一種面向社群化、個(gè)性化制造環(huán)境的cpss系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于制造系統(tǒng)與CPSS領(lǐng)域，特別涉及一種面向社群化、個(gè)性化制造環(huán)境的 CPSS系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 社群化制造環(huán)境下，用戶需求越來越多樣化、動(dòng)態(tài)化和個(gè)性化，且用戶逐漸參與到 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造等過程中，并與制造企業(yè)組成社區(qū)，通過協(xié)作交互與實(shí)時(shí)交流，將個(gè) 性化需求轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。例如，用戶通過眾包設(shè)計(jì)社區(qū)將需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，再借 助于社會(huì)化的制造企業(yè)與服務(wù)資源生產(chǎn)零部件及產(chǎn)品。用戶與設(shè)計(jì)資源、制造企業(yè)與服務(wù) 資源組成了一個(gè)圍繞個(gè)性化產(chǎn)品生產(chǎn)的社群。在此過程中，需要通過信息化手段實(shí)現(xiàn)用戶 與制造企業(yè)、服務(wù)資源在物理空間（Physical space)、信息空間（Cyber space)和社交空間 (Social space)的互聯(lián)，并通過一系列系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)社交與工業(yè)數(shù)據(jù)的采集與處理、信息 的交互與共享、業(yè)務(wù)的協(xié)作與管控等。
[0003] 信息物理融合系統(tǒng)(cyber-physical systems，CPS)為上述用戶與企業(yè)之間、以及 企業(yè)與企業(yè)之間的互聯(lián)共享提供了解決方案。CPS將信息空間與物理空間緊密地互聯(lián)在一 起，通過自我感知、分布式處理和實(shí)時(shí)交互等來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同工作。CPS系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用 于自主導(dǎo)航汽車、智能樓宇與智能家居、智能電網(wǎng)、生物醫(yī)療、智能制造等領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù) 界和工業(yè)界已開展了諸多CPS系統(tǒng)的研究和應(yīng)用。然而當(dāng)前的CPS系統(tǒng)未考慮系統(tǒng)中人的社 交與行為因素，人在CPS系統(tǒng)中承擔(dān)著社交、監(jiān)控與輔助處理等角色，尤其是在當(dāng)前用戶參 與產(chǎn)品生產(chǎn)過程日益增加的背景下，企業(yè)需與不同的用戶、供應(yīng)商等參與主體進(jìn)行交流來 確定最終的產(chǎn)品生產(chǎn)方案。因此，需要將社交空間中的社交因素引入CPS系統(tǒng)，構(gòu)建CPSS系 統(tǒng)(0}^61^115^；[031-80(^3185^七61118)，將面向生產(chǎn)制造過程的物理空間、信息空間和社交 空間互聯(lián)，用以支持多種參與主體之間的自主、自治與協(xié)同交互。在社群化、個(gè)性化制造環(huán) 境下，CPSS系統(tǒng)將為制造企業(yè)與服務(wù)資源的自組織集聚、用戶參與生產(chǎn)制造過程、生產(chǎn)自治 與協(xié)同、客戶關(guān)系管理等提供支持。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服CPS系統(tǒng)的缺陷，并結(jié)合當(dāng)前社群化、個(gè)性化制造趨勢(shì)，本發(fā)明的目的在 于提供一種面向社群化、個(gè)性化制造環(huán)境的CPSS系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)用戶通過CPSS系統(tǒng)與制造企 業(yè)進(jìn)行協(xié)同交互，來完成個(gè)性化產(chǎn)品的生產(chǎn)，解決動(dòng)態(tài)、復(fù)雜制造環(huán)境下的用戶需求實(shí)時(shí)多 變、協(xié)同效率低的問題。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006] -種面向社群化、個(gè)性化制造環(huán)境的CPSS系統(tǒng)，所述CPSS系統(tǒng)的體系架構(gòu)分為物 理層、信息層和社交層，在安全管理、并發(fā)控制機(jī)制以及人機(jī)接口、數(shù)據(jù)接口的約束下實(shí)現(xiàn) CPSS系統(tǒng)的各項(xiàng)功能應(yīng)用；
[0007] 所述的CPSS系統(tǒng)的物理層包括三類CPSS節(jié)點(diǎn)：用戶CPSS節(jié)點(diǎn)、企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)和企 業(yè)生產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié)點(diǎn)，該層的主要功能應(yīng)用包括:生產(chǎn)設(shè)備自組織配置與管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采 集與預(yù)處理、生產(chǎn)擾動(dòng)感知與監(jiān)控調(diào)度、基于社交數(shù)據(jù)處理的生產(chǎn)指令執(zhí)行；
[0008]所述的用戶CPSS節(jié)點(diǎn)包括:集成有GPS定位、音頻/視頻、虛擬社交傳感模塊、移動(dòng) 網(wǎng)絡(luò)接入模塊的移動(dòng)智能終端以及用戶本身;其中，所述GPS定位模塊用于記錄用戶CPSS節(jié) 點(diǎn)的位置信息，所述音頻/視頻模塊用于記錄用戶需求的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，所述虛擬社交傳感 模塊用于識(shí)別和存儲(chǔ)用戶CPSS節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)社交數(shù)據(jù)，并與企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)、生產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié) 點(diǎn)中的虛擬社交傳感模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所述移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入模塊為GPRS、WIFI或Mobile Internet模塊，用于與CPSS系統(tǒng)互聯(lián)，通過Web瀏覽器來發(fā)送和接收信息；
[0009] 所述的企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)是由生產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié)點(diǎn)通過Internet、Intranet、ZigBee、 WIFI網(wǎng)絡(luò)以及對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接口互聯(lián)而形成的上層節(jié)點(diǎn)，企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)集成有虛擬社交傳感 模塊，用于獲取用戶CPSS節(jié)點(diǎn)或其他企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)的社交數(shù)據(jù)，并對(duì)社交數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形 成指導(dǎo)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)制造的指令集，圍繞產(chǎn)品生產(chǎn)的多個(gè)企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作、共 享信息，完成用戶個(gè)性化需求向現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化；
