[发明专利]一种适应个性定制化的智能制造过程控制系统及其方法

权利要求书

1.一种适应个性定制化的智能制造过程控制系统，其特征在于，包括：

产品模块管理单元，用于对个性化定制产品的组成模块以及组成模块的可定制属性进行定义、登记和管理，所述产品模块管理单元对于个性化定制产品的组成模块，将其分类为基础模块、选配模块以及自定义模块；基础模块是每个个性定制产品都必需且通用结构的模块；选配模块是每个个性定制产品根据产品功能、外观选择搭配的模块；自定义模块则是根据消费者的个性化偏好和需求，自主定制的模块化产品组件，其中基础模块、选配模块也具有可定制性；所述产品模块管理单元采用描述性数据结构来表达每种组成模块的ID标识、模块类型、规格型号以及可定制属性，并且通过产品模块数据库来登记和管理以上组成模块及其描述性数据结构，其中，可定制属性包括了基础模块或选配模块的可选方案，以及/或者可定制参数范围；

产品解析单元用于根据产品订单中的产品信息，将任一个性化定制的产品解析为模块清单；所述产品解析单元预置了关键信息抽取的规则，产品模块管理单元中所定义的每种类型模块都具有其相关的信息抽取索引，从而能够从订单的产品信息中确定该产品需要哪些模块从而形成所述模块清单，并且将产品信息中的参数和个性化需求对应到模块清单中的每个模块，并且，所述产品解析单元将模块清单与产品模块管理单元中的每种类型模块的描述性数据结构进行比对，从而确定模块清单包含的模块属于基础模块、选配模块、还是自定义模块；

模块关联单元，用于根据产品组成模块的关联性，将模块清单中的组成模块关联为模块组合，所述模块关联单元还对每个模块组合执行适配度检验和评估；其中，对于自定义模块，模块关联单元将与该自定义模块具有组装配合关系或者功能配合关系的基础模块或选配模块共同组合为自定义模块组合；对于其它的基础模块和选配模块，模块关联单元则按照设定的模块组合方案，将其划分为模块组合；

模块簇聚合单元，用于针对位于同一个制造时间窗口内的个性定制化产品的模块组合，根据模块组合的特征相似性，聚合为模块簇，其中，可根据产品订单设定交付时限，划定制造时间窗口，并将交付时限位于制造时间窗口内全部个性化定制产品经过产品解析、模块组合之后形成的模块组合，进行模块组合的特征相似性评估；在对制造时间窗口内的模块组合初次聚合形成若干个模块簇后，对于新增到制造时间窗口内的模块组合，则基于该模块组合的模块组合特征与各个模块簇的相似性，将其归入其中一个模块簇；

所述模块簇聚合单元对于自定义模块组合，将每个定制化产品的自定义模块组合均作为一个独立的模块簇；对于基础模块和/或选配模块形成的模块组合，根据该模块组合包含的模块类型、各个类型模块的规格型号、定制参数范围、定制的可选方案，提取模块组合特征，评估模块组合之间的相似性，从而将模块组合聚类为模块簇；同一个模块簇内的模块组合特征的相似性最大化，不同模块簇内的模块组合特征的差别度最大化；在对制造时间窗口内的模块组合初次聚合形成若干个模块簇后，对于新增到制造时间窗口内的模块组合，则基于该模块组合的模块组合特征与各个模块簇的相似性，将其归入其中一个模块簇；

柔性生产线，用于根据配置单中的配置数据项，转为为生产指令，进行模块簇中模块组件的生产；

所述柔性生产线包括生产层、支撑层、集成层，其中，生产层由柔性生产单元和柔性传输单元构成，所述柔性生产单元实现对个性化定制产品的模块组合的制造和组装，以及对应负责生产和装配模块组合的各道生产工序的设备，所述柔性传输单元是柔性生产单元之间自主性传导的运输系统，负责所述柔性生产单元之间的柔性物料传输；

所述支撑层由支撑生产单元构成，用于根据模块类型不属于基础模块和选配模块的自定义模块的个性化需求，调用相应的支撑生产单元进行生产；

所述集成层作为柔性生产线的中间层，向下连接基于各种工业物联网协议的所述柔性生产单元、所述柔性传输单元以及所述支撑生产单元，向上提供对所述柔性生产单元、所述柔性传输单元以及所述支撑生产单元的配置和调用接口，以及实现柔性生产线向上的信息反馈；集成层具体的功能包括：实现柔性生产线数据格式的标准化，将异构的生产单元、传输单元中不同工控协议数据实现协议标准化；定义生产安全防火墙，对柔性生产单元、柔性传输单元以及支撑生产单元进行安全防护，对配置柔性生产单元、柔性传输单元以及支撑生产单元的所有命令通过安全策略进行权限控制；面向上层提供柔性生产线的消息机制，从而柔性生产线的数据采集后提供给上层，从而实现生产过程的透明化管理；

所述集成层包括模块簇配置接口单元，对于所述模块簇聚合单元形成的模块簇，所述模块簇配置接口单元从模块簇聚合单元获得模块簇的相关信息，并且为每个模块簇建立配置单，所述配置单具有为了适配模块簇的模块类型、各个类型模块的规格型号、定制参数范围、定制的可选方案而定义的配置数据项，配置数据项描述了为了生产本模块簇中每一个模块组合，柔性生产线的柔性生产单元、柔性传输单元以及支撑生产单元的生产配置信息。

