CN111404742A - 一种面向智慧供应链的工业互联架构 - Google Patents

一种面向智慧供应链的工业互联架构 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种面向智慧供应链的工业互联架构，通过构建物理资源层，逻辑资源层和虚拟视图层，解决供应链效能低下难题。

Description

一种面向智慧供应链的工业互联架构
技术领域
本发明涉及通信网络领域，特别是涉及排队论。
背景技术
近年来，随着高新科技不断地飞跃式发展，通讯技术领域的新月异，以智能制造为主流的工业互联得到了极其快速的发展，当前，我国工业互联网发展迅速，新型网络技术已在工业场景中探索运用，工业互联网平台体系正在快速建立。“我国工业互联保障体系逐步建立和完善，在技术、产品等方面，已取得积极进展。同时工业互联网已在能源领域广泛应用，可实现产业领域细分行业的价值挖掘和提升，为构建智慧生产体系提供关键技术支撑。
当前工业发展面临诸多挑战，比如连接成本高、信息孤岛多、网络不够安全、生产不可视和智能化水平低。工业数据将作为新的生产要素，通过物联网技术，实现工业数据的采集、收集，然后运用云计算、大数据技术等实现人机的可视化，提供服务，优化制造资源的配置效率。“工业互联网的目标有三个，包括提升质量、降低成本和提高效率。”
因此，有必要建立面向智慧供应链的工业互联架构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：通过构建物理资源层，逻辑资源层和虚拟视图层，解决供应链效能低下难题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
A、建立面向智慧供应链的工业互联架构；
B、建立面向业务承载与适配协同模型。
所述步骤A中，具体为：A.将面向智慧供应链的工业互联架构分为3层，包括物理资源层，逻辑资源层和虚拟视图层，物理资源层指各种物理设备资源，包括计算单元、存储单元、协作单元、传输单元、传感单元和管理单元；逻辑资源层是物理资源层的各种设备的能力抽象和数据，包括网络/节点吞吐量、网络带宽、业务支撑类型、供应链信息数据库、数据处理与存储能力、信息获取与重构、拓扑演化与路由规划联动能力、网络服务质量与供应链业务服务质量联合效能评估；虚拟视图层基于逻辑资源层提供面向用户的视图数据；拓扑演化指基于时间或应用驱动的网络拓扑结构的变化状态与趋势，如图1所示，对于供应链业务服务质量QSS，其相关测量要素包括业务支撑、可操作性、接入管控能力、连续性、完整性、安全性和即时性；具体为：
业务支撑：对供应链相关业务的支撑能力，如业务归属、业务检索和业务分离与重组，可通过平均业务提供时间、计费误差和业务相似性测量来度量；
可操作性：用户使用业务的易用性，及业务与用户的匹配率，通过连接错误、呼叫丢弃进行度量；
接入管控能力：具有优先级的用户根据需求使用业务的能力，通过平均接入时间、接入时延和接入成功率度量；
连续性：连续性包括业务保持、连接保持、建立连接保持、提前终止和终止失败、任务成功完成概率；
完整性：用户完整的使用业务而没有意外的停止，度量参数为业务中断率，中断时间和中断时间间隔；
安全性：避免非法监测、恶意篡改、误操作，通过非法监测次数、恶意篡改次数、误操作次数来度量；
即时性：业务实际到达与以服务为目标的期望到达间的时间间隔。
所述步骤A中，生产信息数据库包括：生产作业计划管理子系统、产品BOM 管理子系统、采购管理子系统、生产信息查询子系统、在制品管理子系统、库存管理子系统,各子系统间工作流程如图2所示。
