[发明专利]一种基于边缘计算的钢铁行业云排产方法

说明书

本发明公开了一种基于边缘计算的钢铁行业云排产方法，该方法将传统的云排产模式拆分转化为云边协作的排产模式，包含边缘预处理与云平台通用求解两大模块；首先建立云边协作的智能排产框架；然后将生产工艺满足程度刻画为板坯间的综合属性差异；通过最小化生产计划序列中板坯之间的综合属性差异以最大程度地满足工艺需求；在此基础上确定诸如最小化生产时间等所需考虑的优化目标；最后根据上述优化目标与所得函数关系，确定边缘服务器的边缘处理模块与云排产平台的通用型求解模块两部分计算任务。

技术领域

本发明涉及钢铁热轧以及高级计划排程领域，尤其涉及一种基于边缘计算的钢铁行业云排产方法。

背景技术

在钢铁轧制工艺的排产任务中，企业生产过程执行管理系统将待排产的板坯数据传输给高级计划排程系统，其包含大量诸如板坯长度、宽度、出炉温度等属性信息。高级计划排程系统获取数据后根据轧制流程需求自动化制定板坯加工顺序。轧钢排产的难点在于车间生产设备(如加热炉、轧机等)的设置参数与正在生产的板坯属性有关。例如，在轧制不同目标宽度的板坯时需要对轧机进行不同设置等。为了提升生产效率、减少设置等待时间与机器磨损，需要使生产计划中板坯之间的各属性实现相对平滑的过渡。这要求将板坯库中待轧制的板坯根据其自身的板坯长度、宽度、出炉温度等各项属性综合考虑评估后进行排产以制定合理的生产计划。高级计划排程系统实现了自动化的排产，相比于人工排产而言极大地减少了排产时间，使得生产计划的制定更加高效、合理，并且避免了人工疲劳与误判导致的错误。然而传统的高级计划排程系统价格高昂、部署复杂、维护困难，使得其对中小型企业来说性价比不高，并不适合独立部署维护该系统。

近年来，高级计划排程系统出现了云平台化的模式，核心概念是将其应用系统转化为提供排产服务的模式。其分为企业/工厂平台和云平台两部分，工作流程如下：在企业/工厂平台，由企业用户将排产涉及到的相关工业数据上传至云排产平台的服务器后等待排产结果的返回并进行结果解析；在云排产平台，根据接收到的工业数据与排产逻辑，由事先部署在云服务器的高级计划排程系统进行生产计划的排产，并返回结果。云排产系统既保证了高级计划排程所带来的优点与便利，又解决了高级计划排程系统导致的价格高昂、部署复杂、维护困难等难题。然而，云排产还面临排产效率与企业生产信息泄露问题。由于云服务器的物理位置往往离用户较远，若提供服务所需的上传数据量较大，则很可能会导致传输速度缓慢、占用大量带宽的情况。并且为了支撑云排产的模式，企业需要将所有生产数据上传至第三方的云平台，不免会有数据上云后泄露的风险。

因此，本发明将边缘计算模式引入云排产系统，通过给予网络边缘设备一定的计算能力和存储能力，将排产过程中的部分数据处理与分析任务下放至网络边缘处进行计算以达到降低时延、提升服务质量的效果。并且在边缘服务器处对原始数据进行处理，上传后的数据能够在不影响排产结果质量的前提下不泄露企业的生产信息。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于边缘计算的钢铁行业云排产方法，着重解决传统钢铁行业云排产模式下的传输效率问题与潜在的企业生产信息泄露问题。本发明引入边缘计算思想，在建立云边协作的智能排产框架的基础上，将云排产任务拆分为边缘预处理模块与云平台通用求解模块，通过将部分排产任务下放至网络边缘处进行计算以达到降低时延、提升服务质量的效果，并且边缘服务器对原始数据处理后，使得上传的数据在不影响排产结果质量的前提下避免企业生产信息泄露。

为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于边缘计算的钢铁行业云排产方法，该方法包括以下步骤：

步骤(1)首先改变传统云排产的计算模式，提出一个高度解耦合的云边协作的钢铁行业云排产框架，分为边缘预处理与通用型求解两个模块并分别部署在边缘服务器与云排产平台上且能够独立运行。

步骤(2)在实际的生产场景中，生产工艺与约束条件各不相同，需要在推导出此类排产问题的一般求解流程后提炼出共性的求解方法与一般流程，即将生产工艺满足程度刻画为任意两块板坯i，j之间的综合属性差异cost_i,j；