CN115796758A - 一种工厂规则管理平台 - Google Patents

Abstract

一种工厂规则管理平台，属于工业物联网技术领域。包括：流程物模型建模模块、流程物模型下载模块、设备事件上报流程模块、流程数据库管理模块、流程物模型读写模块、流程规则执行模块、流程数据库同步模块。优点在于，将流程中的相关任务和事件映射为物模型的方法和事件，并将工厂物模型和原有的设备物模型结合起来，结合规则引擎实现业务事件处理，可以在边缘端实现原来部署在云端的业务数据的处理逻辑和快速计算并上传云端，减少了云端的通讯量，同时规则引擎的使用可以在保证业务系统的灵活性的基础上实现流程执行的定制化，减少冗余开发，能够灵活满足业务需求的变更。

Description

一种工厂规则管理平台

技术领域

本发明属于工业物联网技术领域，特别是提供了一种工厂规则管理平台，该规则管理平台支持流程管理、物模型管理和规则引擎，通过建立流程物模型、流程业务规则模板、设备-业务联动规则等物模型要素，为边缘端增强了业务服务能力，实现规则引擎对工厂数字化业务流程定制化需求的适配和灵活的管理。

背景技术

RestFul接口

RestFul是一种Web服务交互规范、相比其他的Web交互规范(如SOAP[SimpleObject protocol,简单对象访问协议]、XML-RPC[通过Http协议作为传输协议，数据为XML文本方式])等服务接口相比，更加轻量化、面向Http协议，客户端使用GET、POST、PUT、DELETE4个表示操作方式的动词对服务端资源进行操作：GET用来获取资源，POST用来新建资源(也可以用于更新资源)，PUT用来更新资源，DELETE用来删除资源；通过操作资源的表现形式来操作资源；资源的表现形式是XML或者HTML；客户端与服务端之间的交互在请求之间是无状态的，从客户端到服务端的每个请求都必须包含理解请求所必需的信息。

工业物联网平台

工业物联网平台是一种集成了设备管理、数据安全通讯和消息订阅等能力的一体化平台，向下可以支持海量设备的接入，采集设备上云，向上提供云端API，服务器可以调用云端API将指令下发到设备端，实现远程控制，允许通过安全的手段建立可信、高效的交互过程。它具备设备整合功能、数据整合功能、流程整合和生态服务功能。设备整合功能指的是工业物联网平台整合了工业物联网上传感器、执行器、标签和信标等相关的设备数据，实现了设备之间的无缝的数据通讯，管理设备的生命周期；数据整合功能指的是工业物联网可以对运行在物联网平台上所有的数据进行捕获、集成和管理；流程整合的含义是物联网平台作为数字生态系统的一部分，物联网的解决方案需要嵌入到业务流程和工作流中，为此，工业物联网平台将业务流程、工作流引擎和后端业务系统集成在统一的平台；生态服务含义是指工业物联网平台负责安全地建立、启动和管理数字生态系统中人员、设备、数据和设备的可信交互。

流程管理

流程管理的核心是流程，流程是一个端到端的工作，是一组能够为客户创造价值的相互关联的跨越企业组织机构的活动进程，是企业运作的基础，通过流程驱动企业的业务的运行。

物联网作为数字生态的一部分，会触发流程相关的活动，引起企业流程的变更，这个触发方式以事件的方式出现，通过事件触发流程节点活动的运行。

流程任务的执行需要围绕一系列用户、角色、组织结构来完成，需要充分考虑到安全权限管理的约束。

工作流软件是一种自动化执行的流程管理软件，它主要解决的是多个参与者之间按照某种预定的规则传递各种文档、信息和任务的过程，实现预期的业务目标。通过一些特殊的流程模型和符号标识(如流程图)可以描述流程系统中各个节点之间的连接关系和逻辑关系。

流程节点和流程任务之间的联动可以通过任务监听器来完成。在一些流行的工作流软件中，可以绑定一个继承了监听器接口的Java类来实现任务监听器的逻辑。

物模型管理

物模型指的是将物联网平台中物理空间的实体数字化，物模型通常包括三部分的信息：

(1)属性，可读取/设置数据的能力，主要用于描述设备状态的信息，属性支持Get/Set请求方式，应用系统可发起对属性的读取和设置请求；

(2)服务：设备可被外部调用的能力或者方法，可设置输入和输出参数,表明当前的物模型产品可被云端调用的能力。主要用于描述向设备发送的命令以及应答，相比于属性，服务可通过一条指令来实现更复杂的业务逻辑，如执行某项特定的任务。

(3)事件：设备运行时候，主动上报给云端的事件，事件一般包含需要被外部感知和处理的通知信息，可包含多个输出参数，例如，某项任务完成的信息、或者设备发生故障或者告警时的温度等，事件可被订阅和推送。

物模型描述的是如何与设备通信的数字化抽象描述，描述设备是什么，能做什么，对外能提供哪些服务，在操作数据的时候通过物模型的属性接口、服务接口、事件接口可以与物理空间的数据产生映射关系,通过接口调用的方式进行访问。

规则引擎

规则引擎是物联网中的一个重要模块，是处理复杂逻辑的引擎，它由推理引擎发展而来，是一种嵌入在应用程序中的组件，实现了将业务决策从应用程序代码中分离出来，并使用预定义的语义模块编写业务决策。接受数据输入，解释业务规则，并根据业务规则做出业务决策，可以和物模型进行通讯，访问物模型的相关数据，实现物模型的数据逻辑和应用系统关系解耦。

设备联动

设备联动指的是通过条件触发、基于预设的规则，引发设备的协同反应，实现设备之间的联合反应和智能控制操作。设备联动通过条件转发，该触发点可能来自系统下端设备采集的设备态势或者孪生数据，亦可能是上层应用的输入。通过设备联动可以实现多类设备之间的相互影响，设备联动伴随规则引擎将动作指令发送到设备的过程。

