基于設備集群的智能服務綜合調度系統及調度方法
【專利摘要】本發明涉及基于設備集群的智能服務綜合調度系統及調度方法，包括：設備群組集、服務群組集、設備能力處理模塊、綜合智能調度模塊四個模塊。設備群組集存儲各設備的語義數值；服務群組集存儲各服務的語義數值；綜合智能調度模塊分別與設備群組集、服務群組集相連接并傳輸和查找關鍵字信息，返回并記錄匹配結果；設備能力處理模塊與其他模塊相連并傳輸和發布實例信息，將實例信息中的設備和服務相關信息記錄下來進行匹配。本發明使得服務請求在語義層面上聚集后，再進行服務匹配，從執行上提高了服務運行的效率，縮短了制造系統的自動化、智能化、信息化的建設時間，提高了制造系統集成的通用性。
【專利說明】
基于設備集群的智能服務綜合調度系統及調度方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及工業信息系統技術領域，具體地說，是一種基基于設備集群的智能服務綜合調度系統及調度方法。
【【背景技術】】
[0002]智能生產主要涉及整個企業的生產物流管理、人機互動以及自動化化技術在工業生產過程中的應用等，通過已有應用程序，進行服務封裝，從而以一種通用的方式對設備功能進行調用和交互，對于大規模工業集成系統應用具有促進作用。然而以服務接口方式開展工業設備調用和交互并不容易，在工業生產過程中，流程復雜，設備間交互頻繁，隨著工業生產過程的復雜性提高，多個工業設備往往需要在成組環境下協同工作，才能滿足復雜產品的加工及應用要求。
[0003]通過查找文獻發現，JuhaPuttone等人在〃Semantics-BasedComposit1n ofFactory Automat1n Processes Encapsulated by Web Services, IEEE Transact1nson Industrial Informatics，2013，pp.2349-2359.中，針對工業生產過程管理需要，將工業自動化設備的調用封裝為服務接口，并使用語義描述來確定服務的調用狀態，這樣的語義模型也可根據領域本體的更新動態更新，具有良好的適應性。此方法依靠服務調用接口來實現設備調用，但沒有對服務請求加以組織和分析，在運行環境中效率較低，難以滿足復雜生產過程的綜合要求。
[0004]中國專利文獻CN:102402218公開了一種智能工業網絡監控系統。該發明引入通用即插即用技術組建監控網絡物理拓撲構架，利用層次分析法確定監控系統上下文層次結構、功能模塊劃分與數據依賴關系；系統功能服務采用基于進程間通信方法的系統服務函數調用機制與系統行為事件訂閱機制。本發明能夠動態響應工業監控網絡的結構變化、實時性良好、通用性和自適應能力較高，但缺乏綜合服務性能，沒有充分實現工業服務系統智能化管理。
[0005]綜上所述，關于一種基于設備集群的智能服務綜合調度系統及調度方法目前還未見報道。
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【發明內容】
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[0006]本發明的目的是針對現有技術中設備服務接口技術的不足，提供一種基于設備集群的智能服務綜合調度系統及調度方法。旨在建立服務使用者與服務提供者之間提供中間數據訪問及數據控制支持，在大量高實時性，高并發服務請求環境中，以基于服務群組的方式來處理高并發的車間設備及人員的服務請求，降低服務平均響應時間，提高服務效率，實現多設備間的智能交互。