所述步骤A中，视图数据包括：生产管控状态视图：其提供生产计划与执行进度监控和统计分析，可通过生产进度报表监控生产计划生产/延误/完成状态；物料管控状态视图：实现现场物料配送信息可视化和产品/物料流动的实时跟踪, 展示现场备料需求和状态，确定缺料或过剩；质量管控状态视图:其支持实时在线质检结果及趋势分析展示，并展示质量预警与质量分类,基于产品码逆向查询产品生产过程中的工艺参数、生产设备、物料批次及质检信息，展示质量原因分析；异常管控状态视图：展示异常事件/设备/行为/工时视图信息；生产现场状态视图：其将制造车间中的计划执行信息、在制品库存信息、产品良率信息、现场报警信息进行统计图展示；预测性运维成本视图：基于物料管控状态、质量管控状态和异常管控状态信息，可通过采用ANFIS自适应神经网络获得预测性运维成本视图，其可展示人力成本、能耗成本、故障检修成本、设施更替成本的预测信息；资产优化规划视图：结合生产现场状态视图、设计协作、供应协作和制造协作信息，获得资产优化配置与部署视图信息。
所述步骤B中，用户体验主要测量指标为：构建业务服务承载与适配分离的服务提供机制,在工业服务承载网网络系统构建中，首先解析用户与应用请求，调整网络拓扑和资源，然后在物理网络上构建服务承载网为应用提供端到端服务；端到端之间的数据流按服务优先级依次处理，完成特定的业务流分解与重组，服务优先级根据特定的网络功能序列与所需的网络资源设定，网络拓扑则从无向网络结构转变为链式有向结构，服务承载网由承载业务属性和网络属性的虚拟抽象层构成，业务属性指衡量业务统计与类别、以及相关性的指标，网络属性指衡量网络性能、质量、结构、状态的指标，虚拟抽象层为构建服务路径提供归一化逻辑拓扑视图、资源视图与服务视图，同时不同属性业务间隐藏无关网络属性，服务承载网过程为：采用动态网络管理服务器中的agent解析用户的服务请求，根据服务向量集中的服务序列，判断请求所属的业务类别，若存在能够承载该类业务的服务承载网，则由其承载用户所需的服务，建立与用户之间的连接，如果不存在，则创建匹配该类业务需求的服务承载网，由其承载用户所需的服务，端系统A的服务请求，判断其所属的业务类别和通信需求，选出能够提供服务链中任意元服务的底层节点，构建链路，得到服务承载网1，承载端系统A与端系统B的通信业务，如图3所示，业务适配阶段的目的是提供面向应用的端到端定制服务，匹配多样化的服务需求，其过程为：服务器中的agent 在服务承载网上部署路由协议，执行服务路径构建算法，根据应用需求中对应的服务序列，进行相应物理路径选择，同时建立满足服务向量集各服务序列要求的业务属性与面向运维成本最低与资源约束条件的服务路径，提供端到端的定制服务，带箭头的红色实线表示连接端系统A与B的服务路径，通过在服务承载网1上映射服务向量集中的服务序列得到，服务向量集为包含若干具有方向性的服务集合；服务承载网上存在若干服务路径，服务路径作为端到端定制服务的数据传输通道，其为服务承载网上逻辑拓扑的路径选择，其通过物理网络上路径信息映射可得。服务路径的构建、维护、拆除、重构等操作须通过服务承载网管理模块来实现。
附图说明
图1工业互联架构示意图
图2生产信息示意图
图3服务承载网路径示意图
具体实施方式
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