边缘计算

边缘计算相对于传统的集中式通用计算而言，是指将工作负载部署在边缘端的一种方式。边缘计算的背景是5G、IOT等业务和场景越来越多，包括智能终端设备也越来越多，造成对边缘设置的业务下沉需求在爆发式增长，将更多的计算靠近边缘端，可以有效地降低网络负荷，降低成本，提高效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工厂规则管理平台，该平台通过将流程系统中的业务流程模型对象映射为虚拟的工厂物模型，将流程中的相关任务和事件映射为物模型的方法和事件，并将工厂物模型和原有的设备物模型结合起来，结合规则引擎实现流程业务事件处理，可以在边缘端实现原来部署在云端的业务数据的处理逻辑并能和云端实现物模型配置和数据的同步，减少了云端的通讯量；支持设备物模型和流程业务模型的数据联动，实现设备上传流程设备联动和流程驱动设备联动双向联动功能；同时规则引擎的使用可以在保证业务系统的灵活性的基础上实现流程执行的定制化，减少冗余开发，能够灵活满足业务需求的变更。

在本发明中提出的物模型是对应物联网业务领域中的物理空间的信息，使用属性、服务、事件等特征描述相关物理对象的信息和操作方法，常见的模型一般与设备关联，描述设备的信息和行为。

在本发明中提出的流程模型是指：物联网作为数字生态的一部分，和企业的生产流程活动进行关联，这个流程活动中的要素包括流程过程的模型和相关事件，过程模型中包含过程信息、活动、子过程等信息，可以通过流程图等建模手段描述相关流程的执行过程，是对现实业务过程活动的抽象。流程模型的信息可以映射为物模型，其中过程模型中的相关对象可以映射到物模型对象，过程模型中对象的属性可以映射物模型的属性，过程模型的状态迁移、事件触发可以映射到物模型的属性；流程模型的访问接口可以映射到物模型的访问接口。

本发明提出了一种工业物模型的规则管理平台，它提供一种建模平台和业务规则转换工具和规则引擎，可以将流程模型转换为工业物联网平台中具有流程业务属性的物模型，建立流程模型和该物模型的映射,同时将对应的流程业务方法转换为规则引擎可以读取的规则，因为该物模型与流程业务相关，并且和流程模型建立了业务字段和业务方法映射关系，我们简称该物模型为流程物模型。可以通过规则引擎调用物模型接口执行这些规则，实现原有流程任务的执行和状态迁移；提供边缘端从云端下载流程物模型并更新到边缘端的工具和方法，实现对应流程业务规则的快速变更和应用；支持流程物模型和普通设备物模型的结合和物联网设备与流程业务的联动操作，设备事件产生、状态变化能够快速触发业务流程的执行；同时流程数据的更改和相关业务事件的触发也可以同步到设备物模型的属性和事件、服务接口上，实现设备物模型、业务流程对象的双向联动。

本发明包括：1)流程物模型建模模块(后面简称为建模模块)，2)流程物模型下载模块；3)设备事件上报流程模块，4)流程数据库管理模块；5)流程物模型读写模块6)流程规则执行模块；7)流程数据库同步模块

从功能连接方式来说，流程物模型建模模块一般以客户端的方式部署管理员电脑上，也可以部署在在云端和边缘端，通过网络通讯接口连接着云端的物模型数据库，提供给管理员使用，管理云端物模型、服务配置和事件配置的信息；系统其他的模块，包括流程物模型下载模块、设备事件上报流程模块、流程数据库管理模块、流程物模型读写模块、流程规则执行模块、流程数据库同步模块这些模块都部署在边缘端的设备侧中的容器服务组件中运行，接受容器管理软件生命周期,通过RestFul服务接口相互访问。

流程物模型下载模块通过标准的Http Restful接口同时访问云端的数据库和边缘端的数据，将云端配置好的物模型信息下载到边缘端数据库；流程数据库管理模块作为基础模块，和边缘端本地的数据库连接，管理边缘端数据库中的物模型信息、设备信息、服务和事件信息；流程物模型下载模块通过TCP/IP协议连接了云端数据库和边缘端的数据库系统，负责将云端的相关数据库配置同步到边缘端；流程数据库管理模块作为基础模块，负责边缘端数据库表的管理功能和流程模型和相关物模型存储数据的管理功能；流程物模型读写模块则和数据库管理模块连接，为其他应用提供操作物模型元数据的数据访问接口；流程设备上报流程模块、流程规则执行模块等模块的主要功能是实现流程和物联网系统的交互应用，这些模块需要和流程物模型读写模块、流程数据库管理模块进行交互，访问流程物模型的元数据和存储数据、通过流程物模型接口读写、发布流程表格中的数据，实现流程系统和物联网平台的业务交互流程；流程数据库同步模块则实时记录本地流程物模型和流程数据的更改，将这些信息及时同步到云端数据库之中。

从功能上说，流程物模型建模模块可以扫描流程图的输入，建立流程物模型信息、流程任务规则模板、物模型访问权限信息、设备联动规则模板信息,并将这些信息存在云端的数据库之中；流程物模型下载模块负责从云端的数据库中下载具有流程属性的物模型配置数据、流程任务模板、物模型权限信息、设备联动规则模板信息，并给相应的流程任务的执行分配触发事件，为后续流程规则执行做准备；流程设备上报流程模块则通过设备物模型的事件接口直接触发执行流程任务的事件，在事件中包含了设备信息、触发参数和规则类型信息,这些信息再输入规则引擎，由规则引擎结合流程物模型的信息进行判断；流程数据库读写模块则负责管理流程物模型的底层的数据访问，在边缘侧配置关系数据库，包含了从云端下载流程配置和当前设备的历史流程数据信息，相应的流程物模型可以映射到关系数据库中的表格，流程物模型的属性数据映射到数据库实体表格的字段上；流程物模型读写模块和流程数据库读写模块连接，对外提供支持服务访问的数据接口；流程规则执行模块和设备事件上报流程模块、流程物模型读写模块连接、动态管理流程业务触发设备物模型与流程物模型交互规则和事件的执行。如果是流程系统发起的事件，根据事件的输入参数，读取流程物模型的属性和方法，执行流程任务，更改流程物模型的数据，并相应触发设备联动规则和统计规则的计算；如果是设备上报到流程，则根据设备参数、设备物模型属性信息和设备物模型和流程物模型的映射关系，将设备上报数据转换为对流程数据表格的操作,并生成相应的流程统计数据。流程数据库同步模块(简称同步模块)则动态检测流程物模型的数据更改，将边缘端记录的流程数据和统计数据上报到云端。

