CN111242470A - 一种基于智能合约的制造资源建模与调用方法 - Google Patents

Abstract

为了解决传统生产过程中面临的系统间制造资源数据不一致、数据的安全性低和数据可追溯性差等问题，本发明通过引入区块链技术，提出了一种智能合约驱动的制造资源建模与调用方法，包括以下步骤：S1.制造资源的智能合约建模：提取资源特征，然后将该信息转化为区块链智能合约中的资产，最后将原有多个系统间的数据流程转，各个设备状态参数的变化修改，统一转化为区块链之间的数据交易；S2.通过S1步骤，将人、设备、产品和物料对应生成操作者合约、设备合约、产品合约和物料合约，通过生产事件发生或状态的改变触发对应的生产事件的合约执行，产生相应的响应，进而改变制造资源的状态，并将多个事件记录到区块链的区块中。

Description

一种基于智能合约的制造资源建模与调用方法

技术领域

本发明涉及区块链领域，特别涉及一种基于智能合约的制造资源建模与调用方法。

背景技术

随着柔性生产、精益制造等先进的生产模式在工业制造中的成功应用，传统的大批量、专业化的生产线逐渐向多品种、小批量的柔性生产线转变。同时产品的制造分工的明显细化，最终产品的制造往往需要一个企业的多个部门之间相互配合。在生产过程中，往往有多台设备、工程师和操作员参与，其中有多次的数据传递，尤其一个企业的原材料可能来自于其他企业，一个企业的产品可能是其他生产企业的原材料。在这种大背景之下，整个生产过程通常需要引入多个数据系统，例如许多公司使用产品生命周期管理产品的生产、迭代更新乃至于淘汰的数据交易及其修改，使用生产管理系统来追踪记录生产设备的相关参数状态和更改，同时引入供应链管理来打通与上下游企业间的数据共享。

这使得一个制造企业存在多个数据系统，而且系统之间需要一定的设置和中心化的控制才能够使系统能够正常运转和进行数据交互，而且系统之间还会存在数据的冗余和不一致问题，所以每个系统之间都存在一定程度的孤岛效应，导致系统与系统之间的数据难以相互验证其正确性。而且因为存在网络传输的错误和人为的恶意篡改等问题，当传统的生产企业需要对产品的生产过程进行追溯和对制造资源管理时存在极大的困难，同时也导致生产效率的低下。

对应的，现有的制造资源的管理通常都使用多个数据系统，同时需要对这些系统进行一定的设定和中心化控制才能够使得系统正常运转和进行数据交互，在制造资源装备逐渐增长为大规模的时候，这种模型就会显示出缺点：(1)上下游协同能力弱，生产信息的可追溯性查，由于存在多个独立的系统，所以各个系统中容易存在数据不一致的情况，难以进行产品的数据协同，同时最终的产品发生了问题也很难追溯到问题产生的源头，存在溯源成本高，问题的定位难的情况；(2)企业的中心化服务器承载了企业系统的运转，一旦企业的云服务器发生了故障，则会造成企业系统的瘫痪，存在极大的生产风险；(3)由于不同装备间存在异构型和不同品牌的产品设备的相互操作性差，所以传统制造系统在应用层面将设备和资源进行互联与组织的方式往往难以进行，随着需求的多样性增加，在应用层面对设备进行互联的难度也会更加困难。

发明内容

针对上述缺点，为了解决传统生产过程中面临的系统间制造资源数据不一致、数据的安全性低和数据可追溯性差等问题，本发明通过引入区块链技术，提出了一种智能合约驱动的制造资源建模与调用方法。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种基于智能合约的制造资源建模与调用方法，其技术方案在于，包括以下步骤：

S1.制造资源的智能合约建模：提取资源特征，然后将该信息转化为区块链智能合约中的资产，最后将原有多个系统间的数据流程转，各个设备状态参数的变化修改，统一转化为区块链之间的数据交易；

S2.通过S1步骤，将人、设备、产品和物料对应生成操作者合约、设备合约、产品合约和物料合约，通过生产事件发生或状态的改变触发对应的生产事件的合约执行，产生相应的响应，进而改变制造资源的状态，并将多个事件记录到区块链的区块中。

其中，S1步骤具体包括：

S101.制造资源特征提取：包括对生产过程相关的属性、查询记录Query属性以及查询结果Hash属性进行提取；

S102.制造资源的智能合约资产建模：利用面向对象的方式将S1步骤获取的制造资源特征对应转化为区块链智能合约中的资产；

S103.生产事件的智能合约交易建模：以智能合约的形式组织，通过合约的属性数据建立上下游资产间的映像关系，将原有多个系统间的数据流程转，各个设备状态参数的变化修改，统一转化为区块链之间的数据交易。

有益效果：本发明利用区块链技术，结合对制造资源智能合约建模并通过智能合约记录生产事件，将生产过程整体上链，提高上下游协同能力，和生产数据的交换性和可追溯性，避免了因服务器故障导致的生产网络瘫痪，提高了网络适应性，增加了企业系统运转的可靠性。