第一步，将面向智慧供应链的工业互联架构分为3层，包括物理资源层，逻辑资源层和虚拟视图层，物理资源层指各种物理设备资源，包括计算单元、存储单元、协作单元、传输单元、传感单元和管理单元；逻辑资源层是物理资源层的各种设备的能力抽象和数据，包括网络/节点吞吐量、网络带宽、业务支撑类型、供应链信息数据库、数据处理与存储能力、信息获取与重构、拓扑演化与路由规划联动能力、网络服务质量与供应链业务服务质量联合效能评估；虚拟视图层基于逻辑资源层提供面向用户的视图数据；拓扑演化指基于时间或应用驱动的网络拓扑结构的变化状态与趋势，如图1所示，对于供应链业务服务质量QSS，其相关测量要素包括业务支撑、可操作性、接入管控能力、连续性、完整性、安全性和即时性；具体为：
业务支撑：对供应链相关业务的支撑能力，如业务归属、业务检索和业务分离与重组，可通过平均业务提供时间、计费误差和业务相似性测量来度量；
可操作性：用户使用业务的易用性，及业务与用户的匹配率，通过连接错误、呼叫丢弃进行度量；
接入管控能力：具有优先级的用户根据需求使用业务的能力，通过平均接入时间、接入时延和接入成功率度量；
连续性：连续性包括业务保持、连接保持、建立连接保持、提前终止和终止失败、任务成功完成概率；
完整性：用户完整的使用业务而没有意外的停止，度量参数为业务中断率，中断时间和中断时间间隔；
安全性：避免非法监测、恶意篡改、误操作，通过非法监测次数、恶意篡改次数、误操作次数来度量；
即时性：业务实际到达与以服务为目标的期望到达间的时间间隔。
生产信息数据库包括：生产作业计划管理子系统、产品BOM管理子系统、采购管理子系统、生产信息查询子系统、在制品管理子系统、库存管理子系统, 各子系统间工作流程如图2所示，视图数据包括：生产管控状态视图：其提供生产计划与执行进度监控和统计分析，可通过生产进度报表监控生产计划生产/ 延误/完成状态；物料管控状态视图：实现现场物料配送信息可视化和产品/物料流动的实时跟踪,展示现场备料需求和状态，确定缺料或过剩；质量管控状态视图:其支持实时在线质检结果及趋势分析展示，并展示质量预警与质量分类,基于产品码逆向查询产品生产过程中的工艺参数、生产设备、物料批次及质检信息，展示质量原因分析；异常管控状态视图：展示异常事件/设备/行为/工时视图信息；生产现场状态视图：其将制造车间中的计划执行信息、在制品库存信息、产品良率信息、现场报警信息进行统计图展示；预测性运维成本视图：基于物料管控状态、质量管控状态和异常管控状态信息，可通过采用ANFIS自适应神经网络获得预测性运维成本视图，其可展示人力成本、能耗成本、故障检修成本、设施更替成本的预测信息；资产优化规划视图：结合生产现场状态视图、设计协作、供应协作和制造协作信息，获得资产优化配置与部署视图信息。
第二步，用户体验主要测量指标为：构建业务服务承载与适配分离的服务提供机制,在工业服务承载网网络系统构建中，首先解析用户与应用请求，调整网络拓扑和资源，然后在物理网络上构建服务承载网为应用提供端到端服务；端到端之间的数据流按服务优先级依次处理，完成特定的业务流分解与重组，服务优先级根据特定的网络功能序列与所需的网络资源设定，网络拓扑则从无向网络结构转变为链式有向结构，服务承载网由承载业务属性和网络属性的虚拟抽象层构成，业务属性指衡量业务统计与类别、以及相关性的指标，网络属性指衡量网络性能、质量、结构、状态的指标，虚拟抽象层为构建服务路径提供归一化逻辑拓扑视图、资源视图与服务视图，同时不同属性业务间隐藏无关网络属性，服务承载网过程为：采用动态网络管理服务器中的agent解析用户的服务请求，根据服务向量集中的服务序列，判断请求所属的业务类别，若存在能够承载该类业务的服务承载网，则由其承载用户所需的服务，建立与用户之间的连接，如果不存在，则创建匹配该类业务需求的服务承载网，由其承载用户所需的服务，端系统A的服务请求，判断其所属的业务类别和通信需求，选出能够提供服务链中任意元服务的底层节点，构建链路，得到服务承载网1，承载端系统A与端系统B的通信业务，如图3所示，业务适配阶段的目的是提供面向应用的端到端定制服务，匹配多样化的服务需求，其过程为：服务器中的 