在本发明中流程物模型的建模通过流程物模型建模模块来实现，建模的主要内容包括配置流程物模型信息、流程物模型属性映射信息、设备联动规则模板信息、流程任务规则模板、组织机构权限信息等信息。这些信息存储在云端，边缘端的客户端可以从云端数据库下载这些信息到边缘端的物模型数据库；云端数据库除了这些信息之外，还配置了流程数据表格和统计数据表格，这些数据可以从边缘端的设备数据库同步而来，用户可以使用这些数据进行进一步的分析。

流程物模型的从原有的物模型扩展而来，以流程信息为主干，扩展流程相关的数据库结构，在原有的流程系统建模中，包含了多个流程对象和多个关联的业务对象，在物模型系统中将原有的业务对象加入物模型集合后，可在所有的物模型中添加业务物模型标记信息(Entity,DataBase,TableName,Primary-Key,TS-Field)，在对应的物模型属性上增加业务关联字段标记:

(Property,

ContraintMap-Entity，MapField,

[DataType,NotNull,Comment,AutoIncrement,DefaultValue]，

[Join-Type,Join-Condition],

[Match-Condition,Match-Function])

这两个元组信息，第一个元组简称为物模型信息元组，第二个元组信息简称为属性信息元组。

可将元组信息(Entity,Database,TableName,Primary-Key,TS-Field)中定义为流程物模型元组信息，

在物模型元组中，其中Entity代表流程中的业务实体对象，Database代表对应实时数据库/业务数据库的数据库名称，TableName代表流程存储的数据表格、Primary-Key代表当前业务实体的主键字段，TS-Field代表流程实体中的时间戳字段,可以基于主键字段和时间戳字段实现流程业务对象的CRUD和查询访问接口，为规则引擎的执行提供了流程数据访问接口。

在属性信息元组中,Property代表当前物模型的属性,MapEntity为映射物模型对象，MapField为映射属性，Contraint代表当前流程字段的约束条件，用于确定当前的物模型的取值约束信息，约束类型可能是一个外键约束，也可能是一个表达式约束。

在属性上可以增加多个对应关系模型的业务标识，包括：

DataType：属性数据的业务类型。

NotNull:当前字段是否非空

Comment:属性标注信息，用户可以为物模型属性添加自定义的描述。

AutoIncrement:当前属性是否自增字段

DefaultValue:当前属性在数据为空情况下的默认值，该信息可以是一个常见的常量值，也可以是一个计算公式，可以根据当前物模型的其他字段来计算当前数据的默认值。

系统支持两种方式的物模型属性间的数据匹配关系，一种是外键连接关系，一种是数据搜索条件关系，使用[Join-Type、Join-Condition]字段来表征通过主外键关系来匹配的两个物模型属性的映射关系，使用(Match-Condition、Match-Function)表征通过匹配条件和匹配函数进行搜索属性信息完成属性数据匹配的方法。这两种数据映射关系是属于互斥关系的，在配置的时候，或者是外键连接关系，或者是搜索条件关系，只能使用其中的一种。

Join-Type代表对象连接类型，参照数据库对象的连接类型，分为四种类型:

(1)左连接(Left Outer Join)左连接的执行规则是返回左边的物模型的对应流程表格的所有行，如果左表行在右表中没有匹配行，则结果在有表中的列返回空值。

(2)右连接(Right outer Join)与左连接相反，返回右边物模型对应表格中所有行，如果右边物模型对应表格没有匹配行，则左边物模型对应表格对应的列取空值。

(3)内连接(Inner Join)

内连接只返回两个物模型表格对象根据连接条件匹配的记录。

(4)全连接Full Outer Join

全连接的执行规则是返回左边物模型和右边物模型关联的所有行。当左边表格或者右边表格在对方物模型的表格中没有关联行的时候，则对应连接的字段为空值。

Join-Condition代表当前连接条件，默认情况下该连接条件一般是一个等式，一般是当前的物模型属性名称，另外一个就是对应映射物模型的主键属性字段，也可以在该连接条件中添加定制化的字段匹配信息的表达式。

Match-Condition:代表数据匹配的条件，该条件中一般是一个公式，在公式中包含了当前属性的名称和匹配属性的名称，在匹配条件返回True(真)的情况下该行记录将会被匹配到。

Match-Function:代表数据匹配的函数，这个函数是一个聚合函数，将会对所有匹配条件为真的映射字段进行聚合计算，常见使用的聚合函数有Max(最大)、Min(最小)、Sum(求和)、Avg(平均),First(第一条记录)、Last(最后一条记录)等。

设备联动规则模板是一种常见的通过模板的方式定制化处理流程任务触发物联网设备操作方法和服务的方法,在物联网平台中比较多见，不过在本发明中该设备联动规则模板中配置了设备联动脚本和操作参数，并且配置了流程系统的任务监听器和设备联动的方法/服务进行关联，在流程任务触发的时候，会将规则模板信息、流程任务的信息和调用参数同时发送给关联的规则引擎执行模块来执行。

流程任务规则模板是一种通过模板的方式定制化处理流程任务的方法，具体说来，是通过提供定制化的流程物模型的处理逻辑脚本，结合业务物模型的流程业务标识，实现对业务物模型定制化的数据任务实现设备物模型和流程物模型的交互。根据实际的业务需求，系统中可以内置多种类型的流程规则处理模板，满足定制化流程处理的需要。

组织机构权限是流程引擎中重要的模块,在流程中所有的任务节点都与相关的组织机构关联，相关的流程节点的任务的执行需要判断相关的组织机构权限。在本发明中，没有存储组织机构权限信息的功能，对于组织机构权限则通过流程物模型和流程模型的关联关系检查原有流程模型任务节点的权限信息获得，对于流程物模型的属性和数据的访问都需要检查对应的流程模型是否具有相关组织机构的操作权限信息。在历史数据中也包含相应的操作员和组织机构的相应信息。

