CN108229779A - 一种面向产线的智能动态服务组合方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种面向产线的智能动态服务组合方法和系统，方法包括以下步骤：客户端接收定制订单信息，并将定制订单信息发送至服务端；服务端将定制订单信息进行组装建模，并与服务库中的服务块进行匹配，建立映射，形成服务组装序列，发送至服务端流水线用于生产。系统包括客户端和服务端；本发明采用语义标签化形式来对服务操作进行标记，可以实现订单及其它业务的实时语义化独立调用。本发明允许在生产过程中根据用户需求来对服务序列实时调整，灵活度更高，通用性更强，维护成本也更低。
Description
技术领域
本发明涉及了一种面向产线的智能动态服务组合方法和系统，属于智能制造控制领域。
背景技术
近年来，Internet已由传统意义下的信息发布平台逐渐演变为一个开放的分布计算基础设施。由于大多数商业功能不是单一的基本服务，某个业务功能可能是在分布式环境中多个单位在不同系统上进行的跨域工作流的协同工作，形成复杂的组合服务。随着2002年12月SOA的提出，“服务”已成为开放网络环境下资源封装与共享的核心概念。SOA通过将注意力放在服务上，使得应用程序能够集中起来提供更加丰富、目的性更强的商业流程，更加真实地反映业务模型。
随着跨企业应用的日益复杂，单个Web服务的实现己经无法满足复杂业务的需求，需要通过将多个不同业务功能的Web服务按照一定的业务流程逻辑组合起来，构建复杂的组合服务，通过对组合服务的执行，来满足复杂的商业逻辑上的需求。服务计算是一种将服务作为基本元素来开发应用的计算范型，它的静态结构特征是采用三方模型，从细粒度的元服务组合成粗粒度的服务，运行特性是具有高度的动态性和敏捷性，它提供了组织内和组织间直到互联网范围内的应用协作和集成所需要的分布式计算基础架构。从资源方面，服务计算是把待共享的资源(如符号文字html、软件计算WebService、软件数据WSRF)部署到网络服务器(WebServer，如Windows的IIS)里，网络中的所有计算机就都可以用平凡的方式来访问这些共享资源。可以说现有的SOA模型实现了“一个软件服务可以被全球所有的计算任务所共享”。
目前大多数产线一般都是采用的全定制化流水线作业的方法，一旦应用需求需要改变，需要更改产线组态过程，改变硬件内部逻辑，重新配置组态过程，最后从新开发定制应用，定制化程度很高，不过灵活，维护成本也很高。
因此，根据所需业务功能，在Web服务互操作技术和服务计算思想基础上对产线内部工艺服务进行组合，以满足复杂商业功能的需求就成了一个急需解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题时是针对工业产线实现最大程度自动化所带来的服务模块逻辑提取和解耦问题。提出了一种面向产线的智能动态服务组合方法，即在产线流程执行的过程中，根据用户不同时刻需求的不同，可以自动动态组合成最优的服务序列来实现用户的定制化需求。
本发明的技术方案如下：一种面向产线的智能动态服务组合方法，包括以下步骤：
客户端接收定制订单信息，并将定制订单信息发送至服务端；
服务端将定制订单信息进行组装建模，并与服务库中的服务块进行匹配，建立映射，形成服务组装序列，发送至服务端流水线用于生产。
所述客户端包括：
用户信息模块验证用户身份；
定制订单模块接收通过验证用户的定制订单信息，并通过浏览器发送至服务端。
所述定制订单信息包括订单组成的各元素配置信息。
所述服务端执行以下步骤：
获取订单模块接收客户端的定制订单信息；
订单组装建模模块根据定制订单信息将信息中的各元素添加语义标签，形成每个元素的工艺生产模型；然后将每个工艺生产模型按照其对应元素在生产过程中的顺序组装，完成订单的组装建模；
服务库存储有封装后的工艺生产过程中的模块化操作，每个模块化操作包括元素及其分类标签；
订单与服务库映射模块根据工艺生产模型中的元素、语义标签分别与服务库中的元素、分类标签进行匹配，实现添加语义标签的元素与模块化操作的映射，进而将服务库中的元素与对应的模块化操作按生产过程中的顺序排序；
服务组装序列模块根据映射投入生产的实现方式将映射进行规范化处理，组装成符合实现方式约束的服务序列；