[0007]為實現上述目的，本發明采取的技術方案是:一種基于設備集群的智能服務綜合調度系統，該系統主要包括四個模塊:設備群組集、服務群組集、設備處理能力模塊和綜合智能調度模塊，所述的設備群組集由多個設備群組構成，一個設備群組是包含一系列設備并存儲各設備的語義數值;所述的服務群組集由多個服務群組構成，一個服務群組是包含一系列服務并存儲各服務的語義數值;所述的綜合智能調度模塊作為語義描述基礎，通過概念模型的形式分別與設備群組集及服務群組集相連接并傳輸關鍵字信息和查找信息，返回并記錄匹配結果;所述的設備能力處理模塊與設備群組集、服務群組集和綜合智能調度模塊三個模塊相連接傳輸實例信息和訪問接口，并將實例信息中的設備實體和服務相關信息記錄下來進行匹配。
[0008]所述的概念模型有兩種組織形式，一種形式是在同一應用領域中涉及到的設備自動化功能的集合，稱為設備群組自動化；另一種形式對應于上述應用領域中的概念所涉及到設備智能化服務的集合，稱為設備群組智能化;所述的綜合智能調度包括了領域本體中的功能概念類，從而連接了設備群組集和服務群組集，設備集群自動化是整個系統的基本功能，設備集群智能化是在自動化的基礎上為設備群組提供服務群組。
[0009]所述的設備能力處理模塊主要包括設備數據訪問引擎、設備數據實體、設備數據處理模塊和設備服務群組分發器。
[0010]所述的設備能力處理模塊內設有服務匹配引擎用于分析及合并服務請求，并且進行匹配度計算，查找出匹配的設備群組，并作為結果提交返回給應用。
[0011]本發明采取的又一技術方案是:一種基于設備集群的智能服務綜合調度方法，所述的方法運行過程如下:外延系統通過中間件服務的應用調用服務接口發起的請求構成服務群組請求隊列，設備數據處理模塊識別請求的群組及需要響應的設備組，對設備組及設備業務數據進行處理，與此同時根據綜合智能調度模塊建立的設備業務實體與設備元數據的映射關系找到目標數據，并將目標數據通過設備數據訪問引擎請求執行訪問。設備數據訪問引擎模塊通過通訊接口將執行請求發送至設備群組，設備群組在執行完請求后，通過服務群組分發器反饋執行結果，服務群組得到結果并通過中間件服務推送消息至請求者。
[0012]本發明優點在于:
[0013]1、本發明系統從工業設備復雜性交互出發，針對通訊處理要求、從消息中間件服務中調用設備操作的服務出發，針對請求之間存在的相似性特點出發，構建了基于設備群組的智能服務綜合調度系統模型。該模型將并發的相似請求構造成一個能滿足所有外部需求的設備服務群組，采用綜合調度方式實現設備數據及信息服務的匹配，實現設備之間及設備群組之間的信息通訊服務，可作為工業設備調用及應用信息調用的信息服務模型，為生產制造系統的高效交互提供了一種智能實現方案。
[0014]2、本發明使得來自設備的多個服務請求在語義層面上聚集后，然后再進行綜合匹配及調度。基于統一的服務接口標識作為綜合調度參考，通過需求與服務兩組對象的綜合匹配，基于群組方式開展處理，支持高實時性，高并發服務請求的智能響應，從執行上提高了服務運行的效率，并與相關應用層與設備層之間的銜接，從而降低服務負載，提高了服務性能，提高了制造系統集成的通用性，增加了制造系統的智能化程度。
[0015]3、本發明系統各個模塊之間的交互聯系使得整個控制系統能夠融合服務請求，并進而應用到服務資源動態聚集中，提高信息服務調度的綜合效率。
【【附圖說明】】
[0016]附圖1是本發明系統的模塊結構示意圖。
[0017]附圖2是本發明系統的各個模塊實施流程示意圖。
【【具體實施方式】】
[0018]下面結合附圖對本發明提供的【具體實施方式】作詳細說明。
[0019]如附圖1所示為本發明一種基于設備集群的智能服務綜合調度系統模塊結構示意圖，該系統主要包括四個模塊:設備群組集、服務群組集、設備處理能力模塊和綜合智能調度模塊。
[0020]所述的設備群組集由η個設備群組構成，一個設備群組是包含一系列設備及其相關信息的設備集(DEV1、DEV2、……)。根據以信息為核心的服務構造，每一個設備群組可表述為服務標識、服務類別、語義標簽、輸入參數、輸出參數等部分組成。它們彼此之間具有相關或相似的聯系，可以表示為樹形或者鏈表或者樹與鏈表的結合。設備群組能夠表達和組合不同生產設備之間及與生產材料的需求。