agent在服务承载网上部署路由协议，执行服务路径构建算法，根据应用需求中对应的服务序列，进行相应物理路径选择，同时建立满足服务向量集各服务序列要求的业务属性与面向运维成本最低与资源约束条件的服务路径，提供端到端的定制服务，带箭头的红色实线表示连接端系统A与B的服务路径，通过在服务承载网1上映射服务向量集中的服务序列得到，服务向量集为包含若干具有方向性的服务集合；服务承载网上存在若干服务路径，服务路径作为端到端定制服务的数据传输通道，其为服务承载网上逻辑拓扑的路径选择，其通过物理网络上路径信息映射可得。服务路径的构建、维护、拆除、重构等操作须通过服务承载网管理模块来实现。
本发明提出了一种面向智慧供应链的工业互联架构，通过构建物理资源层，逻辑资源层和虚拟视图层，解决供应链效能低下难题。

Claims (8)

1.一种面向智慧供应链的工业互联架构，具体为：
A.将面向智慧供应链的工业互联架构分为3层，包括物理资源层，逻辑资源层和虚拟视图层，物理资源层指各种物理设备资源，包括计算单元、存储单元、协作单元、传输单元、传感单元和管理单元；逻辑资源层是物理资源层的各种设备的能力抽象和数据，包括网络/节点吞吐量、网络带宽、业务支撑类型、供应链信息数据库、数据处理与存储能力、信息获取与重构、拓扑演化与路由规划联动能力、网络服务质量与供应链业务服务质量联合效能评估；虚拟视图层基于逻辑资源层提供面向用户的视图数据；拓扑演化指基于时间或应用驱动的网络拓扑结构的变化状态与趋势；
B.物理资源层与逻辑资源层之间需建立面向业务承载与适配协同模型。
2.根据权利要求1的方法，对于所述步骤A其特征在于：对于供应链业务服务质量QSS，其相关测量要素包括业务支撑、可操作性、接入管控能力、连续性、完整性、安全性和即时性；具体为：
业务支撑：对供应链相关业务的支撑能力，如业务归属、业务检索和业务分离与重组，可通过平均业务提供时间、计费误差和业务相似性测量来度量；
可操作性：用户使用业务的易用性，及业务与用户的匹配率，通过连接错误、呼叫丢弃进行度量；
接入管控能力：具有优先级的用户根据需求使用业务的能力，通过平均接入时间、接入时延和接入成功率度量；
连续性：连续性包括业务保持、连接保持、建立连接保持、提前终止和终止失败、任务成功完成概率；
完整性：用户完整的使用业务而没有意外的停止，度量参数为业务中断率，中断时间和中断时间间隔；
安全性：避免非法监测、恶意篡改、误操作，通过非法监测次数、恶意篡改次数、误操作次数来度量；
即时性：业务实际到达与以服务为目标的期望到达间的时间间隔。
3.根据权利要求1的方法，对于所述步骤A其特征在于：对于业务支撑类型，其包含供应链追踪数据、质量管控追踪数据和过程管控数据，供应链追踪数据包括：原材料追踪数据、生产过程追踪数据、物流追踪数据、销售终端追踪数据和消费者反馈追踪数据；质量管控追踪数据包括：质量评审数据、用户质量需求数据、质量诊断数据、质量成本数据、质量计划数据、质量成本数据、质量报告数据；过程管控数据包括：工单管理数据、物料管理数据、报表管理数据、工艺管理数据、设备基础数据、调度管理数据。
4.根据权利要求1的方法，对于所述步骤A其特征在于：生产信息数据库包括：生产作业计划管理子系统、产品BOM管理子系统、采购管理子系统、生产信息查询子系统、在制品管理子系统、库存管理子系统。