实际生产模块将服务序列发布至生产线生产。
一种面向产线的智能动态服务组合系统，包括：
客户端，用于接收定制订单信息，并将定制订单信息发送至服务端；
服务端，用于将定制订单信息进行组装建模，并与服务库中的服务块进行匹配，建立映射，形成服务组装序列，发送至服务端流水线用于生产。
所述客户端包括：
用户信息模块，用于用户身份验证；
定制订单模块，用于接收通过验证用户的定制订单信息，并通过浏览器发送至服务端。
所述定制订单信息包括订单组成的各元素配置信息。
所述服务端包括：
获取订单模块，用于接收客户端的定制订单信息；
订单组装建模模块，用于根据定制订单信息将信息中的各元素添加语义标签，形成每个元素的工艺生产模型；然后将每个工艺生产模型按照其对应元素在生产过程中的顺序组装，完成订单的组装建模；
服务库，用于存储封装后的工艺生产过程中的模块化操作，每个模块化操作包括元素及其分类标签；
订单与服务库映射模块，用于根据工艺生产模型中的元素、语义标签分别与服务库中的元素、分类标签进行匹配，实现添加语义标签的元素与模块化操作的映射，进而将服务库中的元素与对应的模块化操作按生产过程中的顺序排序；
服务组装序列模块，用于根据映射投入生产的实现方式将映射进行规范化处理，组装成符合实现方式约束的服务序列；
实际生产模块，用于将服务序列发布至生产线生产。
本发明的有益效果及优点：
1.本发明采用语义标签化形式来对服务操作进行标记，可以实现订单及其它业务的实时语义化独立调用。
2.本发明允许在生产过程中根据用户需求来对服务序列实时调整，灵活度更高，通用性更强，维护成本也更低。
附图说明
图1是本发明软件系统的整体架构。
图2是本发明中投入产线中的生产流程图。
图3是本发明基于BPEL设计流程的开发模式。
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。
一种面向产线的智能动态服务组合方法和系统，包括以下步骤：
首先需要梳理一下工业产线的整个流程，以汽车工业生产线为例，主要分为用户自定义下单，订单组装建模，订单与服务库建立映射，服务组装序列，应用系统测试服务序列，序列投入流水线等六个步骤；
用户自定义下单，即用户需要对汽车的颜色、车壳、底盘、玻璃、发动机排量等不同配置信息进行录入，即汽车生产订单的各元素配置信息。
订单组装建模，即系统根据用户录入的订单信息，利用语义标签化的形式将订单预设流程的每一个步骤进行标记，并封装在一个服务执行的描述化文件中(xml文件)，形成每个元素的工艺生产模型；订单中的每个元素在生产过程中都有一定的顺序，将每个工艺生产模型按照其对应元素在生产过程中的顺序组装，完成订单的组装建模。元素为产线的基本工艺，如打磨、装配、传送、打印和定位等工艺；语义标签主要用于对于产线工艺的限定，如用户的订单内容为黄色宝马轿车，那这里用于限定的语义标签就对车体颜色、车型和汽车类别做出了限定。
服务库，用于存储封装后的工艺生产过程中的模块化操作，即操作方法封装后的操作函数，每个模块化操作包括元素及其分类标签。对于一个汽车生产线的服务库，一般包含加工信息服务、抓取服务、视频服务、传送服务、标签打印服务、贴封服务、搬运服务、定位服务和装卸等服务。其中分类标签如：出库、装配和出库等类别，其中加工信息服务和视觉服务隶属于入库类别，视频服务、传送服务、标签打印服务、贴封服务和搬运服务隶属于装配类别，定位服务和装卸服务隶属于出库服务。
订单与服务库映射模块，用于根据工艺生产模型中的元素、语义标签分别与服务库中的元素、分类标签进行匹配，实现添加语义标签的元素与模块化操作的映射，进而将服务库中的元素与对应的模块化操作按生产过程中的顺序排序。
服务组装序列，即系统在服务库中将与订单建立映射的服务块提取出来进行动态智能组装，此处需要进行语义标签的解析，根据解析后的结果构建服务块之间的联系，一次组装起来，并根据映射投入生产的实现方式将映射进行规范化处理，组装成符合实现方式约束的服务序列。
应用系统测试服务序列，即将服务组张虚列放置在模拟产线中进行测试，并根据模拟场景进行对功能和性能进行校验，并生成测试报告。
序列投入流水线，即系统对测试通过的服务序列投入生产线，并经过实际生产的测试，最终投入批量生产。
