[发明专利]一种面向智能制造的边缘计算网关及系统

说明书

本发明提供一种面向智能制造的边缘计算网关及系统，计算网关包括通讯单元、调度管理单元、执行单元和接口单元，所述通讯单元为边缘计算网关之间相互交互的接口组件，向其他边缘计算网关发出请求或输出结果；所述调度管理单元用于管理服务请求；所述执行单元用于具体的任务执行逻辑；所述调度管理单元和所述执行单元用于共同负责决策执行，实现相应的控制功能与逻辑，并约束边缘计算网关的行为与活动；所述接口单元处理边缘计算控制与硬件的交互，提供制造资源的访问机制，监控资源数据并执行制造资源的命令。通过模块化架构设计和各个单元的内部实现结构有效将模块间通信与模块功能逻辑相分离，提高系统的配置性和功能的复用性。

技术领域

本发明涉及分布式计算、人工智能及智能制造领域，尤其涉及一种面向智能制造的边缘计算网关及系统。

背景技术

智能制造(Intelligent Manufacturing，IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能进行智能活动，诸如分析、推理、判断、构思和决策等。通过人与智能机器的合作共事，去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新，扩展到柔性化、智能化和高度集成化。

智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计，工艺过程设计，生产调度，故障诊断等；也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方，生产调度等，实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。

从智能制造系统的本质特征出发，在分布式制造网络环境中，根据分布式集成的基本思想，应用分布式人工智能中多Agent系统的理论与方法，实现制造单元的柔性智能化与基于网络的制造系统柔性智能化集成。根据分布式系统的同构特征，在智能制造系统的一种局域实现形式基础上，实际也反映了基于Internet的全球制造网络环境下智能制造系统的实现模式。

边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。边缘计算处于物理实体和工业连接之间，或处于物理实体的顶端。而云端计算，仍然可以访问边缘计算的历史数据。在工业领域，边缘应用场景包括能源分析、物流规划、工艺优化分析等。就生产任务分配而言，需根据生产订单为生产进行最优的设备排产排程，这是APS或者广义MES的基本任务单元，需要大量计算。

边缘计算将为智能制造提供智能多Agent系统，形成分布式的柔性集成网络。而可配置制造系统(Reconfigurable Manufacturing System，RMS)是边缘计算的一种典型实现。可配置制造系统的概念主要是应对现代制造系统，特别是智能制造的需求。因为全球化竞争以及不确定性的加剧，伴随着经济的、技术的和客户趋势的不稳定变化，要求企业能够以更短的时间引入新产品，并能够生产多样化的产品，同时应对不稳定订单的能力。可配置制造系统的目标是在一系列产品家族里自由切换对不同产品的生产，通过灵活添加或去除系统功能组件(包括软件或硬件)，同时最小化延迟与成本。可配置制造系统(RMS)也被设计为能够快速调整生产负载和功能以应对突如其来的变化，通过配置软硬件资源。因此可配置制造系统具有如下特征：系统组件模块化、易于与其他技术系统集成、产品可变、系统错误自诊断、系统能力只扩展和对特殊应用的可定制。

但是现有技术中缺乏一种复合需求的能够实现可配置制造系统的边缘计算网关。

发明内容

本发明为了解决现有技术中缺乏一种复合需求的能够实现可配置制造系统的边缘计算网关问题，提供一种面向智能制造的边缘计算网关及系统。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：