[0010] 所述的企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié)點(diǎn)由生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)的各類制造設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備以及集成 在設(shè)備上的射頻識(shí)別RFID、振動(dòng)/溫度傳感器、嵌入式系統(tǒng)/PLC控制器、虛擬社交傳感模塊、 操作人員組成;其中，所述RFID傳感器用于識(shí)別產(chǎn)品或零部件是否在該設(shè)備上加工，即確定 位置信息;所述振動(dòng)/溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)加工環(huán)境、加工設(shè)備狀態(tài)、運(yùn)輸環(huán)境數(shù)據(jù);所述虛 擬社交傳感模塊用于與企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)、用戶CPSS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行社交與數(shù)據(jù)交互;所述嵌入式系 統(tǒng)/PLC控制器接入網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)生產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié)點(diǎn)執(zhí)行下達(dá)的指令，存儲(chǔ)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)并 將預(yù)處理的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送至企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)。
[0011] 所述用戶CPSS節(jié)點(diǎn)、企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)和企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié)點(diǎn)通過虛擬社交傳感模 塊進(jìn)行社交與數(shù)據(jù)交互；用戶CPSS節(jié)點(diǎn)通過虛擬社交傳感模塊，在權(quán)限管理機(jī)制下訪問企 業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)，透明化地了解訂單的實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)，并與企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)同交互，參與到 企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)制造過程中；企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)將用戶需求轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的生產(chǎn)指令，并 通過虛擬社交傳感模塊與生產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié)點(diǎn)進(jìn)行社交與數(shù)據(jù)交互，一方面下達(dá)可執(zhí)行的生 產(chǎn)指令，用于指導(dǎo)生產(chǎn)，另一方面感知實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用于生產(chǎn)管控。
[0012] 所述的信息層包括Internet、Intranet、Mobile Internet、ZigBee、WIFI網(wǎng)絡(luò)、云 數(shù)據(jù)庫、云服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)路由，用于實(shí)現(xiàn)用戶CPSS節(jié)點(diǎn)、企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)和企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備CPSS 節(jié)點(diǎn)的物理互聯(lián)和信息互聯(lián)，并對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)/信息/知識(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)和處理;該層的主要功能 應(yīng)用是:節(jié)點(diǎn)接入控制與節(jié)點(diǎn)定位、存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的知識(shí)與規(guī)則庫、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)與權(quán)限控 制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的云計(jì)算與社會(huì)化計(jì)算；
[0013] 所述的物理互聯(lián)和信息互聯(lián)的具體方法為：CPSS系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)異治網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)生 產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié)點(diǎn)、物料和產(chǎn)品組成物聯(lián)網(wǎng)；用戶CPSS節(jié)點(diǎn)與企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)組成信息共享網(wǎng) 和社交網(wǎng)；通過Internet、Intranet、Mobile Internet、ZigBee、WIFI、網(wǎng)絡(luò)路由實(shí)現(xiàn)互聯(lián)；
[0014] 所述的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)/信息/知識(shí)存儲(chǔ)和處理的具體方法為：用戶CPSS節(jié)點(diǎn)和企業(yè)CPSS 節(jié)點(diǎn)采集的社交數(shù)據(jù)，企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)設(shè)備CPSS節(jié)點(diǎn)采集的工業(yè)數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)于云數(shù)據(jù)庫，通過 基于MapReduce云計(jì)算和社會(huì)化計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式計(jì)算與處理，生成與制造過程 相關(guān)的信息和知識(shí)，并與云數(shù)據(jù)庫中預(yù)設(shè)的知識(shí)與規(guī)則庫進(jìn)行匹配推理，匹配推理的結(jié)果 以指令的形式，通過嵌入式系統(tǒng)/PLC控制器作用于生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)過程控 制；
[0015] 所述的社交層提供用戶CPSS節(jié)點(diǎn)和企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行商務(wù)社交與協(xié)同共享 的功能、需求分析與任務(wù)分解的功能、"需求-能力"本體匹配的功能、用戶關(guān)系管理功能;所 述的社交層從兩個(gè)層次將企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)自組織集聚形成不同類型的在線社區(qū)，社區(qū)內(nèi)的企 業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)通過社交工具和社交網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)與自治管理;在社區(qū)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，社交層 用戶選擇不同社區(qū)內(nèi)的企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)，與其協(xié)同、交互、共享來完成個(gè)性化產(chǎn)品的生產(chǎn)任 務(wù)。
[0016] 所述的企業(yè)CPSS節(jié)點(diǎn)自組織集聚形成在線