CN111880487A - 一种产线边缘终端及产线管理*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种产线边缘终端即及产线管理***。该产线边缘终端设置有多种通信接口，所述终端与管理计算机以及多个工业设备连接，所述多个工业设备的支持的通信接口相同或不同；该终端包括：数据采集传输模块，用于从所述多个工业设备采集数据，与所述管理计算机进行数据传输；业务数据集成模块，用于根据不同的业务需求对采集的数据进行预处理；业务应用模块，用于根据不同业务需求对所述进行预处理后的数据进行分析管理。该***包括上述产线边缘终端，管理计算机和数据服务器。上述方案简化了产线关系***，实现了对软硬件的整合、升级，提高了产线管理效率、降低了管理成本。
Description
技术领域
本申请涉及产线管理技术领域，尤其涉及一种产线边缘终端及产线管理***。
背景技术
目前在工业生产线中，涉及到多类底层工业设备、传感器、通信组件、软件***等。在对工业生产线进行集成控制管理时，大多需要现场底层设备集成(集散控制***DCS采集)、产线数据传输、各类生产管理子***集成(制造执行***、生产管理***、检测管理***)，通过多个电脑终端分别控制，如图1所示。
然而，在传统的工业产线中，也存在着诸多问题，例如，各类综合的工业生产相关软硬件***，现场设备复杂；硬件之间各种网络标准和通信协议对接难度大，各软硬件之间容易存在业务、数据孤岛；各软硬件的整合、升级、二次开发成本极高；生产现场环境中，产线现场管理人员对于IT信息化的理解程度与生产现场需求存在知识不对称等。
发明内容
本申请实施例提供一种产线边缘终端及产线管理***，用于实现多种通信协议的对接，易开发、简化产线管理***。
第一方面，本申请实施例提供产线边缘终端，有多种通信接口，所述终端与管理计算机以及多个工业设备连接，所述多个工业设备的支持的通信接口相同或不同；
所述终端包括：
数据采集传输模块，用于从所述多个工业设备采集数据，与所述管理计算机进行数据传输；
业务数据集成模块，用于根据不同的业务需求对采集的数据进行预处理；
业务应用模块，用于根据不同业务需求对所述进行预处理后的数据进行分析管理。
在一种可能的实现方式中，所述业务应用模块包括：
特定场景微应用模块，用于按照不同业务的功能需求对所述经过处理的数据进行封装处理；
业务场景应用模块，用于根据所述特定场景微应用模块处理后的数据完成对产线进行管理的业务。
在一种可能的实现方式中，所述特定场景微应用模块中预设有根据不同业务需求封装的算法模型，所述算法模型用于对所述经过处理的数据进行封装处理。
在一种可能的实现方式中，所述特定场景微应用模块，具体用于：
从云端获取所述算法模型和/或配置信息。
在一种可能的实现方式中，所述对产线进行管理的业务包括以下一种或任意组合：实时监控、智能调度、原料管理、能源管理。
在一种可能的实现方式中，所述终端与配置终端连接，并接收所述配置终端发送的配置信息，所述配置信息包括以下信息中的一种或任意组合：所述数据采集传输模块采集的数据类型、采样周期；所述业务数据集成模块对采集数据进行处理的算法信息；所述业务应用模块进行分析管理的配置信息。
在一种可能的实现方式中，所述终端设置包括以下接口中的一种或多种：
DVI-I接口，DVI-D接口，GigE接口，PCIe x16总线接口，USB接口，SATA接口。
在一种可能的实现方式中，所述终端的处理器包括i7处理器；和/或，所述终端使用C236芯片组。
在一种可能的实现方式中，所述终端还包括：无线通信模块；
所述数据采集传输模块具体用于通过所述无线通信模块从所述多个工业设备采集数据，和/或通过所述无线通信模块与所述管理计算机进行数据传输。
第二方面，本申请实施例提供了一种产线管理***，包括如第一方面任一实现方式中所述的产线边缘终端，管理计算机和数据服务器。
在本申请上述实施例中，产线边缘终端设置有多种通信接口，可以实现与具体不同硬件设备之间的数据交换，可以与工业设备连接，采集工业设备的各类数据，然后由产线边缘终端可以对采集到的数据进行处理并进行分析，简化了产线关系***，实现了对软硬件的整合、升级；根据业务需求将分析处理结果发送至管理计算机，方便产线管理人员了解产线情况，从而进行管理、调控。本申请实施例提供的产线边缘终端和产线管理***较大的提高了产线管理效率、降低了管理成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的产线管理***示意图；
图2为本申请实施例提供的产线管理***的示意图；
