[发明专利]基于概率时间自动机应用于智能工厂流程的设计方法

说明书

基于概率时间自动机应用于智能工厂流程的设计方法属于计算机工业物联网领域，通过需求分析、基于概率时间自动机建模、建立工作流引擎、设计工作流系统平台的总体思路，形成一套完整的工作流引擎平台。(1)通过对概率时间自动机这一概念进行深入学习与研究，并对工业物联网流程分析以及相关文献进行广泛调研分析，提出了基于工业物联网的概率时间自动机的工作流引擎的功能需求(2)对工业物联网流程进行建模分析，即将工业物联网的流程映射为概率时间自动机中的事件、变量以及流程、权限等模块和流程管理引擎并且建立角色和事务模型(3)建模分析完成后根据UPPAAL流程仿真工具对流程的正确性进行验证并设计工作流引擎。

技术领域

本发明属于计算机工业物联网领域，涉及到一些概率时间自动机、建模方法的设计、工作流引擎的设计、工作流引擎设计。

背景技术

在智能工厂工作流程中，需要对工厂环境中的管理员、普通用户及流程之间的交互进行模拟，从而分析工厂在引入智能系统后的有效性、可靠性和效率。这种分析需要体现随机性和过程的并发性。随机性指的是环境中的用户实体行为的随机性，过程的并发性指的是在智能工厂环境中多个流程同时执行。工作流作为企业流程建模的核心技术，具有方便性、灵活性和可配置性的特点，弥补了传统企业信息系统的不足，工作流引擎作为工作流重要的实现手段，是大量自动化系统的核心组件，其流转过程的理论研究具有重要的理论和现实意义。本文提出了基于概率时间自动机来研究工作流运转过程的方法，将工作流运转中的各个步骤映射为各项状态和迁移过程，以满足智能工厂对企业信息化和自动化水平的要求。

发明内容

根据目前智能工厂中流程的映射方法大多不具有太好的复用性，MES的一些流程中经常会因为环境的原因导致一些隐性错误的产生以及传统国内外针对智能工厂流程建模的缺乏，做出本文的研究：

(1)提出一种便于国内外大多数智能工厂流程分析的智能工厂流程到概率时间自动机的映射方法。

(2)提出按照角色行为建模的方法，针对不同角色的行为模式建立模型，并按照模型设计相关系统。

为个实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本文以概率时间自动机原理为基础，以基于工业物联网的工作流引擎系统的实现为主要目标，建立以流程管理模块为核心处理整体工作流业务，包括建立流程模型，分配表单和人员、流程部署、流程发布、查看流程的全过程，再集成围绕核心模块工作流展开实现的系统管理、在线办公、文件管理、机构用户管理和代码生成与测试五大模块为一体，形成整体的面向智能工厂的基于概率时间自动机的工作流引擎的应用软件。

基于自动机驱动的编程模式，搭建面向工业物联网的工作流引擎平台。最大程度的复用已有代码，在对工业物联网相关流程设计时，仅需要进行少量代码的修改并配置，即可完成自身需要的业务流程，大大降低二次开发难度。

设计方法应用价值是基于工业物联网的概率时间自动机的工作流引擎的研究与应用是基于配置的最底层平台，论文通过研究完成平台的设计与实现。通过设置流程，只需编写里面的几个flow unit(逻辑单元)实现一个业务请求完整流程，而已经设置好的流程只要通过简单的配置，即可以直接适配使用，不需要再写大量的代码来进行开发与设计。这样对于不同的工业可以在平台上配置不同的业务逻辑与实现方式，避免了系统重新开发而浪费大量的人力和物力。平台在普通平台的基础上对性能做出了优化，包括平台本身，数据库，服务器等

一、基于概率时间自动机建模

为了更好地模拟智能工厂用户行为的随机环境和并发过程，本文将角色行为模式、事务模式和流程模式转换为概率时间自动机，角色建模是指针对不同角色的行为模式建立模型，事务建模是指通过角色之间的交互体现流程，流程自动机体现在角色的行为模式中，用以模拟与工厂环境进行集成后智能工厂系统流程的运行。

(1)角色建模