分散式虚实整合系统技术方案

本公开提供一种分散式虚实整合系统，包括管理单元以及多个部件。管理单元包括根弹性管理器，用于监控该分散式虚实整合系统。多个部件位于实体空间，且连接于根弹性管理器。根弹性管理器包括一根协定以及一子协定产生器。子协定产生器是架构于将根协定分解为多个子协定且将多个子协定分别分配至多个部件。多个部件的每一部件包括至少一观察器，架构于监控各别部件的至少一个特性是否违反对应的子协定，其中，于分散式虚实整合系统运行时，当多个子协定中的一子协定违反时，根弹性管理器发出一警示。警示。警示。

【技术实现步骤摘要】
分散式虚实整合系统


[0001]本公开涉及一种虚实整合系统，特别涉及一种分散式虚实整合系统，其以弹性管理器实现监控架构。

技术介绍

[0002]虚实整合系统(Cyber-Physical System,CPS)是“工业4.0”的关键技术，也是目前的热门议题。它通过电脑及感测器等，并运用新一代网络技术以联结各种设备、机器及数字系统，通过它们之间的沟通与相互作用，以整合网络与实体为一智能系统。
[0003]随着虚实整合系统应用于工业生产线的规模不断扩大，让虚实整合系统在任何操作条件下皆可保持稳定便极具挑战性，其中如何减少停机时间，并提高故障恢复能力，便成为虚实整合系统设计的一个关键问题。此外，虚实整合系统的快速演变导致系统复杂性显著增加，这进一步带来了在设计和执行过程中满足所有系统要求的新挑战。例如，传统上为了避免生产线停机，训练有素的工程师需要调整各种参数，此过程非常耗费时间，且需要执行很长的时间，甚至数个月。然而，制造商现在面临着越来越短的产品生命周期，使得生产线需要定期或频繁地变更，一旦生产线变更则需要新的方法来处理故障，换言之，需要定期或频繁地调整处理故障的方法，因此无法满足产品与生产线快速变化的需求。
[0004]为了提高虚实整合系统的容错能力和弹性，虚实整合系统通常使用非功能性特性(Non-Functional Properties,NFP)来评估系统的性能，其中非功能性特性是用来评估虚实整合系统可以提供的服务品质(Quality of Service,Qos)的特定要求。例如，执行延迟(execution latency)是虚实整合系统中非常关键的非功能性特性，因为系统经常被要求在一定时间内完成任务。为此，传统虚实整合系统存在名为根协定的集中式契约，以通过集中式契约而以集中的方式监控虚实整合系统中所有部件(component)的非功能性特性。
[0005]然而在传统虚实整合系统中，若该虚实整合系统属于较大规模且具有大量的部件时，由于传统虚实整合系统是利用集中的方式监控所有部件，因此当有任一部件违反名为根协定的集中式契约时，传统虚实整合系统仅能判别出有故障问题存在，却无法迅速识别出故障源。
[0006]为了解决上述传统虚实整合系统利用集中的方式监控所有部件所面临的问题，目前有部分研究开始朝向让虚实整合系统改为以分散方式监控所有部件，然而采用分散式监控可能使虚实整合系统对于干扰或不确定性因素过于敏感而发生误报，使得虚实整合系统可能因误报而影响系统的整个运行过程。
[0007]此外，由于虚实整合系统的部件数量众多，为了实现对大型虚实整合系统的分散式监控，除了需要建构有效的基于协定的层次架构之外，如何分解根协定并优化子协定也是待解决的问题。再则，若分解根协定并采用手动优化子协定，则将因部件数量众多而导致耗时等问题。
[0008]有鉴于此，实有需要发展一种分散式虚实整合系统，其以弹性管理器实现监控架构，从而解决现有技术所面临的问题。