参见图1，这是软件系统的整体架构图。
当客户端启动后，系统通过浏览器可以将系统主界面呈现给用户，客户端界面主要由用户信息模块和定制订单模块组成；用户信息模块由用户身份、用户所属部门、用户身份三个模块组成；定制订单模块主要获取用户对汽车的定制化需求列表，包含汽车车型、车身颜色、汽车底盘、发动机型号、内饰工艺、配置要求等信息，系统进而将获取到的信息传入系统当中。
系统采用B/S架构，因此系统将浏览器用户的订单信息传入系统，首先系统后台先要获取订单条件，并通过每个工艺的信息将此订单的生产流程建立模型，并利用语义标签化的形式将订单预设流程的每一个步骤进行标记。之后系统后台查询服务库，将服务库与订单相匹配的服务块一一建立映射，为后面的的服务组合做准备。
服务组合是指通过将分布在不同环境、平台或公司间己存在的服务，按照一定的规则动态地发现并组装成为一个增值的、更大粒度的服务或是系统，以满足用户的复杂需求，并提高软件生产率的过程。经过对Web服务组合典型场景的研究分析可知，服务的组合方式分为工作流模式和协作模式，本发明采用的是工作流模式。
在工作流模式中，需要一个控制中心来管理涉及到的Web服务，并协调对它们的调用次序。涉及到的Web服务本身并不知道也不必知道它们是组合过程的一部分，只有控制中心知道它们是如何管理和协调的。
工作流模式在易操作性上更具优势：
(1)透明的执行流程，即知道谁负责执行流程；
(2)良好的兼容性，即使Web服务并不知道它们是流程的一部分，仍然可以进行组合，这样就可以不必改动老版本的Web服务(即相对出现在Web服务组合研究之前，不支持服务组合的那些服务)；
(3)易于进行异常控制和错误恢复；
(4)方便对Web服务占用的资源进行管理和调度。
因此，在实现服务组合时选用基于Web服务的业务流程执行语言BPEL来实现工作流模式的服务组合。
系统将服务组合后的服务序列投入模拟生产环境中进行测试，测试无误后，投入到实际的生产流水线，最终将生产的产品进行产出，交给下单用户。
参见图2，是本发明投入产线中的生产流程图。
以下将描述本发明一个应用到汽车生产线的实例，实现智能生产步骤具体为：
步骤S1：根据整个生产线所有使用到的硬件设备，将其具体功能抽象出服务，形成独立的服务块，将其注册到服务库当中。
步骤S2：根据用户的定制化订单建模，形成服务请求的url，即调用restful接口。
步骤S3：根据订单url与服务库中的服务块建立映射，确定需要将哪些操作定义成可执行的WSDL。
步骤S4：将WSDL植入Protégé形成语义化的Owl-s。
步骤S5：将Owl-s植入BPEL文件中，然后需要根据编写BPEL的语法对植入的Owl-s文件进行规范化处理，最后根据语义化标签在BPEL内进行Owl-s的重组，形成基本服务序列。
步骤S6：利用Apache ODE等BPEL引擎发布到Web端，形成工艺流程。
步骤S7：进一步将生成的工艺流程发布到应用系统端，即发布到生产线，对用户提供定制化服务。
参见图3，展示的是基于BPEL设计流程的开发模式。
使用BPEL实现的流程系统可以被分成独立的两层：顶层是用BPEL编写的业务流程，描述了应用的流程逻辑；底层是被调用的Web服务，描述了应用的功能逻辑。现有的企业业务集成项目大都是事先给出流程结构，通过BPEL在设计阶段静态地指定元服务的提供者，对处于上下文的元服务间参数进行设定，这样形成的BPEL流程结构简单、效率高并且易于维护，然而不能满足对Web服务动态调用的需求，而现实中的许多业务流程并不是一成不变的，多变性和不确定性是现代企业业务流程的特点。根据服务计算的服务组合模型搭建的BPEL流程框架如图3所示.。
(1)注册WSDL。发布各服务的服务提供者将其Web服务的描述进行发布，通常采用注册到某个UDDI服务器中的方法。
(2)获得WSDL。BPEL流程开发者获得参与此流程的各Web服务的描述信息；如可以使用UDDI浏览器访问并获得WSDL。
(3)生成Owl-s。将获取得WSDL利用Protégé生成Owl-s，并加入语义化标签。
(4)编写BPEL。编写BPEL流程定义，将Owl-s根据语义化标签联系在一起，这一步是流程系统开发的核心。