通过扫描流程图添加流程物模型的方法是：首先读取流程系统中流程图和数据字典，首先确认流程对象中的业务信息，有哪些可能的业务实体，每个业务实体中有哪些字段，业务实体之间如何关联，建立物模型对象，生成流程模型对应的物模型信息元组和属性信息元组，然后提供交互式的输入画面，让用户结合业务经验完善和补充业务物模型和相关的属性信息；然后，从流程中读取业务活动泳道信息，每个泳道可能属于一个特定的用户角色或者组织机构信息，然后根据这些信息为当前的物模型对象、属性增加用户、角色、组织机构和访问权限信息；然后，对于流程中的任务节点，根据流程物模型对象，添加交互式的录入画面和为当前流程任务选择流程规则模板，对应的规则引擎模板可以根据流程的特殊需求进行微调，微调的部分以修正的规则脚本形式出现，规则引擎在应用该规则的时候首先读取原有的规则部分，然后使用修正部分的规则逻辑更改原有部分并重新编译；对于原有流程中的事件监听部分的处理，使用物模型的设备联动的规则语义进行处理，方法是：在系统初始化阶段根据流程监听类的类型，关联设备联动规则模板,准备随时接收联动信号；在触发联动信号的时候，操作也是根据设备联动类型和参数接口，规则引擎自动调用定义好的设备事件接口实现联动操作。

流程物模型下载模块的作用是从云端的数据库下载流程物模型、流程任务模板和设备联动规则到边缘端，该模块会更新当前边缘端系统的物模型数据。考虑到系统使用过程中，流程可能会不断修改和更改，在流程物模型配置的时候，相应的流程物模型、流程任务模板和设备联动模板需要增加版本信息，在流程物模型下载到边缘端的时候，流程版本的信息也会下载到边缘端，边缘端的规则执行模板需要根据流程版本的不同从边缘端的数据库中检索与流程版本匹配的物模型配置、流程任务模板和设备联动模板信息，通过TCP/IP网络端口下载到边缘设备上，满足规则触发的需要。

设备事件上报流程模块负责将设备物模型数据的变化上报给流程物模型，产生设备事件。设备上报的时候会根据设备物模型和设备事件的定义，结合流程节点的触发条件，读取设备物模型和流程物模型的关联配置，将设备事件的数据映射到流程物模型和相关的数据表格，交给规则引擎去执行。

在本模块中，对于设备事件和流程模型的关联，可以采用建立设备物模型属性和流程对象属性的连接关系来实现；设备物模型的属性会和流程无物模型的属性建立连接关系或者数据搜索关系，以连接关系为例，在连接关系中包含了相关属性的匹配条件和时间戳的匹配条件,可以针对这些连接条件和流程物模型和相关数据表格的映射关系和流程规则模板信息，将对应的物模型属性数据注入到规则模板中、动态生成SQL语句、脚本代码或者其他可执行的程序来执行流程；总而言之，本模块可以逐条扫描设备事件的输入，调用规则引擎动态执行SQL脚本和相应的规则模板，处理完的结果通过设备物模型的属性、服务和事件接口反馈到设备端。

流程物模型读写模块的作用是为物模型的访问提供通用的物模型读写接口，在下层需要调用流程数据库管理模块来完成对流程数据库的读取操作。

执行流程物模型写入时候需要考虑批量执行数据功能，还有业务数据在写入的时候的事务操作的需求。

执行流程物模型读取的方法是：在上层，需要根据输入的流程物模型属性列表和物模型列表，动态读取各个流程物模型的数据视图，然后再根据流程业务物模型的关联字段，生成查询计划，查询计划参照SQL语句的执行计划,遵循SQL92的语言规范，根据业务实体之间的映射关系和关联关系，加上数据的筛选条件和排序条件，生成自定义的查询视图，可以对得到自定义的流程物模型数据输出。

流程数据库管理模块(简称数据库模块)负责管理流程物模型对应数据表格的数据访问，在边缘端配置了基于关系数据库的流程数据存储，相应的流程物模型可以映射到关系数据库中的表格，对于流程物模型的数据访问会映射到数据库实体表格的数据访问，对流程物模型的数据读写转换为操作数据库的SQL语句来执行。

流程规则引擎执行模块是整个系统的核心，通过规则引擎来触发流程和设备的。规则引擎的触发是通过事件方式而触发，规则引擎通过读取事件记录中的触发参数、业务物模型标识、设备联动规则模板、流程规则模板标识等信息，获得定制化的流程物模型的处理逻辑脚本，通过脚本方式执行，并在本地数据库中保存脚本执行记录，如果在规则执行过程产生了新的事件记录，则会持续触发流程规则引擎执行规则的过程。

对于流程规则的事件的产生，在前面的章节中提到，可以通过流程系统任务中的事件侦听器来完成，在流程系统中相应任务得到执行的时候，根据设备事件类型，触发了相应Java事件监听器的代码，该代码的逻辑是：读取流程任务相应的流程节点信息和流程对象信息，通过物模型管理模块和流程数据管理模块，记录业务物模型标识、流程规则类型、流程对象的关联信息，可以在事件中构造数据查询SQL和流程规则信息，通过定制化的处理逻辑脚本模板，动态生成流程物模型处理规则脚本，供给流程引擎使用。

流程数据库同步模块负责动态检测流程物模型的数据更改，将边缘端记录的流程数据和相关统计数据上报到云端。

本发明的创新点：

本发明通过将流程系统中的业务流程模型对象映射为虚拟的工厂物模型，将流程中的相关任务和事件映射为物模型的方法和事件，并将工厂物模型和原有的设备物模型结合起来，结合规则引擎实现业务事件处理，可以在边缘端实现原来部署在云端的业务数据的处理逻辑和快速计算并上传云端，减少了云端的通讯量，同时规则引擎的使用可以在保证业务系统的灵活性的基础上实现流程执行的定制化，减少冗余开发，能够灵活满足业务需求的变更。