附图说明

图1是制造资源特征提取原理示意图。

图2是资产类之间的调用关系原理示意图。

图3是智能合约的调用方式原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

区块链技术作为一种具有去中心化、防篡改、可追溯特征的技术，能够很好地应用解决企业生产的制造组织中的数据不一致、安全性和可追溯性的问题。通过面向对象方法对制造资源的统一建模，将生产过程中所需要的物理资源和知识资源转化为区块链智能合约中的资产；将生产过程中原有的生产设备、生产单元或者是生产车间的数据流转，设备状态参数的更改都统一转化为区块链中的交易；根据生产过程中的制造逻辑和人员设备产品等交互流程对智能合约进行调用，当发生某一个生产操作时，自动执行智能合约提交一笔交易，修改对应对象资产中的相应属性，以此来触发制造资源间的调用，进而将产品生产过程中的制造资源的生产关系都整合到统一的区块链账本之中。

本文中所述的智能合约是指：在业务彼此之间进行交易之前，他们必须定义一组通用合同，涵盖通用条款，数据，规则，概念定义和流程。这些合同放在一起，构成了控制交易双方之间所有交互的业务模型。使用区块链网络，我们可以将这些合同转换为可执行程序，只要参与方达成协定，智能合约建立的权利和义务，就会被自动执行，且结果不能被否认。

本发明的具体步骤是：

1.制造资源的智能合约建模步骤：

1)制造资源特征提取：对在生产过程中所涉及对象的属性进行提取并映射到其各自智能合约对应的资产中的属性，对应对象合约的资产应该包括对象在生产过程中对应的属性，另外对于与设备或产品的相关信息数据(例如设备的生产厂家、型号、购买日期等，产品的名称、生产批号、生产时间、编号等)，可以存在数据库中，把后面相关信息的查询Query记录在链上，同时把查询结果的Hash值也记录在链上，方便验证后续相关数据信息是否被篡改，如图-1所示。

例如设备资产则需要包括：设备名称、设备编号、输入物料、输出产品、当前加工工艺名称、当前工艺操作参数、设备状态等生产过程相关的属性，和查询记录Query属性以及查询结果Hash属性。

2)制造资源的智能合约资产建模：利用面向对象的方式将传统制造系统中的人、机器设备和工艺流程等根据其自身特征都对应转化为区块链智能合约中的资产，根据实际生产中设备和制造资源的交互逻辑，资产建模主要考虑三方面因素：对象的属性、修改属性的方法和对象类之间的关联，即相似的对象可以归为一个类里面，对象之间根据其实际结构也能够将对象的属性关联到子对象的类。

如图-2所示，制造资源资产主要可以分为两类：物理资产与知识资产，其中物理资产包括操作人员资产、设备资产、产品资产和物料资产等，知识资产包括工艺流程资产、设计信息资产、数据知识资产、生产任务资产等。

3)生产事件的智能合约交易建模：以智能合约的形式组织，通过合约的属性数据建立上下游资产间的映像关系，则所有对象的状态变化和产品的生产过程都将对应为区块链中的合约交易；将原有多个系统间的数据流程转，各个设备状态参数的变化修改将统一转化为区块链之间的数据交易。本发明所提的生产事件主要是通过生产过程中的设备传感器信号(RFID、光电限位和PLC等信号)和生产指令等。

例如：需要针对设备所对应的属性分别进行交易建模，当需要设备状态发生变化时，则发起交易修改相应的属性。

2.智能合约间的调用方式：

通过(1)步骤，将制造资源(人、设备、产品和物料)生成对应的制造资源合约(操作者合约、设备合约、产品合约和物料合约等)，其中制造资源智能合约主要是来存储实际制造资源的相关信息。合约之间的调用关系表明了资源之间的逻辑关系，故智能合约也是由制造生产事件驱动的，当生产过程中，当某一生产事件发生或状态的改变(通过传感器信号和生产信号判断对应生产事件的发生)触发对应的生产事件的合约执行产生相应的响应，进而改变制造资源的状态，即修改对应资产的相应属性，并将多个事件记录到区块链的区块中。例如当操作员调试设备参数，则设备合约会记录调试信息(操作员信息、调试的参数等)，同时设备合约会根据操作员信息调用该操作者合约同步记录操作信息。具体如图-3所示。

本发明通过区块链结合制造资源的建模和生产事件上链，将产品完整制造生产过程整合到区块链上，避免因为多个系统导致的数据孤岛和数据不一致问题，进而提高数据的安全性和数据的可追溯性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易变化或替换，都属于本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于智能合约的制造资源建模与调用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.制造资源的智能合约建模：提取资源特征，然后将该信息转化为区块链智能合约中的资产，最后将原有多个系统间的数据流程转，各个设备状态参数的变化修改，统一转化为区块链之间的数据交易；

S2.通过S1步骤，将人、设备、产品和物料对应生成操作者合约、设备合约、产品合约和物料合约，通过生产事件发生或状态的改变触发对应的生产事件的合约执行，产生相应的响应，进而改变制造资源的状态，并将多个事件记录到区块链的区块中。

2.根据权利要求1所述的一种基于智能合约的制造资源建模与调用方法，其特征在于，S1步骤具体包括：

S101.制造资源特征提取：包括对生产过程相关的属性、查询记录Query属性以及查询结果Hash属性进行提取；

S102.制造资源的智能合约资产建模：利用面向对象的方式将S1步骤获取的制造资源特征对应转化为区块链智能合约中的资产；

S103.生产事件的智能合约交易建模：以智能合约的形式组织，通过合约的属性数据建立上下游资产间的映像关系，将原有多个系统间的数据流程转，各个设备状态参数的变化修改，统一转化为区块链之间的数据交易。

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