基于云制造的计算机集成制造执行方法及其系统
阅读：870发布：2020-05-12
专利汇可以提供基于云制造的计算机集成制造执行方法及其系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于 云 制造的 计算机集成制造 执行方法及其系统，涉及虚拟网络资源共享领域，包括以下步骤：获取产品制造者提供的产品全生命周期过程中所涉及到的产品资源信息，并根据产品资源信息的内容进行分类或聚合处理，得到待输入信息；通过虚拟化技术，将所述待输入信息聚集在一起，形成虚拟资源池；在网络运营环境下，根据虚拟资源池制造云平台，以使得用户根据制造云平台提供的云服务对产品进行应用管理；用户通过所述云平台进行交互后，获取的产品资源信息。能够提升了制造行业自动化 水 平和整体生产效率，实现工厂或生产型企业整体信息化。，下面是基于云制造的计算机集成制造执行方法及其系统专利的具体信息内容。
1.一种基于云制造的计算机集成制造执行方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取产品制造者提供的产品全生命周期过程中所涉及到的产品资源信息，并根据产品资源信息的内容进行分类或聚合处理，得到待输入信息；
通过虚拟化方法，将所述待输入信息聚集在一起，形成虚拟资源池；
在网络运营环境下，根据虚拟资源池制造云平台，以使得用户根据制造云平台提供的云服务对产品进行应用管理；
用户通过各自终端与所述云平台进行交互后，获取产品资源信息。
2.根据权利要求1所述的基于云制造的计算机集成制造执行方法，其特征在于，所述产品资源信息的获取方式包括：通过适配器或识读器读取产品的二维码标签或射频识别标签，获取产品的二维码标签或射频识别标签中的产品资源信息，并将产品资源信息接入信息处理中心。
3.根据权利要求1所述的基于云制造的计算机集成制造执行方法，其特征在于，所述制造云平台步骤包括：
首先，通过对虚拟资源池中的待输入信息进行服务化封装或发布操作，形成云服务；
其次，针对不同类型的云服务选择相应的部署方式，并对云服务智能匹配、动态组合以及容错管理；
最后，为用户提供应用管理。
4.根据权利要求1或3所述的基于云制造的计算机集成制造执行方法，其特征在于，所述应用管理包括对产品进行调度管理、变更管理或计费管理。
5.一种基于云制造的计算机集成制造执行系统，其特征在于，包括：资源获取模块（1）、资源虚拟接入模块（2）、制造云核心服务模块（3）、终端应用模块（4），以及网络传输模块（5），其中，
资源获取模块（1）：获取产品制造者提供的产品全生命周期过程中所涉及到的产品资源信息，并根据产品资源信息的内容进行分类或聚合处理，得到待输入信息；
资源虚拟接入模块（2）：与资源获取模块（1）相连接，将所述待输入信息聚集在一起，形成虚拟资源池；
制造云核心服务模块（3）：与资源虚拟接入模块（2）相连接，在网络运营环境下，根据虚拟资源池制造云平台，以使得用户根据制造云平台提供的云服务对产品进行应用管理；
终端应用模块（4）：与制造云核心服务模块（3）相连接，用户通过各自终端与所述云平台进行交互后，获取产品资源信息；
传输网络模块（5）：为制造云平台提供网络运营环境。
6.根据权利要求5所述的基于云制造的计算机集成制造执行方法，其特征在于，所述资源获取模块（1）还用于，通过适配器或识读器读取产品的二维码标签或射频识别标签，获取产品的二维码标签或射频识别标签中的产品资源信息，并将产品资源信息接入信息处理中心。
7.根据权利要求5所述的基于云制造的计算机集成制造执行方法，其特征在于，所述制造云核心服务模块（3）还用于，首先，通过对虚拟资源池中的待输入信息进行服务化封装或发布操作，形成云服务；其次，针对不同类型的云服务选择相应的部署方式，并对云服务智能匹配、动态组合以及容错管理；最后，为用户提供应用管理。
