一种基于需求的工业互联网仿真方法及系统与流程

本发明涉及工业互联网仿真，具体是一种基于需求的工业互联网仿真方法及系统。

背景技术：

1、工业互联网不是互联网在工业的简单应用，而是具有更为丰富的内涵和外延。它以网络为基础、平台为中枢、数据为要素、安全为保障，既是工业数字化、网络化、智能化转型的基础设施，也是互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合的应用模式，同时也是一种新业态、新产业。

2、搭建工业互联网平台的周期较长，成本较高，一旦投入建设，管理方将很难对方案进行更改，这是因为工业互联网平台是一个整体的系统，如果其中一个节点发生变化，极有可能影响其他节点，因此，搭建工业互联网平台离不开仿真过程。

3、每个工业互联网平台都含有核心部件及一些辅助部件，在数量上，辅助部件远远超过核心部件，核心部件不具备替代性，但是辅助部件的选择空间极大，这意味着仿真过程会存在大量的可行方案，如何对这些可行方案进行选取是本发明技术方案想要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于需求的工业互联网仿真方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于需求的工业互联网仿真方法，所述方法包括：

4、接收用户输入的生产需求表，根据所述生产需求表匹配生产组件，基于匹配到的生产组件随机创建预设数量的仿真车间；其中，所述生产需求表含有时间项、产品名称项和级别项；

5、查询生产组件的工作参数范围，根据工作参数范围随机选取工作参数；

6、基于选取到的工作参数构建样本集，根据构建的样本集验证所述仿真车间，并根据验证结果对仿真车间进行限缩。

7、作为本发明进一步的方案：所述接收用户输入的生产需求表，根据所述生产需求表匹配生产组件，基于匹配到的生产组件随机创建预设数量的仿真车间的步骤包括：

8、接收用户输入含有顺序的中转产品，以中转产品作为最终成品查询组成产品，循环查询过程，确定间隔单元；

9、基于间隔单元统计中转产品，得到生产需求表；

10、依次读取中转产品及其相邻的间隔单元，根据中转产品确定组件库，根据所述间隔单元确定匹配范围；

11、基于匹配范围在组件库中遍历查询生产组件，确定生产组件集；当生产组件集为空集时，向人工端发送上报信息，接收人工端下发的生产组件，同步更新生产需求表中的级别项；

12、根据中转产品的顺序在生产组件集中随机选取生产组件，排列连接得到仿真车间。

13、作为本发明进一步的方案：所述查询生产组件的工作参数范围，根据工作参数范围随机选取工作参数的步骤包括：

14、依次查询生产组件的组成单元，获取各个组成单元的额定参数与历史平均参数；

15、根据额定参数和历史平均参数计算波动幅度，基于历史平均参数统计波动幅度，确定每个组成单元的选取区间；

16、在每个选取区间中随机选取一个数值，得到与生产组件对应的数值集；所述数值集的种类数量不小于预设的数值；

17、根据生产组件在仿真车间中的顺序排列数值集，得到集合簇。

18、作为本发明进一步的方案：所述基于选取到的工作参数构建样本集，根据构建的样本集验证所述仿真车间，并根据验证结果对仿真车间进行限缩的步骤包括：

19、读取集合簇，根据级别项对集合簇进行切分，得到含有同一标识的输入集和验证集；

20、将所述输入集输入所述仿真车间，得到同一标识的输出集；

21、比对同一标识的验证集和输出集，计算损失量；

22、累计损失量并记录计算次数，当计算次数达到预设的次数阈值且累计损失量小于预设的损失量阈值时，标记仿真车间；当累计损失量达到预设的损失量阈值时，读取下一集合簇并循环执行直至集合簇读取完毕；