5.根据权利要求1的方法，对于所述步骤A其特征在于:视图数据包括：生产管控状态视图：其提供生产计划与执行进度监控和统计分析，可通过生产进度报表监控生产计划生产/延误/完成状态；物料管控状态视图：实现现场物料配送信息可视化和产品/物料流动的实时跟踪,展示现场备料需求和状态，确定缺料或过剩；质量管控状态视图:其支持实时在线质检结果及趋势分析展示，并展示质量预警与质量分类,基于产品码逆向查询产品生产过程中的工艺参数、生产设备、物料批次及质检信息，展示质量原因分析；异常管控状态视图：展示异常事件/设备/行为/工时视图信息；生产现场状态视图：其将制造车间中的计划执行信息、在制品库存信息、产品良率信息、现场报警信息进行统计图展示；预测性运维成本视图：基于物料管控状态、质量管控状态和异常管控状态信息，可通过采用ANFIS自适应神经网络获得预测性运维成本视图，其可展示人力成本、能耗成本、故障检修成本、设施更替成本的预测信息；资产优化规划视图：结合生产现场状态视图、设计协作、供应协作和制造协作信息，获得资产优化配置与部署视图信息。
6.根据权利要求1的方法，对于所述步骤B其特征在于：构建业务服务承载与适配分离的服务提供机制,在工业服务承载网网络系统构建中，首先解析用户与应用请求，调整网络拓扑和资源，然后在物理网络上构建服务承载网为应用提供端到端服务；端到端之间的数据流按服务优先级依次处理，完成特定的业务流分解与重组，服务优先级根据特定的网络功能序列与所需的网络资源设定，网络拓扑则从无向网络结构转变为链式有向结构，服务承载网由承载业务属性和网络属性的虚拟抽象层构成，业务属性指衡量业务统计与类别、以及相关性的指标，网络属性指衡量网络性能、质量、结构、状态的指标，虚拟抽象层为构建服务路径提供归一化逻辑拓扑视图、资源视图与服务视图，同时不同属性业务间隐藏无关网络属性。
7.根据权利要求1的方法，对于所述步骤B其特征在于：服务承载网过程为：采用动态网络管理服务器中的agent解析用户的服务请求，根据服务向量集中的服务序列，判断请求所属的业务类别，若存在能够承载该类业务的服务承载网，则由其承载用户所需的服务，建立与用户之间的连接，如果不存在，则创建匹配该类业务需求的服务承载网，由其承载用户所需的服务，端系统A的服务请求，判断其所属的业务类别和通信需求，选出能够提供服务链中任意元服务的底层节点，构建链路，得到服务承载网1，承载端系统A与端系统B的通信业务。
8.根据权利要求1的方法，对于所述步骤B其特征在于：业务适配阶段的目的是提供面向应用的端到端定制服务，匹配多样化的服务需求，其过程为：服务器中的agent在服务承载网上部署路由协议，执行服务路径构建算法，根据应用需求中对应的服务序列，进行相应物理路径选择，同时建立满足服务向量集各服务序列要求的业务属性与面向运维成本最低与资源约束条件的服务路径，提供端到端的定制服务，带箭头的红色实线表示连接端系统A与B的服务路径，通过在服务承载网1上映射服务向量集中的服务序列得到，服务向量集为包含若干具有方向性的服务集合；服务承载网上存在若干服务路径，服务路径作为端到端定制服务的数据传输通道，其为服务承载网上逻辑拓扑的路径选择，其通过物理网络上路径信息映射可得。服务路径的构建、维护、拆除、重构等操作须通过服务承载网管理模块来实现。
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CN112131011A (zh) * 2020-11-26 2020-12-25 北京壁仞科技开发有限公司 用于管理资源的方法、计算设备和计算机可读存储介质
CN112163952A (zh) * 2020-10-16 2021-01-01 深圳市爱云信息科技有限公司 智慧供应链AIOT SaaS信息平台

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