8.根据权利要求5或7所述的基于云制造的计算机集成制造执行方法，其特征在于，所述终端应用模块（4）具体用于对产品进行调度管理、变更管理或计费管理。
基于云制造的计算机集成制造执行方法及其系统
技术领域
[0001] 本发明涉及虚拟网络资源共享领域，具体涉及一种基于云制造的计算机集成制造执行方法统及其系统。
背景技术
[0002] 云制造是在云计算提供的基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）基础上的延伸和发展，它丰富、拓展了云计算的资源共享内容、服务模式和技术。云计算共享了计算资源，如存储、运算器、软件、数据等资源。云制造共享制造资源或制造能力：软制造资源：制造过程中的各种模型、数据、软件、信息、知识等；硬制造资源:各类制造硬设备如机床、加工中心、计算设备、仿真设备、试验设备等；制造能力：制造过程中有关的论证、设计、生产、仿真、实验、管理、集成等能力。
[0003] 云计算和云制造共享的内容不一样，服务内容当然也不一样。云计算提供用户网上提交作业与操作计算资源的服务，而云制造除了提供用户网上提交任务外，还包括交互、协同和全生命周期制造服务。也更加重视和强调制造全生命周期中所需的资源和能力服务。总结为四条：支持单用完成某阶段制造，支持多主体协同完成某阶段制造比如说多学科协同设计，跨阶段制造，支持多主体按需获得制造能力。
[0004] 工业生产时会产生各种大量的数据，这些数据需要存储在服务器上方便析，当一个工厂的生产量大到一定程度时，这时需要维修人员或者厂商过厂来升级容量，并且会有一定的维护时间。这样带来的缺点之一是在升级维护的这段时间内，工厂不能生产，造成生产上的损失；缺点之二是这样的扩容升级占用场地，而且买入的服务器因为单买而需要花费更多的钱；还有设备的折旧，能耗等，这些都是需要考虑的。
发明内容
[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现：
[0007] 一种基于云制造的计算机集成制造执行方法，包括以下步骤：
[0008] 获取产品制造者提供的产品生命周期过程中所涉及到的产品资源信息，并根据产品资源信息的内容进行分类或聚合处理，得到待输入信息；
[0009] 通过虚拟化方法，将所述待输入信息聚集在一起，形成虚拟资源池；
[0010] 在网络运营环境下，根据虚拟资源池制造云平台，以使得用户根据制造云平台提供的云服务对产品进行应用管理；
[0011] 用户通过各自终端与所述云平台进行交互后，获取产品资源信息。
[0013] 所述制造云平台步骤包括：
[0014] 首先，通过对虚拟资源池中的待输入信息进行服务化封装或发布操作，形成云服务；
[0015] 其次，针对不同类型的云服务选择相应的部署方式，并对云服务智能匹配、动态组合以及容错管理；
[0016] 最后，为用户提供应用管理。
[0017] 所述应用管理包括对产品进行调度管理、变更管理或计费管理。
[0018] 一种基于云制造的计算机集成制造执行系统，包括：资源获取模块，资源虚拟接入模块、制造云核心服务模块、终端应用模块，以及网络传输模块，其中，
[0019] 资源获取模块：获取产品制造者提供的产品全生命周期过程中所涉及到的产品资源信息，并根据产品资源信息的内容进行分类或聚合处理，得到待输入信息；
[0020] 资源虚拟接入模块：与资源获取模块相连接，将所述待输入信息聚集在一起，形成虚拟资源池；
[0021] 制造云核心服务模块：与资源虚拟接入模块相连接，在网络运营环境下，根据虚拟资源池制造云平台，以使得用户根据制造云平台提供的云服务对产品进行应用管理；