图3为本申请实施例提供的产线边缘终端的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的产线边缘终端的功能模块示意图；
图5为本申请实施例提供的产线边缘终端的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
由于现有的产线管理***中的各个设备软硬件情况较为复杂，各软硬件的整合、升级，业务开发成的本较高。因此，本申请实施例提供了一种产线管理***，采用了边缘计算、工业物联网整合、工业大数据技术，用于实现多种通信协议的对接，业务易开发，从而简化产线管理***。
具体的，边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。
工业物联网整合是物联网技术在企业生产制造中的应用，从属于工业物联网的范畴。工业物联网整合利用各种感知装置和通讯技术，联接制造过程中任何相关的资源，采集其距离、位置、力、速度、加速度、温度、流量等各种数据，并通过软件应用接口，建立起与企业管理信息***之间的联系，既为企业资源计划和制造执行***提供实时准确的信息，也为管理指令的下达提供直达通道。此外，工业物联网整合技术能够自动将采集到的数据与下达的管理要求进行对比，根据对比结果提醒人员注意或自动控制物体的运行或流转，为管理功能的开展提供防错和及时遏制问题的手段。工业物联网实现了虚拟网络与实体物理***的融合，是连接实体物理世界和虚拟网络世界的核心技术，是信息化与自动化融合的载体。
工业大数据应用将带来工业企业创新和变革的新时代。通过互联网、移动物联网等带来的低成本感知、高速移动连接、分布式计算和高级分析，信息技术和全球工业***正在深入融合，给全球工业带来深刻的变革，创新企业的研发、生产、运营、营销和管理方式。这些创新不同行业的工业企业带来了更快的速度、更高的效率和更高的洞察力。工业大数据的典型应用包括产品创新、产品故障诊断与预测、工业生产线物联网分析、工业企业供应链优化和产品精准营销等诸多方面。
参见图2，本申请实施例提供的产线管理***可以包括产线边缘终端201，管理计算机202和数据服务器203。
其中，产线边缘终端201用于从各种工业设备采集数据，然后根据业务需求对数据进行处理、分析等操作，并将分析处理结果发送至管理计算机202，方便产线管理人员了解产线情况，从而进行管理、调控。产线边缘终端201采集到的各种数据，处理、分析过程中的得到的数据，以及通过管理计算机202输入的各种数据，均可以存储在数据服务器203中。
具体的，产线边缘终端201可以基于工业企业内部的网络环境组建的局域网，与管理计算机202进行内部数据传输。
管理计算机202，一般以台式机或笔记本电脑的形式存在，实现对于企业生产过程的宏观管理和数据报表查询，具体管理业务下沉到产线边缘计算终端中运算执行。
进一步地，该产线管理***还可以包括配套操作终端204，配套操作终端204可以基于产线边缘终端201和嵌入的各类应用***，实现生产线管理的不同业务操作(生产调度、生产监控、过程管理、能源管理、质量管理等)，通过Web操作界面对于工业企业产线各类设备进行监控、调度、控制和管理等。此外，还可以通过配套操作终端204向产线边缘终端201输入产线管理相关的配置信息，如采集的数据类型、采样周期，业务数据集成模块对采集数据进行处理的算法信息，业务应用模块进行分析管理的配置信息等等。
边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开放平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字化在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。
上述产线边缘终端201可以设置多种通信接口，以方便与不同硬件配置的工业设备以及管理计算机等连接。
从软件上来看，产线边缘终端201可以包括如图3所示的数据采集传输模块2011，业务数据集成模块2012和业务应用模块2013。
其中，数据采集传输模块2011，用于从多个工业设备采集数据，与所述管理计算机进行数据传输。
业务数据集成模块2012，用于根据不同的业务需求对采集的数据进行预处理。
业务应用模块2013，用于根据不同业务需求对进行预处理后的数据进行分析管理。
进一步地，上述业务应用模块2013可以包括：
特定场景微应用模块，用于按照不同业务的功能需求对所述经过处理的数据进行封装处理，对边缘业务进行管理。
业务场景应用模块，用于根据所述特定场景微应用模块处理后的数据完成对产线进行管理的业务。