[0021]所述的服務群組集由η個服務群組構成，一個服務群組是包含一系列服務及其相關信息的成員服務(Snl、Sn2、Sn3)。每一個服務可由輸入參數、輸出參數、和服務能力屬三部分組成。所述的成員服務通過被獨立地調用或者協作來實現某個特定需求群組的需求。成員服務被獨立調用的服務群組稱為聚合服務群組，由多個功能等效的成員服務組成，任何一個成員服務都能完成需求群組的需求。
[0022]所述的綜合智能調度模塊用于存儲所有的設備元數據表述。將本體用于描述設備具有原子性的數據項，作為設備對象數據映射的語義表述基礎，構成綜合智能調度模塊。用于存儲元數據的語義表述內容以及相關信息實體與服務的關系描述，作為后續設備業務對象操作及設備控制等處理的基礎。
[0023]所述的設備能力處理模塊主要包括設備數據訪問引擎、設備數據實體、設備數據處理模塊和設備服務群組分發器。主要負責設備群組元數據與設備數據實體之間的數據通訊、數據轉換及數據的裝配，根據設備數據實體定義的處理能力，將設備能力封裝成外部接口，并將設備根據分組組裝成服務群組，宿主于服務處理計算機。
[0024]本發明基于設備集群的智能服務綜合調度系統及調度方法的運行過程如下:通過中間件服務的應用調用服務接口發起的請求構成服務群組請求隊列，設備業務數據處理接口識別請求的群組及需要響應的設備組，對設備組及設備業務數據進行操作，此過程根據綜合智能調度模塊建立的業務實體與設備元數據的映射關系找到目標數據，并將相應的數據通過設備數據訪問引擎請求執行訪問。設備群組在執行完請求后，通過調用接口反饋執行結果，服務群組得到結果通過中間件服務推送消息至請求者。
[0025]下面結合附圖2對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0026]該實施例以本發明基于設備集群的智能服務綜合調度系統為核心完成整個調度過程，包括:MES應用系統、服務調用接口、模型控制層和綜合智能調度模塊。
[0027]MES應用系統:MES應用系統作為本發明系統的外延系統，將外部訂單轉化為對生產系統的生產指令，制定產品的生產流程及生產工藝。MES應用系統通過服務調用接口驅動設備集群的智能服務綜合調度系統，根據產品工藝及流程對生產指令分解及執行。
[0028]服務調用接口:位于本發明系統的上層，它向模型控制層發送信息服務請求，并接收服務返回結果信息，是基于服務群組的信息服務的應用者。主要接收基于信息服務的應用系統的請求并返回結果。
[0029]綜合智能調度模塊:是設備集群系統的基礎，為模型控制層提供業務實體與設備元信息訪問功能、設備元數據與設備實體對象建立映射關系及不同數據。
[0030]模型控制層:是整個該實施例系統架構的核心，包括四個模塊，分別是服務處理模塊、設備數據弓I擎模塊、服務調用模塊和結果路由模塊:
[0031](模塊I)服務處理模塊:該模塊通過對進入請求隊列的大量并發性需求進行相關性分析，通過設備群組找出相似或相關需求，并利用設備群組構造器進行結構化整合，構建服務群組，以實現將多個需求整合為一個能滿足其所有成員要求的服務群組。
[0032](模塊2)設備數據引擎模塊:該模塊通過數據標識數據庫與設備實體數據映射，實時處理設備群組數據的讀寫。
[0033](模塊3)服務調用模塊:服務調用模塊通過對服務群組的調用產生多個服務結果，將這些服務結果進行結構化整合，生成滿足應用調用者的服務結果。
[0034](模塊4)結果路由模塊:結果路由模塊根據需請求隊列中各個成員需求來解析服務結果集，根據各個請求隊列的具體要求來將相應的結果子集分發給應用者。