[0022] 终端应用模块：与制造云核心服务模块（3）相连接，用户通过各自终端与所述云平台进行交互后，获取产品资源信息。
[0023] 传输网络模块：为制造云平台提供网络运营环境。
[0024] 所述资源获取模块还用于，通过适配器或识读器读取产品的二维码标签或射频识别标签，获取产品的二维码标签或射频识别标签中的产品资源信息，并将产品资源信息接入信息处理中心。
[0025] 所述制造云核心服务模块还用于，首先，通过对虚拟资源池中的待输入信息进行服务化封装或发布操作，形成云服务；其次，针对不同类型的云服务选择相应的部署方式，并对云服务智能匹配、动态组合以及容错管理；最后，为用户提供应用管理。
[0026] 所述终端应用模块具体用于对产品进行调度管理、变更管理或计费管理。
[0027] 本发明提供了一种基于云制造的计算机集成制造执行方法统及其系统，通过将产品生产过程中的信息与云制造技术相结合，将云存储应用在CIMS解决方案中，从数据存储角度而言，云提供的低廉且无限扩充的存储空间可以代替企业内部用来存储数据的数据中心，而作为数据中心的负责人将不再考虑设备，维护，人员，软件，升级，场地，折旧，能耗等等，提升了制造行业自动化水平和整体生产效率，实现工厂或生产型企业整体信息化，另外，使用户在网络共享环境下获取产品生产过程中的信息，能够对产品生产过程、产品质量实时监控，降低废品率；进一步，还改善了产品生产管理，提高生产效率，节约生产管理成本，克服了混料等产品混乱现象。附图说明
[0028] 图1是本发明提供的基于云制造的计算机集成制造运行原理机构图；
[0029] 图2是本发明提供的基于云制造的计算机集成制造构建层次示意图；
[0030] 图3是本发明提供的基于云制造的计算机集成制造构系统示意图。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图对本发明做详细描述。
[0032] 本发明提供了一种基于云制造的计算机集成制造执行方法，包括以下步骤：
[0033] 第一步，获取产品制造者提供的产品全生命周期过程中所涉及到的产品资源信息，并根据产品资源信息的内容进行分类或聚合处理，得到待输入信息，所述聚合处理是指将互联网上的海量信息进行内容挑选、分析、归类，最后为用户提供优秀有用的更具针对性的信息。分类或聚合处理具体包括：通过适配器或识读器读取产品的二维码标签或射频识别标签，获取产品的二维码标签或射频识别标签中的产品资源信息，并将产品资源信息接入信息处理中心。该过程主要是对资源的感知、识别、信息的采集、分类、聚合等处理，为实现制造云对资源的智能化识别和管理提供支持。
[0034] 第二步，通过虚拟化方法，将所述待输入信息虚拟接入到制造云平台，形成虚拟资源信息，并聚集在虚拟资源池中，从而隐藏底层资源的复杂性动态性，为制造云平台实现面向服务的资源高效共享与协同提供支持；
[0035] 其中，待输入信息虚拟化过程中所涉及的相关技术，包括研究不同类型资源的虚拟接入方式及相应的接入装置，如制造加工设备、计算资源、软件资源等虚拟接入；资源虚拟化封装、迁移技术，如虚拟机动态配置、容错、在线迁移等；虚拟资源池管理技术；与已有信息系统，如企业资源管理（ERP），客户关系管理（CRM），供应链管理（SCM）等的动态集成技术等。
[0036] 第三步，在网络运营环境下，根据虚拟资源池制造云平台，以使得用户根据制造云平台提供的云服务对产品进行应用管理；
[0037] 所述制造云平台步骤包括：
[0038] 首先，通过对虚拟资源信息进行服务化封装或发布操作，形成云服务；
[0039] 其次，针对不同类型的云服务选择相应的部署方式，并实现对云服务智能匹配、动态组合以及容错管理；
