[發明專利]一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法

有效

• 申請號: 202110230369.1
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN112861371B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 金嘉暉;楊豐赫;熊潤群;羅軍舟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/04;G06F21/62
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明公開了一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法，該方法將傳統的云排產模式拆分轉化為云邊協作的排產模式，包含邊緣預處理與云平臺通用求解兩大模塊；首先建立云邊協作的智能排產框架；然后將生產工藝滿足程度刻畫為板坯間的綜合屬性差異；通過最小化生產計劃序列中板坯之間的綜合屬性差異以最大程度地滿足工藝需求；在此基礎上確定諸如最小化生產時間等所需考慮的優化目標；最后根據上述優化目標與所得函數關系，確定邊緣服務器的邊緣處理模塊與云排產平臺的通用型求解模塊兩部分計算任務。

技術領域

本發明涉及鋼鐵熱軋以及高級計劃排程領域，尤其涉及一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法。

背景技術

在鋼鐵軋制工藝的排產任務中，企業生產過程執行管理系統將待排產的板坯數據傳輸給高級計劃排程系統，其包含大量諸如板坯長度、寬度、出爐溫度等屬性信息。高級計劃排程系統獲取數據后根據軋制流程需求自動化制定板坯加工順序。軋鋼排產的難點在于車間生產設備(如加熱爐、軋機等)的設置參數與正在生產的板坯屬性有關。例如，在軋制不同目標寬度的板坯時需要對軋機進行不同設置等。為了提升生產效率、減少設置等待時間與機器磨損，需要使生產計劃中板坯之間的各屬性實現相對平滑的過渡。這要求將板坯庫中待軋制的板坯根據其自身的板坯長度、寬度、出爐溫度等各項屬性綜合考慮評估后進行排產以制定合理的生產計劃。高級計劃排程系統實現了自動化的排產，相比于人工排產而言極大地減少了排產時間，使得生產計劃的制定更加高效、合理，并且避免了人工疲勞與誤判導致的錯誤。然而傳統的高級計劃排程系統價格高昂、部署復雜、維護困難，使得其對中小型企業來說性價比不高，并不適合獨立部署維護該系統。

近年來，高級計劃排程系統出現了云平臺化的模式，核心概念是將其應用系統轉化為提供排產服務的模式。其分為企業/工廠平臺和云平臺兩部分，工作流程如下：在企業/工廠平臺，由企業用戶將排產涉及到的相關工業數據上傳至云排產平臺的服務器后等待排產結果的返回并進行結果解析；在云排產平臺，根據接收到的工業數據與排產邏輯，由事先部署在云服務器的高級計劃排程系統進行生產計劃的排產，并返回結果。云排產系統既保證了高級計劃排程所帶來的優點與便利，又解決了高級計劃排程系統導致的價格高昂、部署復雜、維護困難等難題。然而，云排產還面臨排產效率與企業生產信息泄露問題。由于云服務器的物理位置往往離用戶較遠，若提供服務所需的上傳數據量較大，則很可能會導致傳輸速度緩慢、占用大量帶寬的情況。并且為了支撐云排產的模式，企業需要將所有生產數據上傳至第三方的云平臺，不免會有數據上云后泄露的風險。

因此，本發明將邊緣計算模式引入云排產系統，通過給予網絡邊緣設備一定的計算能力和存儲能力，將排產過程中的部分數據處理與分析任務下放至網絡邊緣處進行計算以達到降低時延、提升服務質量的效果。并且在邊緣服務器處對原始數據進行處理，上傳后的數據能夠在不影響排產結果質量的前提下不泄露企業的生產信息。

發明內容

針對以上現有技術存在的問題，本發明提出了一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法，著重解決傳統鋼鐵行業云排產模式下的傳輸效率問題與潛在的企業生產信息泄露問題。本發明引入邊緣計算思想，在建立云邊協作的智能排產框架的基礎上，將云排產任務拆分為邊緣預處理模塊與云平臺通用求解模塊，通過將部分排產任務下放至網絡邊緣處進行計算以達到降低時延、提升服務質量的效果，并且邊緣服務器對原始數據處理后，使得上傳的數據在不影響排產結果質量的前提下避免企業生產信息泄露。

為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種基于邊緣計算的鋼鐵行業云排產方法，該方法包括以下步驟：

步驟(1)首先改變傳統云排產的計算模式，提出一個高度解耦合的云邊協作的鋼鐵行業云排產框架，分為邊緣預處理與通用型求解兩個模塊并分別部署在邊緣服務器與云排產平臺上且能夠獨立運行。

步驟(2)在實際的生產場景中，生產工藝與約束條件各不相同，需要在推導出此類排產問題的一般求解流程后提煉出共性的求解方法與一般流程，即將生產工藝滿足程度刻畫為任意兩塊板坯i，j之間的綜合屬性差異cost_i,j；