一种开放式软件定义智能制造系统

本发明属于工业互联网、智能制造，具体地说，是涉及一种开放式软件定义智能制造系统。

背景技术：

1、软件定义制造是用产品与工艺设计、经营管理与决策、制造流程运行管理与控制等工业软件中所沉淀的工业知识以及由数据驱动的人工智能等来定义工业流程和工业过程中依赖人的感知、认知、分析与决策经验与知识的一种新型智能制造模式。

2、软件定义可重构智能制造，针对产品设计和订单的变化，生产制造系统通过软件定义的方式，可驱动并控制硬件资源，自动调整加工、装配环节的任务、工艺流程、路径规划与控制参数以及生成系统的结构和控制程序，大幅缩短软硬件调整周期及产品交付周期，实现生产制造系统运行效率最大化，达到提质增效的效果。

3、围绕新型制造业务环境下制造需求动态多变、制造资源与制造活动逻辑分离/跨域协同的现状，构建一个覆盖产品研发设计、生产制造、运维服务的高效柔性开放式支撑平台成为工业企业数字化转型的关键。软件定义制造以平台化和智能化作为主要技术方向，核心要素是开放系统架构、软硬件解耦和智能化算法，将软件定义、数据驱动思想贯穿于智能制造系统，可提供物联网和数据的连接/整合能力、大数据分析能力、平台开放能力及安全保障能力，推动工业企业向数字化、智能化方向高质量发展。

技术实现思路

1、本发明提出一种开放式软件定义智能制造系统，实现技术/经验/知识的模型化、软件化、复用化，以微服务的形式为工业企业提供各类创新应用，形成资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的制造业生态。

2、本发明采用以下技术方案予以实现：

3、提出一种开放式软件定义智能制造系统，由从下至上的iot层、iaas层、虚拟化层、paas层、数据服务层、ai服务层和saas层构成；其中，

4、所述iot层，将智能设备通过智能网关进行桥接，实施工业协议到it协议的数据转换，实施数据采集、加工处理、远程设备双向控制和数字孪生数字化呈现；

5、所述iaas层，用于基于分布式存储、并行计算和负载调度技术对网络、计算、存储相关的计算资源实施池化管理，根据需求进行弹性分配，实施资源使用的安全与隔离，以及为用户提供日志、监控、预警和容灾备份；

6、所述虚拟化层，通过虚拟化技术对资源进行虚拟化封装和纳管，实施异构资源全局流通、协同共享、动态应用、动态资源分配和信息互联；

7、所述paas层，为在所述虚拟化层上构建的工业操作系统，对提供的虚拟化资源进行云化客户自助服务，为用户提供云端部署，提供基于devops的开发运维一体化平台、微服务处理平台和大数据平台；

8、所述数据服务层，用于提供工业机理模型、数据空间/标识解析、数字孪生、异构数据融合、数据开放和数据安全服务；

9、所述ai服务层，用于提供知识图谱、智能识别、开发者平台、算法库、开发框架库、模型库和机器学习服务；其中，所述知识图谱为贯穿产品接单、设计、工艺、采购、生产、装配、物流、交付、服务的全生命周期知识图谱；

10、所述saas层，用于提供软件定义智能制造解决方案和云化系统、工业软件、工业app、微服务和机理模型。

11、在本发明一些实施例中，所述iaas层基于容器生态技术栈架构，采用docker作为应用容器引擎，采用kubernetes作为容器集群管理工具，采用rancher作为云端集群管理框架进行计算机资源的池化管理。

12、在本发明一些实施例中，所述虚拟化层实施的虚拟化是基于容器的虚拟化，容器中包含需要部署的应用和容器依赖的系统环境。

13、在本发明一些实施例中，在知识图谱构建中，对抽取的实体关系使用neo4j数据库实施可视化展示。

14、在本发明一些实施例中，所述paas层提供的微服务处理平台，用于将基于不同行业、不同领域经验知识所提炼出来的各类原始机理算法集成起来，封装成可独立调试运行的单一功能或服务模块；以及，进行工业app开发。

15、在本发明一些实施例中，所述paas层提供的大数据平台中，面向制造领域实施建模、训练、仿真、测试、分析和部署一体化，构建可视化的工业模型装配线。

16、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的开放式软件定义智能制造系统，在现有工业互联网平台基础上，对iot层和ai/数据服务层进行拓展延伸，引入it/ot/dt/at（信息技术/运营技术/数据技术/互联网技术）融合，依托大数据、人工智能、物联网技术，实现了一种更精准、实时、高效的知识和数据双重驱动的通用性、开放式软件定义智能制造系统，实现技术/经验/知识的模型化、软件化、复用化，以微服务的形式为工业企业提供各类创新应用，形成资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的制造业生态。

17、结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

技术特征：

1.一种开放式软件定义智能制造系统，其特征在于，由从下至上的iot层、iaas层、虚拟化层、paas层、数据服务层、ai服务层和saas层构成；其中，

2.根据权利要求1所述的开放式软件定义智能制造系统，其特征在于，所述iaas层基于容器生态技术栈架构，采用docker作为应用容器引擎，采用kubernetes作为容器集群管理工具，采用rancher作为云端集群管理框架进行计算机资源的池化管理。

3.根据权利要求1所述的开放式软件定义智能制造系统，其特征在于，所述虚拟化层实施的虚拟化是基于容器的虚拟化，容器中包含需要部署的应用和容器依赖的系统环境。

4.根据权利要求1所述的开放式软件定义智能制造系统，其特征在于，在知识图谱构建中，对抽取的实体关系使用neo4j数据库实施可视化展示。

5.根据权利要求1所述的开放式软件定义智能制造系统，其特征在于，所述paas层提供的微服务处理平台，用于将基于不同行业、不同领域经验知识所提炼出来的各类原始机理算法集成起来，封装成可独立调试运行的单一功能或服务模块；以及，进行工业app开发。

6.根据权利要求1所述的开放式软件定义智能制造系统，其特征在于，所述paas层提供的大数据平台中，面向制造领域实施建模、训练、仿真、测试、分析和部署一体化，构建可视化的工业模型装配线。

技术总结
本发明公开了一种本发明提出的开放式软件定义智能制造系统，由从下至上的IoT层、IaaS层、虚拟化层、PaaS层、数据服务层、AI服务层和SaaS层构成；本发明在现有工业互联网平台基础上，对IoT层和AI/数据服务层进行拓展延伸，引入IT/OT/DT/AT融合，依托大数据、人工智能、物联网技术，实现了一种更精准、实时、高效的知识和数据双重驱动的通用性、开放式软件定义智能制造系统，实现技术/经验/知识的模型化、软件化、复用化，以微服务的形式为工业企业提供各类创新应用，形成资源富集、多方参与、合作共赢、协同演进的制造业生态。

技术研发人员：于树松,石硕,刘晓菲,冷君阁,张潘杰
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28