CN110111068A - 基于微服务架构的生产执行系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于微服务架构的生产执行系统，包括数据获取模块、数据传输模块、存储计算模块、微服务架构模块及业务模块；数据获取模块用于获取生产执行中的各项数据；数据传输模块用于收集并传输各项数据；存储计算模块用于对各项数据进行存储及计算，实现基于各项数据的业务分组管理；微服务架构模块包括多个微服务单元，每个所述微服务单元包括一组业务逻辑且一组业务逻辑对应一组业务；业务模块包括多个业务单元，业务单元通过调用微服务单元实现相应的业务服务。本发明还提供一种基于微服务架构的生产执行方法。本发明提供的系统及方法，极大增加业务服务的灵活性，降低了对生产执行系统服务器的性能要求，易于与第三方系统集成。

Description

基于微服务架构的生产执行系统及方法

【技术领域】

本发明涉及生产执行系统技术领域，尤其涉及一种基于微服务架构的生产执行系统及方法。

【背景技术】

目前，智慧工厂中，通常采用C/S或B/S架构的生产执行系统，现有的生产执行系统存在如下缺点：在计算资源使用角度方面，现有的技术架构无法灵活适应，随着企业自身发展，业务量突然出现增长时，部分模块计算资源不足；在业务角度方面，现有的分层架构虽然将系统在横向与纵向维度上切成几个部分，但是无论横向还是纵向还是有非常多的业务重合部分，且单层中的业务逻辑耦合度高，无法灵活支撑业务的变更与不停的项目需求迭代，往往业务量庞大到一定程度后系统需要重构；在技术标准方面，系统的设计理念中每个模块都是紧耦合、自成体系的，现有的架构无法在模块的设计上是异构的，无法方便跟其他系统进行集成。

鉴于此，实有必要提供一种新型的基于微服务架构的生产执行系统及方法以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种多个微服务单元之间是松耦合的、极大增加业务服务的灵活性、可以部署于不同的多台普通性能服务器上或者单台高性能服务器上、降低对生产执行系统服务器的性能要求、易于与第三方系统集成的基于微服务架构的生产执行系统及方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于微服务架构的生产执行系统，包括数据获取模块、数据传输模块、存储计算模块、微服务架构模块及业务模块；所述数据获取模块用于获取生产执行中的各项数据；所述数据传输模块用于收集并传输所述各项数据；所述存储计算模块用于对所述各项数据进行存储及计算，实现基于所述各项数据的业务分组管理；所述微服务架构模块包括多个微服务单元，每个所述微服务单元包括一组业务逻辑且一组所述业务逻辑对应一组所述业务；所述业务模块包括多个业务单元，所述业务单元通过调用所述微服务单元实现相应的业务服务。

在一个优选实施方式中，所述存储计算模块包括存储单元及计算单元，所述存储单元用于存储所述各项数据，所述计算单元用于对所述各项数据进行分析挖掘及计算。

在一个优选实施方式中，所述微服务单元为用户中心、设备中心、物料中心、权限中心、工单中心或工作流中心。

在一个优选实施方式中，所述业务单元为班组模型、工艺管理、追溯查询、异常管理、生产报表、设备效能、不良品管理或环境管理。

在一个优选实施方式中，还包括交互模块，所述交互模块用于对所述业务服务进行展示及触达。

在一个优选实施方式中，所述交互模块包括多端展示模块及信息触达模块，所述多端展示模块对所述业务服务进行展示，所述多端展示模块为PC端展示、手机端展示或PAD端展示；所述信息触达模块为所述系统发送所述业务服务的通知的渠道，所述渠道包括邮件渠道、短信渠道或电话渠道。

在一个优选实施方式中，还包括安全服务模块，所述安全服务模块用于为所述数据获取模块、所述数据传输模块、所述存储计算模块、所述微服务架构模块、所述业务模块及所述交互模块提供安全保护策略。

本发明还提供一种基于微服务架构的生产执行方法，包括如下步骤：获取生产执行中的各项数据；收集并传输所述各项数据；对所述各项数据进行存储及计算，实现基于所述各项数据的业务分组管理；建立包括多个微服务单元的微服务架构模块，每个所述微服务单元包括一组业务逻辑且一组所述业务逻辑对应一组所述业务；建立包括多个业务单元的业务模块，所述业务单元通过调用所述微服务单元实现相应的业务服务。