本发明提供一种建模平台和规则转换工具，可以将流程对象模型转换为工业领域中具有业务属性的物模型，称之为流程物模型，将对应的业务方法转换为规则引擎可以读取的规则，建立流程模型和物模型的映射规则，通过规则引擎执行这些规则，实现流程任务的执行和状态迁移；提供边缘端从云端下载和应用面向流程应用的业务物模型的工具和方法，实现业务规则的快速变更和应用；支持流程业务模型和普通设备物模型的结合，支持设备物模型与业务物模型的联动操作，设备事件产生、状态变化能够快速触发业务流程的执行。

附图说明

图1为流程物模型部署结构图。

图2为一种支持质量判定业务的流程图。

图3为用于质量判定的物模型的结构图。

具体实施方式

图2～3为本发明的一种具体实施方式。

如图1所示为流程物模型部署结构图，系统主要分为三个层次进行部署，一个层次是客户端，部署在管理员电脑上，里面包含了流程物模型建模模块，该模块主要功能是对流程物模型的建模功能，相应的模型信息和业务规则映射信息存储在云端数据库。下一个层次是云端，支持互联网方式的访问，在云端部署了数据库系统，为边缘端提供流程物模型相关的模型资源的下载功能，同时还可以从边缘端接收经过规则引擎计算得到的流程业务数据和相关的统计数据，可以在云端部署相关的流程应用系统或者Web服务器，用于流程计算和展示。最后一个层次是边缘端，主要功能是完成具体设备物模型和云端物模型数据的融合和事件、规则的处理，包括物模型下载、设备上报流程、流程规则执行、流程数据库管理、物模型读写模块等功能。

流程物模型建模的特点是：流程的物模型建模的功能不仅包括流程物模型，还包括设备联动规则模板、流程任务规则模板、组织机构权限信息、设备联动规则等配置信息。流程物模型是当前系统的基础，对应的物模型是面向流程业务的，在系统实施的时候以目前市场上成熟的设备物模型平台为基础，然后在上面部署本发明面向流程业务方面的物模型特性扩展，包括模型元组和属性元组等信息；建模的过程中采用导入已经流程软件已经完成建设的模型、数据字典和启发式的业务模型设置，原因是流程软件中的流程建模多数是面向流程本身，对于围绕流程的数据字典和业务建模过程往往不是很完善，有些业务逻辑可能需要在流程画面中进行定义，无法直接获取，需要补充相关的业务字段信息、模型关联信息和约束信息。

在本发明中对于业务模型的处理是在边缘端实现的。系统从云端下载所需的物模型、组织结构权限信息、流程任务规则模板信息、设备联动规则模板信息到边缘端，充分考虑到流程图版本变更的需求，针对不同流程版本和业务物模型版本，在边缘端动态记载所需版本的配置数据，可以敏捷适应业务和规则的快速变更；设备上报流程模块实现了设备物模型和业务物模型的联动，在设备物模型的数据发生变化的时候产生事件，同时流程任务节点中可以挂载相应的事件监听器，可以结合业务物模型的定义、实现设备数据和业务数据的双向联动。

在规则引擎内部的设计上，建立设备物模型和业务物模型的适配，减少了系统的硬编码环节；对于流程任务的触发通过流程规则模板和规则补丁的方式来完成，流程规则模板从云端下载，在边缘端增加规则补丁的适配，避免频繁更新云端的规则模板，快速实现边缘端业务规则的执行；对于边缘端的规则变更，可以定期通过数据库同步的方式上传到云端，可以实现云端和边缘端的规则配置的同步。

另外，对于边缘端可以上报业务数据和统计数据到云端，上报方式可以是定期上报和人工上报的方式进行结合。在上传的时候，采用批量上传的方法，对于一定量的数据，在数据包中添加批量标识和数据校验，然后进行压缩传输。在上传之前，首先发送批量数据包标识列表信息，然后再按照数据包的时间戳顺序进行顺序传输。如果某个数据包传输失败，则认为当前数据包上传失败，系统设置失败尝试次数或者延迟上传策略，重复传送数据。

云端的系统可以开发数据业务数据监控程序和可视化报表显示边缘计算的流程数据信息和统计信息。

另外，在本系统中对于流程任务规则的处理是采用创建面向流程物模型的任务模板的方式来完成，一种方式是将原有的流程系统的任务处理相关代码移植到当前系统中，以相关的脚本和补丁的方式出现，这种方式需要比较多的开发工作，但是系统执行效率高、速度快；另外一种方式是创建流程Api访问接口，封装原有流程软件的服务接口，比如现在流行的工作流软件一般都提供了微服务访问接口，可以在规则引擎中根据物模型和流程任务的类型创建接口适配模块即可满足。

如图2为一种应用到质量管理的工厂物模型管理的实施方案。对应的业务规则为：每次实时测量的时候需要判定工件是否合格，不合格的情况下工件就会被回收到废品库，合格的情况下入库到成品库。假定实时检测的数据放在实时数据库Real中，其他的业务配置、流程配置数据放在业务数据库BI中，在该方案中包含的物模型和属性对象有：

(1)工件检测标准物模型(TestStandard),这个是一个业务配置物模型，包含的物模型属性有:标准编号(Standard_Code)、重量约束(Weight_Contraint)、尺寸约束(Size_Contraint)、规则(SpecCode),判定结果(Result，取值限制为枚举类型OK/Failed)，该物模型上定义的信息元组为：

(Entity:TestStandard,TableName:TestStandard,PrimaryKey:Standard_Code、TS-Field:null)

(2)检测物模型(TestModel)，包含的物模型属性信息包括:实时测量的工件号(Piece_No)，重量(Weight),规格(SpecCode)、尺寸(Size)、检测时间(TS),该设备物模型对应的信息元组为：

(Entity:TestModel,Database:Real,TableName:TestModel,Primary-Key:ts,TS-Field:ts)