其中，特定场景微应用模块中预设有根据不同业务需求封装的算法模型，所述算法模型用于对所述经过处理的数据进行封装处理。特定场景微应用模块处于***上端，集中了众多微服务业务应用，实现具体应用方案的业务逻辑组合与数据呈现；面对众多的实际业务应用，***设计将基本业务采用封装方式，按照不同类型企业、不同行业企业、不同业务***的功能需求进行选择性封装处理，亦可定制性开发。同时，通过开发的业务和数据行业应用程序接口(Application Programming Interface，API)，可以与企业已有业务***进行高度整合，建立企业内部物联网(Internet of Things，IoT)生态体系。具体的，特定场景微应用模块将基于不同行业、不同领域经验知识所提炼出来的各类原始机理算法模型集成起来，封装成可独立调试运行的单一功能或服务模块，提升易用性和可维护性。
此外，在基于特定场景微应用模块进行工业应用开发，既能够借助生产线边缘场景微应用并行开发、分布运行的特点，有效发挥平台海量开发者接入、资源弹性配置、云化部署运行等优势智能微应用集成平台，实现特定场景微应用模块从云端获取所述算法模型和/或配置信息。
在一个具体实施例中，上述各模块的功能可以如图4所示。参见图4，特定场景微应用模块可以根据业务数据集成模块处理后的数据，进行生产计划管理、生产调度管理、生产执行管理、生产库存管理、质量数据管理、设备监测管理、生产能耗管理、生产成本管理、生产分析、能耗分析、质量分析、成本分析等等。特定场景微应用模块还可以基于各种数据分析，实现生产监测可视化、设备管理可视化以及大数据可视化等。
如图4所示，上述业务场景应用模块对产线进行管理的业务可以包括以下一种或任意组合：实时监控、智能调度、原料管理、能源管理、能耗计算、报表分析等。
业务数据集成模块2012，以数据集成平台和业务集成平台相结合形式，应对不同类型企业、不同行业企业、不同业务***功能需求，提供全面的数据集成、业务驱动引擎。提供快速聚合后台的数据与能力，通过平台的快速开发、分析和服务编排等能力，提供前台更多的创新和试错能力。
具体的，在图4所示的具体实施例中，业务数据集成模块可以进一步划分为数据集成子模块和业务集成子模块。
其中，数据集成子模块，可以支持通过数据连接方式将各个不同***中的3D数据、图纸、库存、生产过程等数据连接汇聚到业务数据集成模块，可以将符合工业互联网协议的设备、传感器、阀门等连接至产线边缘终端，同时支持软件开发工具包(SoftwareDevelopment Kit，SDK)等多种方式将产品实时运营数据连接至产线边缘终端。基于连接的数据，聚合模型项与模型项之间管理关系以构建一个完整的产品全量数据模型，实现工业过程中全量数据模型(属性、服务、时间、订阅)的完整逻辑展示，这个过程完全可以通过业务数据集成模块的图形化方式完成，不需要编写代码，并且模型项之间的管理关系追溯性可以直接在平台上查询。
数据集成子模块还可以自带分析组件，如自带线性回归、逻辑回归、决策树等多种经典机器学习算法，可以帮助用户快速构建机器学习算法模型，用以预测设备故障概率、设备运维计划，使终端用户可以真正地基于后台***数据进行快速决策。
如图4所示，数据集成子模块可以进一步设置有元数据子模块、业务数据建模子模块、时序/结构/流媒体数据子模块、大数据计算引擎、数据事件处理引擎、数据安全引擎等。
业务集成子模块，可用于业务服务编写、注册与编排，客户可以使用Java及JavaScript编写复杂业务逻辑的聚合服务，利用业务集成子模块快速开发与部署能力，对服务进行修改验证，并注册发布应用程序接口中心，在应用程序接口中心的所有服务应用程序接口，其它前台应用、***甚至微信小程序均可以访问，支持已注册服务便捷式、拖拽式编排。业务集成子模块可以采用拖拽式开发业务的方式，可以使前台开发速度大幅度提升，通过控件模块快速搭建所见即所得的布局、数据绑定式服务调用等开发出聚合不同数据及业务的微应用聚合体。而这些页面既可以嵌入原来的前台页面，也可以适合单独的Web浏览器访问甚至移动终端访问。
如图4所示，业务集成子模块可以进一步设置行业预集成模块，行业API，业务建模引擎，业务规则引擎，数字仿真引擎以及工作流引擎，从而根据不同行业、不同业务需求，创建不同的模型，进行统计分析或仿真等。
数据采集传输模块2011，以局域网为基础传输平台，将传感器、计量设备、检测器具和工业仪表等设备集成，实现数据信息采集。采用生产企业内部网(通信网、物联网)/5G/4G/互联网构成，支撑高层业务应用的融合，高度集成可信加密传输协议，确保数据安全，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协议，能够提供包括语音、数据、图像、信息等综合业务，实现将感知交互层采集数据的汇聚上传。