在一个优选实施方式中，所述建立包括多个业务单元的业务模块，所述业务单元通过调用所述微服务单元实现相应的业务服务的步骤后，还包括如下步骤：对所述业务服务进行展示及触达。

在一个优选实施方式中，还包括如下步骤：提供安全保护策略。

相比于现有技术，本发明提供的基于微服务架构的生产执行系统及方法，建立了包括多个微服务单元的微服务架构模块，多个微服务单元之间是松耦合的，且独立出多个一系列微小的微服务单元，极大增加业务服务的灵活性；并且，一系列微小的微服务单元可以部署于不同的多台普通性能服务器上或者单台高性能服务器上，降低了对生产执行系统服务器的性能要求，易于与第三方系统集成。

为使发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的基于微服务架构的生产执行系统的原理框图；

图2为图1所示的基于微服务架构的生产执行系统的架构图；

图3为本发明提供的基于微服务架构的生产执行方法的流程图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参阅图1及图2，本发明提供的基于微服务架构的生产执行系统100包括数据获取模块10、数据传输模块20、存储计算模块30、微服务架构模块40及业务模块50。

数据获取模块10用于获取生产执行中的各项数据。具体的，数据获取模块10获取生产执行中的各项数据的方法可以为通过现场设备检测、传感器的传感参数输出、人工记录或计量仪表测量中的一种或多种，所述各项数据可以为用户数据、物料数据、设备数据等。

数据传输模块20用于收集并传输所述各项数据。具体的，数据传输模块20将所述各项数据通过物联网网络传输至存储计算模块30。本实施方式中，数据传输模块20为DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便，收集以及传输数据具备高可靠性、开放性、灵活性、易于维护、协调性好及控制功能齐全的优点。具体的，DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失，系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高；并且，DCS采用开放式、标准化、模块化及系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。

存储计算模块30用于对所述各项数据进行存储及计算，实现基于所述各项数据的业务分组管理。具体的，存储计算模块30包括存储单元31及计算单元32，存储单元31用于存储所述各项数据；计算单元32用于在数据存储之上，对所述各项数据进行分析挖掘及计算，通过计算单元32对所述各项数据的分析挖掘及计算，计算单元32能够将所述各项数据进行分类，每一类数据对应一组业务，实现了业务的分组管理，计算单元32可以包括离线计算、流计算、实时计算等。具体的，当数据量较大、对计算的时效性要求较低时可以使用基于MapReduce的计算框架进行计算；而对时效性要求较高时则可以使用JStorm或SparkSteaming的实时数据流计算框架进行计算。可以理解，存储计算模块30采用弹性框架设计，即可以根据工厂实际的业务量的多少来弹性增加/减少服务器以增强/减弱存储计算模块30提供的存储能力与计算能力。

微服务架构模块40包括多个微服务单元41，每个微服务单元41包括一组业务逻辑且一组业务逻辑对应一组业务。具体的，微服务架构模块40将相关联的业务逻辑及数据放在一起形成独立的边界，独立出多个单个的、小型的但有业务功能的微服务单元41，每个微服务单元41都有各自的处理和轻量通讯机制，可以部署在单个或多个服务器上，多个微服务单元41之间互不影响，多个微服务单元41的业务逻辑是一种松耦合的、有一定的有界上下文的面向服务架构，服务的响应速度快，能够更快地交付并推出市场。

可以理解，每个微服务单元41即一个功能模块中心，例如微服务单元41可以为用户中心、设备中心、物料中心、权限中心、工单中心或工作流中心等。

业务模块50包括多个业务单元51，业务单元51通过调用微服务单元41实现相应的业务服务。具体的，多个业务单元51之间相互独立，业务单元51通过调用相应的服务调用接口来访问相应的微服务单元41，以实现相应的业务服务，减少了多个业务单元51之间的耦合度。

可以理解，每个微服务单元41可以包括一个或多个服务调用接口，即每个微服务单元41可以对应一个或多个业务单元51，业务单元51可以为班组模型、工艺管理、追溯查询、异常管理、生产报表、设备效能、不良品管理或环境管理等。因此，业务模块50内的两个业务单元51例如异常管理及设备效能均可以调用微服务模块40内的微服务单元41例如设备中心。