(3)检测判定(Judge)，这个是一个流程物模型，包含的信息包括：测ID:测试ID,PieceNo(样品编号)、SpecCode(样品规格)、Standard_Code(检验标准)、Judge_Result(判定结果),TS:判定时间。

其中，设备物模型对应的信息元组为：

(Entity:Judge,Database:BI,TableName:Judge,PrimaryKey:ID,TS-Field:ts

属性信息元组为：

[{Property:PieceNo,MapEntity:TestModel,MapField:PieceNo,JoinType:Left,JoinCondition:”Judge.PieceNo＝TestModel.PieceNo”},

{Property:StandardCode:MapEntity:TestStandard,MapField:StandardCode,Match-Condition:”Judge.SpecCode＝TestModel.SpecCode”,MatchFunction:”First”},{Property:Judge_Result:MapEntity:TestStandard,MapField:Result,

Match-Condition:”Judge.SpecCode＝TestModel.SpecCodeand

match(TestModel.Size,TestStandard.SizeContraint)and match(TestModel.Weight,TestStandard.WeightConstraint)”,MatchFunction:”First”}]

在匹配条件中,match是一个用户配置的匹配函数，用于执行对标准的尺寸约束和重量约束设置根据当前设备物模型(TestModel)的测量尺寸和重量的信息进行匹配的自定义函数。当前方案的判定标准是测试样品的规格、尺寸匹配、重量匹配都满足要求的时候得到第一条满足判定条件的判定结果。

(4)废品入库：(WasteIn)

这个是一个流程物模型，包含的物模型字段有:ID：入库id,自增类型,PieceNo:报废工件编码,TS：入库时间，SpecCode:规则型号,Weight:重量信息

物模型信息元组为：

(Entity:WasteIn,Database:BI,TableName:WasteIn,PrimaryKey:ID,TS-Field:ts)

属性信息元组为：

[{Property:ID,AutoIncrement,true,NotNull,true},{Property:PieceNo,MapEntity:TestModel,MapField:PieceNo,JoinType:Left,JoinCondition:”WasteIn.PieceNo＝TestModel.PieceNo”},

{Property:SpecCode:MapEntity:TestModel,MapField:SpecCode,Match-Condition:”WasteIn.SpecCode＝TestModel.SpecCode”,MatchFunction:”First”},{Property:Weight:MapEntity:TestModel,MapField:Weight,Match-Condition:”WasteIn.PieceNo＝TestModel.PieceNo”,MatchFunction:”First”}]

(5)成品库物模型(ProductIn)

这个是一个流程物模型，流程物模型，包含的物模型字段有:ID：入库id,自增类型,PieceNo:报废工件编码,TS：入库时间，SpecCode:规则型号,Weight:重量信息

物模型信息元组为：

(Entity:ProductIn,Database:BI,TableName:WasteIn,PrimaryKey:ID,TS-Field:ts)

属性信息元组为：

[{Property:ID,AutoIncrement,true,NotNull,true},{Property:PieceNo,MapEntity:TestModel,MapField:PieceNo,JoinType:Left,

JoinCondition:”ProductIn.PieceNo＝TestModel.PieceNo”},

{Property:SpecCode:MapEntity:TestModel,MapField:SpecCode,Match-Condition:”WasteIn.SpecCode＝TestModel.SpecCode”,MatchFunction:”First”},{Property:Weight:MapEntity:TestModel,MapField:Weight,Match-Condition:”WasteIn.PieceNo＝TestModel.PieceNo”,MatchFunction:”First”}]

多个物模型的关联关系可以通过图3中连接关系图来表示。

在本方案中的设备流程环节对应图2中流程图合格判定的环节，对于每一笔检测数据的输入，在流程系统中需要引入一个脚本任务，这个脚本任务会读取流程任务规则信息、设备物模型和流程物模型的元组定义、设备定义、物模型属性定义，根据判定条件和规则，计算物模型和物模型属性的连接关系执行判定结果的计算。这个判定逻辑可以预先配置为流程任务规则模板,在每次新输入一次工件检测记录后就立即马上执行，在执行过程中系统会连接到实时数据库、关系数据库去读写相应的模型属性数据，触发修改相应流程的数据，实现了设备上报流程的逻辑。

Claims (8)

1.一种工厂规则管理平台，其特征在于，包括：流程物模型建模模块、流程物模型下载模块、设备事件上报流程模块、流程数据库管理模块、流程物模型读写模块、流程规则执行模块、流程数据库同步模块；

流程物模型建模模块以客户端的方式部署管理员电脑上，或部署在在云端和边缘端，通过网络通讯接口连接着云端的物模型数据库，提供给管理员使用，管理云端物模型、服务配置和事件配置的信息；流程物模型下载模块、设备事件上报流程模块、流程数据库管理模块、流程物模型读写模块、流程规则执行模块、流程数据库同步模块都部署在边缘端的设备侧中的容器服务组件中运行，接受容器管理软件生命周期,通过RestFul服务接口相互访问；

流程物模型下载模块通过标准的Http Restful接口同时访问云端的数据库和边缘端的数据，将云端配置好的物模型信息下载到边缘端数据库；流程数据库管理模块作为基础模块，和边缘端本地的数据库连接，管理边缘端数据库中的物模型信息、设备信息、服务和事件信息；流程物模型下载模块通过TCP/IP协议连接了云端数据库和边缘端的数据库系统，负责将云端的相关数据库配置同步到边缘端；流程数据库管理模块作为基础模块，负责边缘端数据库表的管理功能和流程模型和相关物模型存储数据的管理功能；流程物模型读写模块则和数据库管理模块连接，为其他应用提供操作物模型元数据的数据访问接口；流程设备上报流程模块、流程规则执行模块的功能是实现流程和物联网系统的交互应用，这些模块需要和流程物模型读写模块、流程数据库管理模块进行交互，访问物模型的元数据和存储数据、通过流程物模型接口和物模型和流程模型数据的映射关系读写、发布流程表格中的数据，实现流程系统和物联网平台的业务交互流程；流程数据库同步模块则实时记录本地流程物模型和流程数据的更改，将这些信息及时同步到云端数据库之中。