(5)部署BPEL。流程设计完成的BPEL可以部署到BPEL流程引擎上运行(例如ApacheODE)，部署成功后，引擎将等待调用流程的SOAP消息。
(6)调用Web服务。测试和运行流程部署完成后，流程需要进行测试，才能确认业务逻辑是否符合要求；BPEL流程对外暴露为一个Web服务，对它的调用方式与普通Web服务相同。
组合WebService的触发条件满足时，执行引擎通过解析BPEL文档执行具体的组合Web服务，通过成对活动的调度和执行，实现组合Web服务的功能，同时将执行情况记录到执行日志中。用户可以通过服务的有效组合实现所需功能而不重新编写代码，从而减少开发代价，提高软件质量。
综上所述，本发明的方法，针对传统工业产线流程进行优化，提高了产线的性能。主要从系统服务端智能动态服务组合优化入手，详细阐述了从用户下单建模，服务库服务块调用与组合序列，到最后投入使用的完整过程。从而使得自动化集成度更高，提高资源利用率、降低人力物力成本，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)
1.一种面向产线的智能动态服务组合方法，其特征在于包括以下步骤：
客户端接收定制订单信息，并将定制订单信息发送至服务端；
服务端将定制订单信息进行组装建模，并与服务库中的服务块进行匹配，建立映射，形成服务组装序列，发送至服务端流水线用于生产。
2.根据权利要求1所述的一种面向产线的智能动态服务组合方法，其特征在于所述客户端包括：
用户信息模块验证用户身份；
定制订单模块接收通过验证用户的定制订单信息，并通过浏览器发送至服务端。
3.根据权利要求1所述的一种面向产线的智能动态服务组合方法，其特征在于所述定制订单信息包括订单组成的各元素配置信息。
4.根据权利要求2所述的一种面向产线的智能动态服务组合方法和系统，其特征在于所述服务端执行以下步骤：
获取订单模块接收客户端的定制订单信息；
订单组装建模模块根据定制订单信息将信息中的各元素添加语义标签，形成每个元素的工艺生产模型；然后将每个工艺生产模型按照其对应元素在生产过程中的顺序组装，完成订单的组装建模；
服务库存储有封装后的工艺生产过程中的模块化操作，每个模块化操作包括元素及其分类标签；
订单与服务库映射模块根据工艺生产模型中的元素、语义标签分别与服务库中的元素、分类标签进行匹配，实现添加语义标签的元素与模块化操作的映射，进而将服务库中的元素与对应的模块化操作按生产过程中的顺序排序；
服务组装序列模块根据映射投入生产的实现方式将映射进行处理，组装成符合实现方式约束的服务序列；
实际生产模块将服务序列发布至生产线生产。
5.一种面向产线的智能动态服务组合系统，其特征在于包括：
客户端，用于接收定制订单信息，并将定制订单信息发送至服务端；
服务端，用于将定制订单信息进行组装建模，并与服务库中的服务块进行匹配，建立映射，形成服务组装序列，发送至服务端流水线用于生产。
6.根据权利要求1所述的一种面向产线的智能动态服务组合系统，其特征在于所述客户端包括：
用户信息模块，用于用户身份验证；
定制订单模块，用于接收通过验证用户的定制订单信息，并通过浏览器发送至服务端。
7.根据权利要求1所述的一种面向产线的智能动态服务组合系统，其特征在于所述定制订单信息包括订单组成的各元素配置信息。
8.根据权利要求5所述的一种面向产线的智能动态服务组合系统，其特征在于所述服务端包括：
获取订单模块，用于接收客户端的定制订单信息；
订单组装建模模块，用于根据定制订单信息将信息中的各元素添加语义标签，形成每个元素的工艺生产模型；然后将每个工艺生产模型按照其对应元素在生产过程中的顺序组装，完成订单的组装建模；
服务库，用于存储封装后的工艺生产过程中的模块化操作，每个模块化操作包括元素及其分类标签；
订单与服务库映射模块，用于根据工艺生产模型中的元素、语义标签分别与服务库中的元素、分类标签进行匹配，实现添加语义标签的元素与模块化操作的映射，进而将服务库中的元素与对应的模块化操作按生产过程中的顺序排序；
服务组装序列模块，用于根据映射投入生产的实现方式将映射进行处理，组装成符合实现方式约束的服务序列；
实际生产模块，用于将服务序列发布至生产线生产。
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