本实施方式中，业务模块50基于SOA(Service Oriented Architecture，面向服务的软件架构)框架，负责实现系统内各个业务单元的业务功能，各个业务单元51之间相互独立，通过规定的服务调用接口来访问相应的微服务单元41，有助于业务之间的相互独立，减少模块之间的耦合度。

相较于现有的基于C/S或B/S架构的生产执行系统，本发明提供的基于微服务架构的生产执行系统100，增加了微服务架构模块40，且独立出多个一系列微小的微服务单元41，多个微服务单元之间是松耦合的，极大增加业务服务的灵活性；并且，一系列微小的微服务单元41可以部署于不同的多台普通性能服务器上或者单台高性能服务器上，降低了对生产执行系统服务器的性能要求，易于与第三方系统集成。

进一步地，本发明提供的基于微服务架构的生产执行系统100，还包括交互模块60，交互模块60用于对所述业务服务进行展示及触达。交互模块60包括多端展示模块61及信息触达模块62，多端展示模块61对所述业务服务进行展示，具体可以为PC端展示、手机端展示或PAD端展示，其中，PC端展示可以通过桌面客户端或web浏览器展示；信息触达模块62为系统发送业务服务的通知的渠道，具体可以包括邮件、短信、电话等渠道。

优选的，本发明提供的基于微服务架构的生产执行系统100，还包括安全服务模块70，安全服务模块70用于为数据获取模块10、数据传输模块20、存储计算模块30、微服务架构模块40、业务模块50及交互模块60提供安全保护策略。具体的，所述安全保护策略包括服务器安全、证书服务、ECS(Elastic Compute Service，云服务器)安全组、访问权限控制、RDS(Relational Database Service，关系型数据库服务)白名单等。可以理解，安全服务模块70为面向整个生产执行系统的安全服务层且提供整个系统内的软件构架自顶向下的安全保护策略。

综上，本发明提供的基于微服务架构的生产执行系统100，具备如下优点：本系统的微服务架构模块40是松耦合的、具有功能意义的服务，每个微服务单元41无论是在开发阶段或部署阶段都是独立的，可以极大增加业务灵活性，减少因业务变化带来的系统重构风险，降低开发成本；本系统得益于微服务架构模块40，在研发上可以减少人力培养成本，新成员可以快速投入生产；本系统在性能方便弹性扩张，根据业务量对系统的访问压力，可以动态增减每个微服务单元41的服务器数量来调整系统整体性能，对性能木桶效应有很好的应对方式；本系统可以部署在中低端配置的服务器上，降低了对生产执行系统服务器的性能要求，降低企业购买设备的成本；并且，本系统支持多语言开发且易于和第三方系统集成。

请参阅图3，本发明还提供一种基于微服务架构的生产执行方法，包括如下步骤：

S10：获取生产执行中的各项数据。

S20：收集并传输各项数据。

S30：对各项数据进行存储及计算，实现基于各项数据的业务分组管理。

S40：建立包括多个微服务单元的微服务架构模块，每个微服务单元包括一组业务逻辑且一组所述业务逻辑对应一组业务。

S50：建立包括多个业务单元的业务模块，业务单元通过调用微服务单元实现相应的业务服务。

相较于现有的基于C/S或B/S架构的生产执行方法，本发明提供的基于微服务架构的生产执行方法，建立了包括多个微服务单元的微服务架构模块，且独立出多个一系列微小的微服务单元，多个微服务单元之间是松耦合的，极大增加业务服务的灵活性；并且，一系列微小的微服务单元可以部署于不同的多台普通性能服务器上或者单台高性能服务器上，降低了对生产执行系统服务器的性能要求，易于与第三方系统集成。

本实施方式中，步骤S50后，还包括步骤S60：对业务服务进行展示及触达。步骤S60实现了对业务服务进行展示及触达，具体可以为PC端展示、手机端展示或PAD端展示，其中，PC端展示可以通过桌面客户端或web浏览器展示；触达即为发送业务服务的通知的渠道，具体可以包括邮件、短信、电话等渠道。