[0040] 最后，为用户提供应用管理，所述应用管理包括对产品进行调度管理、变更管理或计费管理。。
[0041] 第四步，各用户通过各自终端与制造云平台进行交互后，获取的产品资源信息，即对制造业的相关领域和行业提供产品全生命周期的各类服务应用用户，可以通过不同的终端与制造云进行交互并能支持多主体任务的高效协同。
[0042] 云制造是一种通过实现制造资源和制造能力的流通，达到大规模收益、分散资源共享与协同的制造新模式，其运行原理图参考图1所示：在云制造模式下，资源是指产品全生命周期所涉及到的资源要素的总和并且根据资源的存在形式及使用方式的不同，又可分为制造资源和制造能力，从图1可以看出，云制造系统中的用户角色主要有三种:即资源提供者、制造云运营者以及资源使用者。资源提供者通过对产品全生命周期过程中的制造资源和制造能力进行感知、虚拟化接入以服务的形式提供给第三方运营平台,制造云运营者主要实现对云服务的高效管理运营等,可根据资源使用者的应用请求,动态灵活地为资源使用者提供服务,资源使用者能够制造云运营平台的支持下动态按需地使用各类应用服务、接出并能实现多主体的协同交互在制造云运行过程中,知识起着核心支撑作用,知识不仅能够为制造资源和制造能力的虚拟化接入和服务化封装提供支持，还能为实现基于云服务。
[0043] 在制造云平台构建过程中所涉及的技术领域广泛，这里根据制造云构建的不同阶段分析总结了构建过程中所涉及的主要关键技术主要分为以下几个部分:
[0044] 资源分类与平台规范，主要指支持制造云平台运行的相关标准和规范的制定，包括云制造环境下所涉及资源的分类标准、传感器接口及传感数据的标准和规范、资源的信息发布规范、制造云平台的交易准则、主体的信用评价体系等。
[0045] 资源感知和适配技术，主要指软硬资源感知过程中所涉及的相关技术包括射频识别技术（RFID）传感信息分类;聚合及分析处理技术。
[0046] 资源虚拟接入技术，主要指资源虚拟化过程中所涉及的相关技术，包括研究不同类型资源的虚拟接入方式及相应的接入装置，如制造加工设备、计算资源、软件资源等虚拟接入；资源虚拟化封装、迁移技术，如虚拟机动态配置、容错、在线迁移等；虚拟资源池管理技术；与已有信息系统，如企业资源管理（ERP），客户关系管理（CRM），供应链管理（SCM）等的动态集成技术等。
[0047] 资源的云服务化技术，主要指虚拟资源的服务化的封装、发布过程所涉及的相关技术，包括制造能力的云服务化技术，基于语义的虚拟资源描述模型构建技术，云服务的统一建模、封装、注册与发布技术，云服务的动态部署与监控技术等。
[0048] 云服务的综合管理技术，主要指支撑制造云平台运行的核心功能技术，包括领域知识的管理如知识的抽取、分析、融合等；资源服务智能匹配与组合；业务流程管理；平台运行监控管理；资源服务的优化配置及容错管理；交易过程管理；主体信用评估与分析；定价、计费管理等技术。
[0049] 支持多主体协同的可视化终端交互技术，主要指支持各类资源、用户终端设备与制造云，平台交互的可视化界面技术、包括支持资源接入的可视化技术、支持制造云管理的可视化与用户界面技术、支持多主体协同的可视化技术等。