流程物模型建模模块能扫描流程图的输入，建立流程物模型信息、流程任务规则模板、物模型访问权限信息、设备联动规则模板信息,并将这些信息存在云端的数据库之中；流程物模型下载模块负责从云端的数据库中下载具有流程属性的物模型配置数据、流程任务模板、物模型权限信息、设备联动规则模板信息，并给相应的流程任务的执行分配触发事件，为后续流程规则执行做准备；流程设备上报流程模块则通过设备物模型的事件接口直接触发执行流程任务的事件，在事件中包含了设备信息、触发参数和规则类型信息,这些信息再输入规则引擎，由规则引擎结合流程物模型的信息进行判断；流程数据库读写模块则负责管理流程物模型的底层的数据访问，在边缘侧配置关系数据库，包含了从云端下载流程配置和当前设备的历史流程数据信息，相应的流程物模型可以映射到关系数据库中的表格，流程物模型的属性数据映射到数据库实体表格的字段上；流程物模型读写模块和数据库读写模块连接，对外提供支持服务访问的数据接口；流程规则执行模块和设备事件上报流程模块、流程物模型读写模块连接、动态管理流程业务触发设备物模型与流程物模型交互规则和事件的执行；如果是流程系统发起的事件，根据事件的输入参数，读取流程物模型的属性和方法，执行流程任务，更改流程物模型的数据，并相应触发设备联动规则和统计规则的计算；如果是设备上报到流程，则根据设备参数、设备物模型属性信息和设备物模型和流程物模型的映射关系，将设备上报数据转换为对流程数据表格的操作,并生成相应的流程统计数据；流程数据库同步模块则动态检测流程物模型的数据更改，将边缘端记录的流程数据和统计数据上报到云端。

2.根据权利要求1所述的工厂规则管理平台，其特征在于，流程物模型存储在云端，负责配置流程物模型信息、流程任务模板信息、设备联动规则信息；这些信息存储在云端，边缘端的客户端可以从云端数据库下载这些信息到边缘端的物模型数据库；云端数据库除了这些信息之外，还配置了流程数据表格和统计数据表格，这些数据能从边缘端的设备数据库同步而来；

流程物模型的从原有的物模型扩展而来，以流程信息为主干，扩展流程相关的数据库结构，在原有的流程系统建模中，包含了多个流程对象和多个关联的业务对象，在物模型系统中将原有的业务对象加入物模型集合后，在所有的物模型中添加业务物模型标记信息Entity,DataBase,TableName,Primary-Key,TS-Field，在对应的物模型属性上增加业务关联字段标记:

(Property,

ContraintMap-Entity，MapField,

[DataType,NotNull,Comment,AutoIncrement,DefaultValue],

[Join-Type,Join-Condition],

[Match-Condition,Match-Function])

这两个元组信息，第一个元组简称为物模型信息元组，第二个元组信息简称为属性信息元组；

将元组信息(Entity,Database,TableName,Primary-Key,TS-Field)中定义为流程物模型元组信息，

在物模型元组中，其中Entity代表流程中的业务实体对象，Database代表对应实时数据库/业务数据库的数据库名称，TableName代表流程存储的数据表格、Primary-Key代表当前业务实体的主键字段，TS-Field代表流程实体中的时间戳字段,基于主键字段和时间戳字段实现流程业务对象的CRUD和查询访问接口，为规则引擎的执行提供了流程数据访问接口；

在属性信息元组中,Property代表当前物模型的属性,MapEntity为映射物模型对象，MapField为映射属性，Contraint代表当前流程字段的约束条件，用于确定当前的物模型的取值约束信息，约束类型是一个外键约束，或是一个表达式约束。

在属性上增加多个对应关系模型的业务标识，包括：

DataType：属性数据的业务类型，

NotNull:当前字段是否非空，

Comment:属性标注信息，用户可以为物模型属性添加自定义的描述，

AutoIncrement:当前属性是否自增字段，

DefaultValue:当前属性在数据为空情况下的默认值，该信息是一个常见的常量值，或是一个计算公式，根据当前物模型的其他字段来计算当前数据的默认值；

系统支持两种方式的物模型属性间的数据匹配关系，一种是外键连接关系，一种是数据搜索条件关系，使用[Join-Type、Join-Condition]字段来表征通过主外键关系来匹配的两个物模型属性的映射关系，使用(Match-Condition、Match-Function)表征通过匹配条件和匹配函数进行搜索属性信息完成属性数据匹配的方法；这两种数据映射关系是属于互斥关系的，在配置的时候，或者是外键连接关系，或者是搜索条件关系，只能使用其中的一种；

Join-Type代表对象连接类型，参照数据库对象的连接类型，分为四种类型:

左连接Left Outer Join左连接的执行规则是返回左边的物模型的对应流程表格的所有行，如果左表行在右表中没有匹配行，则结果在有表中的列返回空值；

(2)右连接Right outer Join与左连接相反，返回右边物模型对应表格中所有行，当右边物模型对应表格没有匹配行，则左边物模型对应表格对应的列取空值；

(3)内连接Inner Join

内连接只返回两个物模型表格对象根据连接条件匹配的记录；

(4)全连接Full Outer Join

全连接的执行规则是返回左边物模型和右边物模型关联的所有行；当左边表格或者右边表格在对方物模型的表格中没有关联行的时候，则对应连接的字段为空值；

Join-Condition代表当前连接条件，默认情况下该连接条件一般是一个等式，一般是当前的物模型属性名称，另外一个就是对应映射物模型的主键属性字段，或在该连接条件中添加定制化的字段匹配信息的表达式；

Match-Condition:代表数据匹配的条件，该条件中一般是一个公式，在公式中包含了当前属性的名称和匹配属性的名称，在匹配条件返回True真的情况下该行记录将会被匹配到；

Match-Function:代表数据匹配的函数，这个函数是一个聚合函数，将会对所有匹配条件为真的映射字段进行聚合计算，常见使用的聚合函数有Max最大、Min最小、Sum求和、Avg平均,First第一条记录、Last最后一条记录。

