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专利号: 2020108382438
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于网络虚拟化技术的工业虚拟化生产与服务系统,其特征在于,该系统包括虚拟工厂运营商、决策单元、计算单元、控制单元、机械单元和通信单元;

所述虚拟工厂运营商,通过用户单元向生产设施供应商提交计算资源需求、带宽资源需求、不同规格产品的生产力资源需求以及服务持续时间;并且通过用户接口检测到产品生产过程及产品规格,结合市场信息,实现产品设计与生产的最优决策;

所述决策单元,用于接收通过用户接口发来的“虚拟工厂”请求,并解析出虚拟工厂的资源需求,然后根据现有的可用资源,通过负载均衡资源分配程序完成虚拟工厂到底层生产设施的最优映射;

所述计算单元,用于与任意控制单元建立关联,然后根据市场需求与产品质量的实时反馈,决策出不同规格产品最佳的实际生产力需求,并等待控制单元的轮训请求;收到控制单元的轮训请求后,计算单元将立刻向控制单元报送当前决策出的实际生产力需求;

所述控制单元,驱动和控制生产设施运转,与决策单元以及计算单元进行信息交互;

所述机械单元,是工业虚拟化架构中生产过程的实现部分,每台生产设施在控制单元的驱动下支持不同虚拟工厂的时分复用工作模式,即生产设施的生产过程按照固定时间长度划分成若干个生产周期,映射在同一台生产设施上的多个虚拟工厂运营商在每个生产周期的不同时隙内占用生产设施完成各自的产品生产过程;

所述通信单元,使用户单元、决策单元、计算单元与控制单元进行信息交互;

该系统的实现方法具体包括:虚拟工厂运营商通过用户单元在线向生产设施供应商提出虚拟工厂请求,决策单元通过资源分配决策程序完成最优映射,并向计算单元与控制单元发送相关资源请求,收到两者的请求确认后,再向用户回复请求已确认的消息,至此虚拟工厂的映射成功,虚拟生产线搭建完成;同时,虚拟工厂运营商根据计算单元反馈的生产资源与市场需求信息,自定制更新符合企业发展目标的虚拟生产线;工业现场收集工业生产过程中生产设施的状态信息,并上传到计算单元;计算单元将收集到的生产设施状态信息、市场需求信息和产品分发信息,通过指定的算法逻辑决策出最佳的生产控制指令,并反馈给生产设施,同时每台生产设施由控制单元驱动生产;最后,通过物流体系将产品输送到指定投放位置附近的仓库中存放;生产设施供应商将周期性地在线收集分布在不同地域上的工业生产设施占用情况,形成“工业资源池”,并实时接受来自虚拟工厂运营商的“虚拟工厂”请求,解析出虚拟工厂的资源需求,进而完成机械资源、数据资源、通信资源、计算资源、仓储资源以及物流资源的优化分配,以上所有单元的信息交互,皆由通信单元承载。

2.根据权利要求1所述的工业虚拟化生产与服务系统,其特征在于,所述决策单元中,完成最优映射,具体包括:决策单元首先向目的控制单元发送生产资源请求,然后向目的计算单元发送计算资源请求;待收到以上两个请求的确认消息后,向用户单元回复“虚拟工厂”请求的确认消息,至此映射成功;

临近虚拟工厂的服务结束时刻,决策单元首先向相关的控制单元发送生产资源释放请求;然后向相关的计算单元发送计算资源释放请求;接收到确认后,发送信息到用户单元,通知服务即将停止。

3.根据权利要求1所述的工业虚拟化生产与服务系统,其特征在于,所述控制单元驱动和控制生产设施运转,具体包括:在每个生产周期开始时刻,控制单元检测来自决策单元新的“虚拟工厂”请求是否到达;若到达,则按照该虚拟工厂的生产力需求为其分配生产设施的生产时间窗口,并根据决策单元为该虚拟工厂分配计算单元ID,与相应的计算单元建立关联;建立关联后,控制单元以生产周期为固定间隔轮训与之关联的所有计算单元,收集每个虚拟工厂的实际生产力需求,并根据实际生产力需求在每个虚拟工厂占用生产设施的时间窗口内进行状态调整,最后按照配置好的工作状态控制生产设施的生产。

4.根据权利要求1所述的工业虚拟化生产与服务系统,其特征在于,所述通信单元具体包括:

使用户单元与决策单元之间通信,负责在虚拟工厂运营商与生产设施供应商之间进行服务的请求与确认;

使决策单元与控制单元之间通信,负责传递虚拟工厂运营商的最大生产力需求,并反馈生产设施运行状况;

使控制单元与计算单元之间通信,负责传递虚拟工厂运营商对不同规格产品实际生产力需求的动态决策结果;

使决策单元与计算单元之间通信,负责传递计算资源分配与占用信息。

5.根据权利要求1所述的工业虚拟化生产与服务系统,其特征在于,该架构还包括物流体系,将产品输送到指定投放位置附近的仓库中存放。

6.根据权利要求1~5中任意一项所述的工业虚拟化生产与服务系统,其特征在于,采用传感器收集工业生产过程中基础设施的状态信息。

7.根据权利要求1~5中任意一项所述的工业虚拟化生产与服务系统,其特征在于,采用宽带通信网络将收集的生产设施状态信息上传到计算单元;还将计算单元决策出的最佳生产控制指令反馈给生产设施。

8.根据权利要求1~5中任意一项所述的工业虚拟化生产与服务系统,其特征在于,每个虚拟生产线由不同城市的工业生产资源整合而成,虚拟工厂运营商将共享工业生产设施,由平台根据其提出的需求完成最优的映射。