23、统计标记的仿真车间，得到限缩后的仿真车间。

24、作为本发明进一步的方案：所述比对同一标识的验证集和输出集，计算损失量的步骤包括：

25、基于同一规则分别对输出集和验证集中的数值进行排序；

26、对排序后的数值进行归一化处理；

27、计算两个归一化处理后的数据集的交叉熵，根据所述交叉熵确定损失量；

28、所述归一化处理方式为：

29、

30、式中，x′为归一化处理后的值，x为待处理集中的原值，xmax为待处理集中的最大值，xmin为待处理集中的最小值；所述待处理集包括输出集和验证集；

31、所述损失量确定过程为：

32、

33、式中，loss为损失量，n为待处理集中的数值数量，y为输出集中归一化处理后的数值，a为验证集中归一化处理后的数值。

34、作为本发明进一步的方案：所述方法还包括：

35、在限缩后的仿真车间中随机选取预设数量的待检车间；

36、查询待检车间中各个组成单元的额定参数，基于额定参数确定风险参数，输入待检车间；

37、实时接收待检车间的报错信息，根据报错信息在待检车间中确定最终车间。

38、本发明技术方案还提供了一种基于需求的工业互联网仿真系统，所述系统包括：

39、仿真车间创建模块，用于接收用户输入的生产需求表，根据所述生产需求表匹配生产组件，基于匹配到的生产组件随机创建预设数量的仿真车间；其中，所述生产需求表含有时间项、产品名称项和级别项；

40、工作参数选取模块，用于查询生产组件的工作参数范围，根据工作参数范围随机选取工作参数；

41、仿真车间限缩模块，用于基于选取到的工作参数构建样本集，根据构建的样本集验证所述仿真车间，并根据验证结果对仿真车间进行限缩。

42、作为本发明进一步的方案：所述仿真车间创建模块包括：

43、间隔确定单元，用于接收用户输入含有顺序的中转产品，以中转产品作为最终成品查询组成产品，循环查询过程，确定间隔单元；

44、需求表生成单元，用于基于间隔单元统计中转产品，得到生产需求表；

45、匹配范围确定单元，用于依次读取中转产品及其相邻的间隔单元，根据中转产品确定组件库，根据所述间隔单元确定匹配范围；

46、组件查询单元，用于基于匹配范围在组件库中遍历查询生产组件，确定生产组件集；当生产组件集为空集时，向人工端发送上报信息，接收人工端下发的生产组件，同步更新生产需求表中的级别项；

47、排列连接单元，用于根据中转产品的顺序在生产组件集中随机选取生产组件，排列连接得到仿真车间。

48、作为本发明进一步的方案：所述工作参数选取模块包括：

49、参数查询单元，用于依次查询生产组件的组成单元，获取各个组成单元的额定参数与历史平均参数；

50、选取区间确定单元，用于根据额定参数和历史平均参数计算波动幅度，基于历史平均参数统计波动幅度，确定每个组成单元的选取区间；

51、数值选取单元，用于在每个选取区间中随机选取一个数值，得到与生产组件对应的数值集；所述数值集的种类数量不小于预设的数值；

52、集合排列单元，用于根据生产组件在仿真车间中的顺序排列数值集，得到集合簇。

53、作为本发明进一步的方案：所述仿真车间限缩模块包括：

54、切分单元，用于读取集合簇，根据级别项对集合簇进行切分，得到含有同一标识的输入集和验证集；

55、输出计算单元，用于将所述输入集输入所述仿真车间，得到同一标识的输出集；

56、损失量计算单元，用于比对同一标识的验证集和输出集，计算损失量；

57、车间标记单元，用于累计损失量并记录计算次数，当计算次数达到预设的次数阈值且累计损失量小于预设的损失量阈值时，标记仿真车间；当累计损失量达到预设的损失量阈值时，读取下一集合簇并循环执行直至集合簇读取完毕；

58、限缩执行单元，用于统计标记的仿真车间，得到限缩后的仿真车间。

59、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明基于管理方上传的需求，自主查询组合生产组件，建立仿真车间，然后，独立的获取每个生产组件在不同场景下的工作参数，基于这些工作参数构建样本集，对仿真车间进行验证，根据验证结果不断地排除不合适的仿真车间，在保证仿真全面度的同时，简化了后续人工分析的待分析量。