从硬件上来看，产线边缘终端201可以采用如图5所示的设计。该产线边缘终端上可以设置有：外部SIM插座，以实现通过3G/4G LTE/无线/GPRS/UMTS等通信；DVI-D接口(和/或DVI-I接口)；数字式视频接口(DisplayPort)；USB接口；局域网接口(LAN)；VGA接口；GigE接口；CFast；SSD/HDD；标准编程接口；麦克风输入(mic-in)；声音输出接口(Line Out)；直流电输入(DC-in)；电源开关(power switch)；有源以太网接口(PoE)；串行通讯端口(COM)；隔离的数字输入输出(isolated DIO)；高速串行计算机扩展总线接口(PCLe slot)；SATA接口等。
产线边缘终端201可以采用四核因特尔核心i7处理器，以及C236芯片组的处理器(Skylake-S)；还可以设置有LGA1151插座。此外，该产线边缘终端201还可以采用无风扇设计，能够适应-40℃到75℃的操作温度。产线边缘终端201可以采用6V、36V、80V直流电源输入，并设置有过载保护，还可以具有可配置的点火功率控制。
在本申请上述实施例中，产线边缘终端设置有多种通信接口，可以实现与具体不同硬件设备之间的数据交换，可以与工业设备连接，采集工业设备的各类数据，然后由产线边缘终端可以对采集到的数据进行处理并进行分析，简化了产线关系***，实现了对软硬件的整合、升级；根据业务需求将分析处理结果发送至管理计算机，方便产线管理人员了解产线情况，从而进行管理、调控。本申请实施例提供的产线边缘终端和产线管理***较大的提高了产线管理效率、降低了管理成本。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种产线边缘终端，其特征在于，所述终端设置有多种通信接口，所述终端与管理计算机以及多个工业设备连接，所述多个工业设备的支持的通信接口相同或不同；
所述终端包括：
数据采集传输模块，用于从所述多个工业设备采集数据，与所述管理计算机进行数据传输；
业务数据集成模块，用于根据不同的业务需求对采集的数据进行预处理；
业务应用模块，用于根据不同业务需求对所述进行预处理后的数据进行分析管理。
2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述业务应用模块包括：
特定场景微应用模块，用于按照不同业务的功能需求对所述经过处理的数据进行封装处理；
业务场景应用模块，用于根据所述特定场景微应用模块处理后的数据完成对产线进行管理的业务。
3.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述特定场景微应用模块中预设有根据不同业务需求封装的算法模型，所述算法模型用于对所述经过处理的数据进行封装处理。
4.根据权利要求3所述的终端，其特征在于，所述特定场景微应用模块，具体用于：
从云端获取所述算法模型和/或配置信息。
5.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述对产线进行管理的业务包括以下一种或任意组合：实时监控、智能调度、原料管理、能源管理。
6.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端与配置终端连接，并接收所述配置终端发送的配置信息，所述配置信息包括以下信息中的一种或任意组合：所述数据采集传输模块采集的数据类型、采样周期；所述业务数据集成模块对采集数据进行处理的算法信息；所述业务应用模块进行分析管理的配置信息。
7.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端设置包括以下接口中的一种或多种：
DVI-I接口，DVI-D接口，GigE接口，PCIe x16总线接口，USB接口，SATA接口。
8.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端的处理器包括i7处理器；和/或
所述终端使用C236芯片组。
9.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括：无线通信模块；
所述数据采集传输模块具体用于通过所述无线通信模块从所述多个工业设备采集数据，和/或通过所述无线通信模块与所述管理计算机进行数据传输。
10.一种产线管理***，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的产线边缘终端，管理计算机和数据服务器。
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