[发明专利]一种生产系统中离散随机问题与连续问题统一建模的方法

说明书

本发明提出一种生产系统中离散随机问题与连续问题统一建模的方法，所述建模方法通过数据梳理，把离散随机问题整理为建模数据；所述建模数据具备时间维度上的连续确定性；所述连续问题为生产系统在时间维度上具备连续确定性的连续确定问题；所述离散随机问题通过建模数据在时间维度上的连续确定性来与连续问题进行统一建模；本发明能够对离散随机和连续确定两类问题进行统一描述和模型处理，能够有效解决工业生产系统中IT和OT系统之间数据共享实时性弱，以及互操作能力不足等技术问题。

技术领域

本发明涉及数据建模技术领域，尤其是一种生产系统中离散随机问题与连续问题统一建模的方法。

背景技术

IT与OT两类系统的融合问题是当前工业互联网发展面临的重大挑战。前者代表着与生产设备的数据连接，后者代表生产人员的活动信息。

工业互联网对IT与OT的融合有着强烈的互操作需求。然而，当前两者融合程度较低，许多场合下两类业务系统的交互操作需要依靠人工来完成，主要难点是：（a）IT系统数据的产生和衍化与人类活动习性关联程度高，具有显著的离散和随机特性。例如生产系统订单的管理，每个订单的产生有很大的随机因素，通常情况下很难预测下一个订单的获得时间、目标产出量、开始加工和完成加工的时间点，而且连续两个订单产生的时间间隔内订单系统的状态并不会发生改变。这类问题通常在时间轴上呈现出的是离散的分布状态而非连续状态，且常采用Oracle、Sybase、MySQL、Access、Excel等传统的关系型数据库来管理，很难对数据做出实时响应；（b）OT系统数据主要由工业设备产生，与设备运行机理有关，常表现为连续且确定的时间序列数据。例如，工业现场常见的工业传感器，就是以预先设定的数据传输周期为单位连续发出数据。这类数据的采样频率一般在毫秒级，常使用工业实时数据库或时序数据库进行管理。因此，上述两类数据在数据特性和存储结构上都存在较大的差异。这种差异严重阻碍了IT与OT系统之间的互操作。

目前，解决这项问题常用的技术方法有3种。第一种是通过互操作接口技术调用IT或OT系统的内部函数。它的基本原理是通过特定的数据接口规范（如OPC-UA、API应用程序接口、HTTP等），调用IT或OT系统内部函数进行数据交换，进而实现两类系统数据的互联互通。应用这些接口时只需要将IT或OT应用的其中一方作为数据源，另一方作为数据目的地，按照标准协议格式在两者之间进行数据传输即可。第二种是利用中间数据交换平台或文件进行数据交换。即利用中间数据交换平台或文件定义和管理IT应用和OT应用之间数据结构映射关系，并据此完成有关的数据交换任务。第三种是直接访问数据库。应用这种方法的前提是IT系统或OT系统已知对方的数据结构定义。

以上方法在一定程度上能够解决工业互联网IT系统和OT系统的融合问题。但是，由于需要依赖额外的数据查询、转换操作或依赖第三方平台，企业生产管理等IT系统获得的数据实时性并没有得到最大程度地保证。而生产控制等OT系统大都依靠预设值操作指令的方式实现，在设备处于实时运行状态时也很难将生产管理系统的生产计划、物料和人员安排等信息，实时地转换为影响生产状态的操控指令。因此，很难在最大程度上保证IT和OT系统的实时共享与互操作的能力。

发明内容

本发明提出一种生产系统中离散随机问题与连续问题统一建模的方法，能够对离散随机和连续确定两类问题进行统一描述和模型处理，能够有效解决工业生产系统中IT和OT系统之间数据共享实时性弱，以及互操作能力不足等技术问题。

本发明采用以下技术方案。

一种生产系统中离散随机问题与连续问题统一建模的方法，所述建模方法通过数据梳理，把离散随机问题整理为建模数据；所述建模数据具备时间维度上的连续确定性；所述连续问题为生产系统在时间维度上具备连续确定性的连续确定问题；所述离散随机问题通过建模数据在时间维度上的连续确定性来与连续问题进行统一建模。

所述数据梳理包括以下步骤；

步骤A1、收集生产系统的生产管理系统离散随机问题所包含的离散随机事件，并对其归类；