[0050] 计算机集成制造（CIMS）作为现代化，高时代化生产的解决方案，而MES作为一种关注车间现场管理的信息系统，不同的工厂、不同的产品制造、不同的管理手段都会导致MES系统的差异化增加。在这样的一种情形下，驾于私有云上的集团化MES框架化的包（Package）产品，参考图2所示，分模块的分别部署于云端和非云端以实现差异化的架构模式，这些模块都是系统的基础核心构件，包括一系列实现各种核心逻辑的构件，封装成不同的构件包，包括有：生产计划构件包、生产过程模型构件包、生产管理构件包、SPC分析构件包、Report分析构件包、YMS分析构件包、云端通信接口构件包、WIP构件包、数据采集终端构件包。数据采集终端将采集到的数据通过中间件上传到云端，具体的做法是：将数据上传到云端后，云端自我计算和分析，通过私有云和公有云，以及基本定制化和非定制化的MES模块包，来处理各种异常情况，全面记录各工件在各工序的完成情况和每个工件的当前位置、在线状态、可根据不同的质检政策（抽检和全检）自动记录各工件之间的状态（待检、合格、不合格），对各工件在制造平台内流转（工艺、工位、时间、状态）等进行全方位的记录。
[0051] 生产计划包：首先利用ERP接口构件，获得工厂或ERP等管理系统传下的生产计划的要求，然后调用调度策略构件，结合生产作业所需使用的资源，包括设备、人员、物料、历史记录等，在短时间之内对车间生产情况进行预测(如各工单每周生产现况之掌握)，编制车间作业计划，确保资源分配符合计划调度最佳化的目标。车间作业计划直接下达到各车间、仓库等生产单元，指导具体的生产作业，达到生产标准。同时提供实时生产情况的查询连接，便于及时调整计划。
[0052] 生产管理包：产品进入生产流程之后，即开始涉及生产管理，生产管理模块提供实时生产情况的查询，便于及时调整计划。即可以查看全厂各生产线的系统布局，并对各站实时监控；根据产品型号（Model）查询各生产线的生产情况；根据计划或工作指令（Work Order）查询计划、指令的生产（投入、产出、延迟及完成）情况；各测试站的测试结果及产品主要不良状况统计分析；查询车间现场的产品库存情况；查询标准的生产报表以及EXCEL输出；产能分析，依工作指令、日期设定作图表示产能分析等。
[0053] 数据采集包：依靠数据采集终端和其它设备通信接口构件、现场设备以及云端进行信息交互，并运行由接口开发构件组成的各个接口或键盘，给现场操作人员提供信息输入接口，帮助系统拥有第一手信息，将所需的与生产制造相关信息通通收集在内。
[0054] 在制品跟踪查询（WIP）包：大部分的制造执行系统（MES）系统都会有这样的WIP包，即可以提供对生产在线正在制造产品状况的跟踪查询，迅速及时地了解生产线的生产情况，实时监控产品质量和生产效率。定制集团化的MES系统WIP包，可以运用到集团各个工厂的MES系统，这样可以减少WIP模块的定制开发，减少费用。后台连接至相应的云端，通过浏览器可以看到相关时段相应工单的基本信息、栈板信息、产品分布状况、流程及维修状况、详细部件信息等。有了WIP就可以随时随地了解产品在生产在线的位置和具体情况，防止故障堆积，帮助降低在制品数量。
[0055] 物料跟踪查询包：同在制品跟踪查询一样，可以定制集团化的MES系统物料查询包，根据ID来查找物料。物料即生产材料，物料的追踪查询主要实现对物料的个体/批次在生产在线推移、传递、消耗、转化等信息的采集、记录、跟踪、整理、分析和共享等信息管理功能。物料跟踪可以加快拣料速度，提高物料的利用率和生产效率；有助于物料的规范化管理，杜绝物料的杂乱状况；便于物料跟踪管理和统计，有助于做到合理的物料库存准备，有效地降低库存成本，缩短企业资金的占用时间；有利于物料质量检验档案的建立，与采购订单挂钩建立对供货商的评价体系，提高对供货商供货的质量监控。