3.根据权利要求1所述的工厂规则管理平台，其特征在于，流程任务规则模板是一种通过模板的方式定制化处理流程任务的方法，具体说来，是通过提供定制化的流程物模型的处理逻辑脚本，结合业务物模型的流程业务标识，实现对业务物模型定制化的数据任务实现设备物模型和流程物模型的交互；根据实际的业务需求，系统中内置多种类型的流程规则处理模板，满足定制化流程处理的需要；

通过扫描流程图添加流程物模型的方法是：首先读取流程系统中流程图和数据字典，首先确认流程对象中的业务信息，有哪些可能的业务实体，每个业务实体中有哪些字段，业务实体之间如何关联，然后提供交互式的输入画面，让用户结合业务经验完善和补充业务物模型和相关的属性信息；然后，从流程中读取业务活动泳道信息，每个泳道可能属于一个特定的用户角色或者组织机构信息，然后根据这些信息为当前的物模型管理平台增加用户、角色、组织机构和访问权限信息；然后，对于流程中的任务节点，根据流程物模型对象，添加交互式的录入画面和为当前流程任务选择规则模板，对应的规则引擎模板可以根据流程的特殊需求进行微调，微调的部分以修正的规则脚本形式出现，规则引擎在应用该规则的时候首先读取原有的规则部分，然后使用修正部分的规则逻辑更改原有部分并重新编译；对于原有流程中的事件监听部分的处理，使用物模型的设备联动的规则语义进行处理，方法是：在系统初始化阶段根据流程监听类的类型，创建对应的设备联动处理模板备用，对应模板在编程实现为一个和原有流程软件相似的事件监听器类，该类接受相关的联动参数，执行设备联动操作；联动操作也是根据设备联动类型和参数接口，规则引擎自动调用定义好的设备事件接口实现联动操作。

4.根据权利要求1所述的工厂规则管理平台，其特征在于，流程物模型下载模块的作用是从云端的数据库下载流程物模型、流程任务模板和设备联动规则到边缘端，该模块会更新当前边缘端系统的物模型数据。考虑到系统使用过程中，流程可能会不断修改和更改，在流程物模型配置的时候，相应的流程物模型、流程任务模板和设备联动模板需要增加版本信息，在流程物模型下载到边缘端的时候，流程版本的信息也会下载到边缘端，边缘端的规则执行模板需要根据流程版本的不同从边缘端的数据库中检索与流程版本匹配的物模型配置、流程任务模板和设备联动模板信息，通过TCP/IP网络端口下载到边缘设备上，满足规则触发的需要。

5.根据权利要求1所述的工厂规则管理平台，其特征在于，设备事件上报流程模块负责将设备物模型数据的变化上报给流程物模型，产生设备事件。设备上报的时候会根据设备物模型和设备事件的定义，结合流程节点的触发条件，读取设备物模型和流程物模型的关联配置，将设备事件的数据映射到流程物模型和相关的数据表格，交给规则引擎去执行；

在设备事件上报流程模块中，对于设备事件和流程模型的关联，采用建立设备物模型属性和流程对象属性的连接关系来实现；设备物模型的属性会和流程无物模型的属性建立连接关系或者数据搜索关系，在连接关系中包含了相关属性的匹配条件和时间戳的匹配条件,针对这些连接条件和流程物模型和相关数据表格的映射关系，动态生成SQL语句或者相应的操作规则；规则引擎可以执行相应的SQL语句来执行规则，或者加载预先定义的规则模板，将对应的物模型属性数据注入到规则模板中进行动态处理；本模块逐条扫描设备事件的输入，调用规则引擎动态执行SQL脚本和相应的规则模板，处理完的结果通过设备物模型的属性、服务和事件接口反馈到设备端。

6.根据权利要求1所述的工厂规则管理平台，其特征在于，流程物模型读写模块的作用是为物模型的访问提供通用的物模型读写接口，在下层需要调用流程数据库管理模块来完成对流程数据库的读取操作；

执行流程物模型写入时候需要考虑批量执行数据功能，还有业务数据在写入的时候的事务操作的需求；

执行流程物模型读取的方法是：在上层，需要根据输入的流程物模型属性列表和物模型列表，动态读取各个流程物模型的数据视图，然后再根据流程业务物模型的关联字段，生成查询计划，查询计划参照SQL语句的执行计划,遵循SQL92的语言规范，根据业务实体之间的映射关系和关联关系，加上数据的筛选条件和排序条件，生成自定义的查询视图，可以对得到自定义的流程物模型数据输出。

7.根据权利要求1所述的工厂规则管理平台，其特征在于，流程数据库管理模块负责管理流程物模型对应数据表格的数据访问，在边缘端配置了基于关系数据库的流程数据存储，相应的流程物模型可以映射到关系数据库中的表格，对于流程物模型的数据访问会映射到数据库实体表格的数据访问，对流程物模型的数据读写转换为操作数据库的SQL语句来执行。

8.根据权利要求1所述的工厂规则管理平台，其特征在于，流程规则引擎执行模块是整个系统的核心，通过规则引擎来触发业务逻辑的执行。规则引擎的触发是通过事件方式而触发，规则引擎通过读取事件记录中的触发参数、业务物模型标识、流程规则模板标识等信息，获得定制化的流程物模型的处理逻辑脚本，通过脚本方式执行，并在本地数据库中保存脚本执行记录，如果在规则执行过程产生了事件记录，则会继续触发流程规则引擎执行规则的过程；

对于流程规则的事件的产生，在前面的章节中，通过流程系统任务中的事件侦听器来完成，在流程系统中相应任务得到执行的时候，触发了相应Java事件监听器的代码，该代码的逻辑是：读取流程任务相应的流程节点信息和流程对象信息，通过物模型管理模块和流程数据管理模块，记录业务物模型标识、流程规则类型、流程对象的关联信息，在事件中构造数据查询SQL和流程规则信息，通过定制化的处理逻辑脚本模板，动态生成流程物模型处理规则脚本，供给流程引擎使用。

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