[0035]本實施例的系統各模塊的調用過程如下:MES應用系統接收到外部訂單生產指令后，制定產品工藝過程及流程，選擇相應的設備群組，根據工藝要求對設備群組的工藝參數進行設定，并根據工藝流程規劃相關設備群組的生產流程，這些需求通過服務調用接口調用本發明設備集群的智能服務綜合調度系統。服務群組組件對來自外部的并發服務請求隊列通過模型控制層的服務處理模塊進行相關性分析，并將請求隊列轉交給設備業務數據處理接口或者綜合智能調度模塊。設備業務數據處理器在設備群組中查找對應的設備群組或者設備，將請求通過設備數據引擎模塊執行相應的響應。服務結果路由模塊的組件通過結果解析器對服務群組的調用結果進行解析，針對需求群組中各個成員需求的不同要求，產生符合其要求的服務結果，然后通過結果路由分發器一次將相應的結果分發給各個需求方。另外生產中的各種狀態及數據都將實時的反饋給需求方。模型控制層在業務應用層與信息持久層之間提供中間件的支持，實現業務應用層與信息持久層之間的透明化交互。
[0036]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明方法的前提下，還可以做出若干改進和補充，這些改進和補充也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于設備集群的智能服務綜合調度系統，其特征在于，該系統主要包括四個模塊:設備群組集、服務群組集、設備處理能力模塊和綜合智能調度模塊，所述的設備群組集由多個設備群組構成，一個設備群組是包含一系列設備并存儲各設備的語義數值;所述的服務群組集由多個服務群組構成，一個服務群組是包含一系列服務并存儲各服務的語義數值;所述的綜合智能調度模塊作為語義描述基礎，通過概念模型的形式分別與設備群組集及服務群組集相連接并傳輸關鍵字信息和查找信息，返回并記錄匹配結果;所述的設備能力處理模塊與設備群組集、服務群組集和綜合智能調度模塊三個模塊相連接傳輸實例信息和訪問接口，并將實例信息中的設備實體和服務相關信息記錄下來進行匹配。2.根據權利要求1所述的基于設備集群的智能服務綜合調度系統，其特征在于，所述的概念模型有兩種組織形式，一種形式是在同一應用領域中涉及到的設備自動化功能的集合，稱為設備群組自動化；另一種形式對應于上述應用領域中的概念所涉及到設備智能化服務的集合，稱為設備群組智能化;所述的綜合智能調度包括了領域本體中的功能概念類，從而連接了設備群組集和服務群組集，設備集群自動化是整個系統的基本功能，設備集群智能化是在自動化的基礎上為設備群組提供服務群組。3.根據權利要求1所述的基于設備集群的智能服務綜合調度系統，其特征在于，所述的設備能力處理模塊主要包括設備數據訪問引擎、設備數據實體、設備數據處理模塊和設備服務群組分發器。4.根據權利要求1所述的基于設備集群的智能服務綜合調度系統，其特征在于，所述的設備能力處理模塊內設有服務匹配引擎用于分析及合并服務請求，并且進行匹配度計算，查找出匹配的設備群組，并作為結果提交返回給應用。5.—種基于設備集群的智能服務綜合調度方法，其特征在于，所述的方法運行過程如下:外延系統通過中間件服務的應用調用服務接口發起的請求構成服務群組請求隊列，設備數據處理模塊識別請求的群組及需要響應的設備組，對設備組及設備業務數據進行處理，與此同時根據綜合智能調度模塊建立的設備業務實體與設備元數據的映射關系找到目標數據，并將目標數據通過設備數據訪問引擎請求執行訪問。設備數據訪問引擎模塊通過通訊接口將執行請求發送至設備群組，設備群組在執行完請求后，通過服務群組分發器反饋執行結果，服務群組得到結果并通過中間件服務推送消息至請求者。
【文檔編號】G06F9/50GK106020981SQ201610339893
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】蔡鴻明, 步豐林, 陳振洪, 陳昊鵬, 鮑升偉
【申請人】蘇州鴻然信息科技有限公司