技术实现思路

[0009]本公开的目的在于提供一种分散式虚实整合系统，其以弹性管理器实现监控架构。其中，弹性管理器为自动化产生。本公开具有弹性管理器的分散式虚实整合系统可以准确、稳健且实时地实现对故障部件的检测与警示，减少停机时间，且可较快速地提供故障恢复的解决方案。本公开具有弹性管理器的分散式虚实整合系统具有容错能力与弹性，利用对各部件的非功能性特性的监控，可减少部件故障的误判，避免因误判而影响系统整体运行。此外，本公开的分散式虚实整合系统为可规模化(scalable)且适用于大规模。
[0010]本公开的另一目的在于提供一种自动化技术以实现一分散式虚实整合系统，其以弹性管理器实现监控架构。利用弹性地管理分散式监控架构以监控部件故障，可减少各部件与管理单元间的通信负担与成本。此外，本公开的具有弹性管理器的分散式虚实整合系统利用展开技术与分层技术实现分散监控架构，其中展开技术与分层技术是将根协定分解为子协定，并分派子协定至对应的部件，或将子协定进一步优化，借此可避免因虚实整合系统的部件过多所造成的作业耗时问题。
[0011]根据本公开的构想，本公开提供一种分散式虚实整合系统，包括一管理单元以及多个部件。管理单元包括根弹性管理器，用于监控分散式虚实整合系统的至少一个特性。多个部件位于实体空间，且连接于根弹性管理器。根弹性管理器包括根协定以及子协定产生器。子协定产生器是架构于将根协定分解为多个子协定且将多个子协定分别分配至多个部件。其中，多个部件的每一部件包括至少一观察器，架构于监控各别部件的至少一个特性是否违反对应的子协定，其中，于分散式虚实整合系统运行时，当多个子协定中的一子协定违反时，根弹性管理器发出一警示。
附图说明
[0012]图1为本公开第一实施例的分散式虚实整合系统的架构示意图。
[0013]图2是显示将根协定分解展开为多个子协定并分派至对应部件的示意图。
[0014]图3为本公开第二实施例的分散式虚实整合系统的架构示意图。
[0015]图4为本公开第三实施例的分散式虚实整合系统的架构示意图。
[0016]图5为本公开的一实施例的虚实整合系统的一示范测示平台的架构示意图。
[0017]图6是显示图5的测示平台的结构与操作流程。
[0018]图7是本公开虚实整合系统的一实施例的测试平台的弹性管理架构示意图。
[0019]图8是显示基于图7的弹性管理架构的部件特性与优化的示意图。
[0020]符号说明
[0021]1、4、7：虚实整合系统
[0022]2、5、5a：管理单元
[0023]21、51：根弹性管理器
[0024]22、52、100a：子协定产生器
[0025]23、53、31、62、101a、102a、103a：观察器
[0026]3、6、6a：部件
[0027]4a：次系统
[0028]61、101、102、103：弹性管理器
[0029]Cr：根协定
[0030]Csub、Csub
(CP)
、Csub
(BS)
、Csub
(EC)
：子协定
[0031]S1：故障信息
[0032]S2：更新参数
[0033]9：测试平台
[0034]LS1：第一光感测器
[0035]LS2：第二光感测器
[0036]91：传送带
[0037]92：弹射器
[0038]93：容收器
[0039]94：代币
[0040]MC：马达控制器
[0041]PC：步数计数器
[0042]CP：色彩处理器
[0043]BS：容收器选择器
[0044]EC：弹射器控制器
[0045]CVcp：标注色彩信号
[0046]SC
BS
：步数信号
[0047]E
BS
：弹射器号码信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分散式虚实整合系统，包括：一管理单元，包括一根弹性管理器，用于监控该分散式虚实整合系统的至少一个特性；以及多个部件，位于一实体空间，且连接于该根弹性管理器；其中，该根弹性管理器包括：一根协定；以及一子协定产生器，架构于将该根协定分解为多个子协定且将所述多个子协定分别分配至所述多个部件，其中，所述多个部件的每一部件包括至少一观察器，架构于监控各个部件的至少一个特性是否违反对应的子协定，其中，于该分散式虚实整合系统运行时，当所述多个子协定中的一子协定违反时，该根弹性管理器发出一警示。2.根据权利要求1所述的分散式虚实整合系统，其中该分散式虚实整合系统的该至少一个特性及各个部件的该至少一特性是非功能性特性。3.根据权利要求2所述的分散式虚实整合系统，其中该观察器架构于判断对应的该部件的该非功能性特性是否违反对应的该子协定。4.根据权利要求2所述的分散式虚实整合系统，其中所述多个子协定基于所述多个部件的各别的该非功能性特性而精化。5.根据权利要求2所述的分散式虚实整合系统，其中该根弹性管理器还包括一观察器，该观察器架构于判断该分散式虚实整合系统的一整体非功能性特性是否违反该根协定。6.根据权利要求1所述的分散式虚实整合系统，其中该子协定产生器包含至少一演算法，且一非功能性方程式以及一依赖关系图作为该至少一演算法的两个输入。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志恒，黄俊贤，欧马，
申请(专利权)人：台达电子国际新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：