本发明提供的基于微服务架构的生产执行方法，还包括步骤S70：提供安全保护策略。可以理解，步骤S70为上述的S10～S60中的任意一项步骤提供安全保护策略，使得基于微服务架构的生产执行方法的实施更加安全、可靠。

综上，本发明提供的基于微服务架构的生产执行方法，具备如下优点：本方法的微服务架构模块是松耦合的、具有功能意义的服务，每个微服务单元无论是在开发阶段或部署阶段都是独立的，可以极大增加业务灵活性，减少因业务变化带来的系统重构风险，降低开发成本；本方法得益于微服务架构模块，在研发上可以减少人力培养成本，新成员可以快速投入生产；本方法在性能方便弹性扩张，可以根据业务量动态增减每个微服务单元的服务器数量来调整系统整体性能，对性能木桶效应有很好的应对方式；本方法的实施可以部署在中低端配置的服务器上，降低了对生产执行系统服务器的性能要求，降低企业购买设备的成本；并且，本方法的实施支持多语言开发且易于和第三方系统集成。

需要说明的是，本发明提供的基于微服务架构的生产执行系统的所有实施例均适用于上述的基于微服务架构的生产执行方法，且均能够达到相同或相似的有益效果。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于微服务架构的生产执行系统，其特征在于，包括数据获取模块、数据传输模块、存储计算模块、微服务架构模块及业务模块；所述数据获取模块用于获取生产执行中的各项数据；所述数据传输模块用于收集并传输所述各项数据；所述存储计算模块用于对所述各项数据进行存储及计算，实现基于所述各项数据的业务分组管理；所述微服务架构模块包括多个微服务单元，每个所述微服务单元包括一组业务逻辑且一组所述业务逻辑对应一组所述业务；所述业务模块包括多个业务单元，所述业务单元通过调用所述微服务单元实现相应的业务服务。

2.如权利要求1所述的基于微服务架构的生产执行系统，其特征在于，所述存储计算模块包括存储单元及计算单元，所述存储单元用于存储所述各项数据，所述计算单元用于对所述各项数据进行分析挖掘及计算。

3.如权利要求2所述的基于微服务架构的生产执行系统，其特征在于，所述微服务单元为用户中心、设备中心、物料中心、权限中心、工单中心或工作流中心。

4.如权利要求3所述的基于微服务架构的生产执行系统，其特征在于，所述业务单元为班组模型、工艺管理、追溯查询、异常管理、生产报表、设备效能、不良品管理或环境管理。

5.如权利要求4所述的基于微服务架构的生产执行系统，其特征在于，还包括交互模块，所述交互模块用于对所述业务服务进行展示及触达。

6.如权利要求5所述的基于微服务架构的生产执行系统，其特征在于，所述交互模块包括多端展示模块及信息触达模块，所述多端展示模块对所述业务服务进行展示，所述多端展示模块为PC端展示、手机端展示或PAD端展示；所述信息触达模块为所述系统发送所述业务服务的通知的渠道，所述渠道包括邮件渠道、短信渠道或电话渠道。

7.如权利要求6所述的基于微服务架构的生产执行系统，其特征在于，还包括安全服务模块，所述安全服务模块用于为所述数据获取模块、所述数据传输模块、所述存储计算模块、所述微服务架构模块、所述业务模块及所述交互模块提供安全保护策略。

8.一种基于微服务架构的生产执行方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取生产执行中的各项数据；

收集并传输所述各项数据；

对所述各项数据进行存储及计算，实现基于所述各项数据的业务分组管理；

建立包括多个微服务单元的微服务架构模块，每个所述微服务单元包括一组业务逻辑且一组所述业务逻辑对应一组所述业务；

建立包括多个业务单元的业务模块，所述业务单元通过调用所述微服务单元实现相应的业务服务。

9.如权利要求8所述的基于微服务架构的生产执行方法，其特征在于，所述建立包括多个业务单元的业务模块，所述业务单元通过调用所述微服务单元实现相应的业务服务的步骤后，还包括如下步骤：

对所述业务服务进行展示及触达。

10.如权利要求9所述的基于微服务架构的生产执行方法，其特征在于，还包括如下步骤：

提供安全保护策略。