

计算设备、存储设备接入的基础比较好，只需要在软件层面增加智能监控代理即可；相比之下，对成套仿真试验设备和企业单元制造系统的接入则需要进行一定的改造。成套仿真试验设备的数字化基础良好，有相应的一整套计算机控制系统，通过增添一台双网卡的本地服务器，用于实时网络(反射内存网)与科研网络的衔接转换，从而实现远程访问和控制；另外，企业单元制造系统的数字化程度也较高，具备数字数控中心(DNC)、车间制造执行系统(MES)等基础，并通过对生产线的物料、工装添加条码标签以及赋予各类资源统一的数字标识形成了数字化的制造中心信息库，相应的通过对数字化制造中心信息库的集成实现生产系统的远程访问和控制。

(2)软件制造资源的数字化改造和接入

对于单机版的软件、模型来说，需要分情况进行改造。对于在Windows操作系统里面运行的用VC++编写的EXE形式的软件和模型，一般通过自动化技术Automation，使其暴露出类似DLL的接口；如果需求采用J2EE技术将其封装成Web服务，那么还要通过Java调用COM组件的Jacob技术来实现。即使是对于采用客户端/浏览器(B/S)架构的软件和模型来说，需要基于ESB总线进行集成接入。

第二步制造资源的标准化抽象和管理

(1)制造资源的分类和标准化抽象

根据制造资源的关键特征对制造资源进行分类和标准化抽象。关键特征除了它的功能以外，就是资源的关键技术指标。以成套仿真试验设备为例，其关键技术指标包括目标仿真的指标、三轴转台指标、负载模拟器指标、计算机控制系统指标以及电源指标。关键技术指标决定了若干物理制造资源能否被归类和抽象成一种制造资源。

(2)制造资源的分类管理和关联调配

对于同一种类的制造资源，抽象出标准化的接口实现对制造资源监控、调用。在标准化抽象的基础之上，实现在统一框架下对制造资源进行有效管理和调度，包括可以重用原有资源管理系统(如计算资源调度系统、知识/模型库管理系统、制造执行系统等(MES))对同种类制造资源进行管理，根据规范化的关联关系对不同种类制造资源管理进行协调和调度。

第三步制造资源的服务化封装和交付

(1)硬件设备制造资源的服务化封装和交付

对于IT基础资源，可以通过重用Platform ISF等资源调度软件，将其封装成Web服务支持监控管理和执行调用，通过虚拟网络计算机(VNC)技术支持计算节点的远程查看和交互；对于高端数字化生产线设备，可以通过重用其制造执行系统(MES)软件，也将其封装成Web服务支持监控管理和执行调用；对于成套仿真试验设备，由于所承担的制造任务实时性较强，可以通过将对半实物仿真试验的操控功能封装成Web服务支持执行调用，将半实物仿真的三维模拟视景通过远程可视化技术推送到浏览器端支持查看和交互。

(2)软件制造资源的服务化封装和交付

采用平台即服务(PaaS)技术实现对企业信息系统的服务化改造和封装，再通过软件即服务(SaaS)的方式提供服务；采用商品化的桌面虚拟化工具如CtriX等，对大型工具软件中与用户交互性强的功能进行服务化封装，以提供虚拟交互形式的服务；采用Web服务技术对模型类资源以及库管理系统进行服务化封装，以供其它云制造服务进行远程调用；另外，也采用虚拟机的方式(基础设施即服务(IaaS))，对一些原来是单机版的软件制造资源进行服务化封装。

综上所述，本发明所述技术方案将云制造系统中的制造资源云化分成数字化改造和接入、标准化抽象和管理以及服务化封装和交付三个层次，各个层次分工明确、各司其职、不可或缺、层层递进，而且各个层次均可以重用已有的成熟技术来实现。该方法易于操作，可指导对异构的硬件设备制造资源、软件制造资源以规范化的方式进行整合共享，支持构建具有开放性、多租户、按需动态架构等特点的云制造系统。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种基于层次化的制造资源云化方法，其特征在于，该方法的步骤包括

S1、将制造资源的属性、行为和状态信息转变为数字、数据和模型信息，此基础之上通过网络将数字、数据和模型信息在线接入云制造服务平台；

S2、根据制造资源所处的分类对其进行标准化抽象，并在统一框架下对标准化抽象的制造资源进行管理和关联调配；

S3、对标准化抽象的制造资源进行服务化封装，以该封装作为标准的形式支持用户查找、调用和执行。

2.根据权利要求1所述的制造资源云化方法，其特征在于，所述步骤S1包括

S11、将离线的设备设施硬件进行数字化改造，获得可远程监控的数字化设备设施；

S12、将人或组织的基本属性及其管理属性转化为可远程监控的数字化人或组织资源；

S13、将数字化的离线硬件制造资源和离线软件制造资源接入云制造服务平台。

3.根据权利要求1所述的制造资源云化方法，其特征在于，所述步骤S2包括

S21、对制造资源中关键特征进行提取，作为制造能力监控和调用的标准化信息；

S22、重用原有离线的硬件制造资源或软件制造资源自带的资源管理系统，对同种类别的制造资源进行管理；

S23、根据规范化抽象的关联关系对不同种类制造资源管理进行协调和调度。

4.根据权利要求1所述的制造资源云化方法，其特征在于，所述步骤S3中基于业务流程形式或联邦集成形式被关联查找、调用或执行。

5.根据权利要求1所述的制造资源云化方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括将多个制造资源组合起来交付给用户，为用户执行更复杂的制造任务。