[0056] 质量分析查询包：质量分析结果是需要提供给客户或者第三方的报表类模组或者分析类模组，可以采用公有云的价格优势来部署。包括质量管理、质量保证、质量管理、统计制程控制等。质量管理（QC）：显示在线检验的检验率产品合格率；显示检验的产品总数，即显示产量、质量等信息；按机型等参数对检验结果查询不良现象。质量保证（QA）：采用抽检的方法，对以批为单位的产品进行检验，若不良率高于标准，则QA有权整批退货，QA必须确定产品质量符合客户要求后才可运出。质量管理（QM）：提供全面的生产质量信息查询，分析及统计产品合格率、返修率和直通率等反映系统总体性能和效率的参数，实时反应车间质量状况。统计制程控制（SPC）：质量统计控制(SPC)是质量管理的高级功能，它从生产过程中收集质量数据，应用统计分析技术，科学地区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。
[0057] 参考图3所示，本发明还提供了一种基于云制造的计算机集成制造执行系统包括：资源获取模块1，资源虚拟接入模块2，制造云核心服务模块3，网络传输模块4，以及终端应用模块5，其中，
[0058] 资源获取模块1：获取产品制造者提供的产品全生命周期过程中所涉及到的产品资源信息，并根据产品资源信息的内容进行分类或聚合处理，得到待输入信息；
[0059] 资源虚拟接入模块2：与资源获取模块1相连接，将所述待输入信息聚集在一起，形成虚拟资源池,隐藏底层资源的复杂性动态性，为制造云平台实现面向服务的资源高效共享与协同提供支持；
[0060] 制造云核心服务模块3：与资源虚拟接入模块2相连接，根据虚拟资源池制造云平台，在网络运营环境下，以使得用户根据制造云平台提供的云服务对产品进行应用管理；
[0061] 终端应用模块4：与制造云核心服务模块3相连接，面对制造业的相关领域行业提供产品全生命周期的各类服务应用用户，可以通过不同的终端与制造云进行交互并能支持多主体任务的高效协同；
[0062] 传输网络模块5：为制造云平台提供网络运营环境。
[0063] 所述资源获取模块1还用于，通过适配器或识读器读取产品的二维码标签或射频识别标签，获取产品的二维码标签或射频识别标签中的产品资源信息，并将产品资源信息接入信息处理中心。
[0064] 所述制造云核心服务模块3还用于，首先，通过对虚拟资源池中的待输入信息进行服务化封装或发布操作，形成云服务；其次，针对不同类型的云服务选择相应的部署方式，并对云服务智能匹配、动态组合以及容错管理；最后，为用户提供应用管理。
[0065] 所述终端应用模块4具体用于对产品进行调度管理、变更管理或计费管理。
[0066] 本发明中，云制造是一种通过实现制造资源和制造能力的流通达到大规模收益，分散资源共享与协同的制造新模式。云制造融合了现有制造业信息化云计算、物联网、Web高性能计算等技术，通过对现有网络化制造与服务技术进行延伸和变革，将各类制造资源和制造能力虚拟化服务化，并进行集中的智能化管理和经营，实现智能化，多方共赢，普适化和高效的共享和协同。通过网络为产品全生命周期包括制造初期如论证、设计、加工、销售等，制造中期如使用、管理、维护等和制造末期如拆解、报废，回收等，提供可随时获取的，按需使用的，安全可靠的，优质廉价的服务，另外，云制造除了提供用户网上提交任务外，还包括交互、协同和全生命周期制造服务。也更加重视和强调制造全生命周期中所需的资源和能力服务。总结为四条：支持单用户完成某阶段制造，支持多主体协同完成某阶段制造比如说多学科协同设计，支持跨阶段制造，支持多主体按需获得制造能力，充分利用云的特性，以需要实时交换数据模块如WIP模块为基础的系统定制，研究出一套基于云计算的制造执行管理系统。在系统的设计中，将通过面向实时交互数据模块和质量分析模块等的数据设计，实时、准确、精细、高效地实现物料与在制品的追溯以及数据的查询。在系统的设计思想上，将云计算、MES以及网络技术等应用于生产管控，准确、实时、全面反映生产过程状态信息，优化制造流程，促进无库存的生产模式的实现。
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