2.一种适应个性定制化的智能制造过程控制方法，其特征在于，包括：

对个性化定制产品的组成模块以及组成模块的可定制属性进行定义、登记和管理，其中，对于个性化定制产品的组成模块，将其分类为基础模块、选配模块以及自定义模块；基础模块是每个个性定制产品都必需且通用结构的模块；选配模块是每个个性定制产品根据产品功能、外观选择搭配的模块；自定义模块则是根据消费者的个性化偏好和需求，自主定制的模块化产品组件，其中基础模块、选配模块也具有可定制性；采用描述性数据结构来表达每种组成模块的ID标识、模块类型、规格型号以及可定制属性，并且通过产品模块数据库来登记和管理以上组成模块及其描述性数据结构，其中，可定制属性包括了基础模块或选配模块的可选方案，以及/或者可定制参数范围；

根据产品订单中的产品信息，将任一个性化定制的产品解析为模块清单；预置关键信息抽取的规则，所定义的每种类型模块都具有其相关的信息抽取索引，从而能够从订单的产品信息中确定该产品需要哪些模块从而形成所述模块清单，并且将产品信息中的参数和个性化需求对应到模块清单中的每个模块，并且，将模块清单与每种类型模块的描述性数据结构进行比对，从而确定模块清单包含的模块属于基础模块、选配模块、还是自定义模块；

根据产品组成模块的关联性，将模块清单中的组成模块关联为模块组合，以及对每个模块组合执行适配度检验和评估；其中，对于自定义模块，模块关联单元将与该自定义模块具有组装配合关系或者功能配合关系的基础模块或选配模块共同组合为自定义模块组合；对于其它的基础模块和选配模块，模块关联单元则按照设定的模块组合方案，将其划分为模块组合；

针对位于同一个制造时间窗口内的个性定制化产品的模块组合，根据模块组合的特征相似性，聚合为模块簇，其中，可根据产品订单设定交付时限，划定制造时间窗口，并将交付时限位于制造时间窗口内全部个性化定制产品经过产品解析、模块组合之后形成的模块组合，进行模块组合的特征相似性评估；在对制造时间窗口内的模块组合初次聚合形成若干个模块簇后，对于新增到制造时间窗口内的模块组合，则基于该模块组合的模块组合特征与各个模块簇的相似性，将其归入其中一个模块簇；以及对于自定义模块组合，将每个定制化产品的自定义模块组合均作为一个独立的模块簇；对于基础模块和/或选配模块形成的模块组合，根据该模块组合包含的模块类型、各个类型模块的规格型号、定制参数范围、定制的可选方案，提取模块组合特征，评估模块组合之间的相似性，从而将模块组合聚类为模块簇；

对于自定义模块组合，将每个定制化产品的自定义模块组合均作为一个独立的模块簇；对于基础模块和/或选配模块形成的模块组合，根据该模块组合包含的模块类型、各个类型模块的规格型号、定制参数范围、定制的可选方案，提取模块组合特征，评估模块组合之间的相似性，从而将模块组合聚类为模块簇；同一个模块簇内的模块组合特征的相似性最大化，不同模块簇内的模块组合特征的差别度最大化；在对制造时间窗口内的模块组合初次聚合形成若干个模块簇后，对于新增到制造时间窗口内的模块组合，则基于该模块组合的模块组合特征与各个模块簇的相似性，将其归入其中一个模块簇；

根据模块簇的相关信息，为每个模块簇建立配置单，配置单具有为了适配模块簇的模块类型、各个类型模块的规格型号、定制参数范围、定制的可选方案而定义的配置数据项，配置数据项描述了为了生产本模块簇中每一个模块组合，柔性生产线的柔性生产单元、柔性传输单元以及支撑生产单元的生产配置信息；

根据所述配置单中的配置数据项，转为为生产指令，进行模块簇中模块组件的生产，柔性生产线包括生产层、支撑层、集成层，其中，生产层由柔性生产单元和柔性传输单元构成，所述柔性生产单元实现对个性化定制产品的模块组合的制造和组装，以及对应负责生产和装配模块组合的各道生产工序的设备，所述柔性传输单元是柔性生产单元之间自主性传导的运输系统，负责所述柔性生产单元之间的柔性物料传输；

所述支撑层由支撑生产单元构成，用于根据模块类型不属于基础模块和选配模块的自定义模块的个性化需求，调用相应的支撑生产单元进行生产；

所述集成层作为柔性生产线的中间层，向下连接基于各种工业物联网协议的所述柔性生产单元、所述柔性传输单元以及所述支撑生产单元，向上提供对所述柔性生产单元、所述柔性传输单元以及所述支撑生产单元的配置和调用接口，以及实现柔性生产线向上的信息反馈；集成层具体的功能包括：实现柔性生产线数据格式的标准化，将异构的生产单元、传输单元中不同工控协议数据实现协议标准化；定义生产安全防火墙，对柔性生产单元、柔性传输单元以及支撑生产单元进行安全防护，对配置柔性生产单元、柔性传输单元以及支撑生产单元的所有命令通过安全策略进行权限控制；面向上层提供柔性生产线的消息机制，从而柔性生产线的数据采集后提供给上层，从而实现生产过程的透明化管理。