基于类脑启发的工业制造通用智能决策协同优化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于类脑启发的工业制造通用智能决策协同优化系统，系统包括：实时数据采集与监视控制模块，模拟五官功能，负责采集多模态场景数据、表示场景知识；在线时变场景自适应模块，模拟小脑的功能，根据时变的场景自适应地匹配知识，选择适应场景的模型；离线知识库及模型训练模块，模拟大脑的功能，负责管理模型库、场景知识增强；本地处理及信息反馈模块，模拟肢体的功能，对接企业软件子系统及硬件设备，负责执行模型的操作、表达对决策模型的反馈；数据和信息归一化模块，模拟血液的功能，标准化各个模块的数据接口；通信模块，模拟神经系统，负责标准化通信接口。本发明专利技术使得工业企业间的系统对接和信息交互，推动工业制造的发展。业制造的发展。业制造的发展。

【技术实现步骤摘要】
基于类脑启发的工业制造通用智能决策协同优化系统


[0001]本专利技术属于工业制造优化
，涉及一种基于类脑启发的工业制造通用智能决策协同优化系统。

技术介绍

[0002]自20世纪末以来，众多发达国家便开始布局智能制造系统。美国提出国家制造创新网络 (National Network for Manufacturing Innovation，NNMI)，德国提出工业4.0计划，日本提出 工业价值链，都是在为智能制造提前做出准备。
[0003]人工智能、移动互联网及大数据等计算机科学领域的蓬勃发展为智能制造带来了新的机遇，为工业从自动化向智能化发展提供了条件。人工智能、大数据技术已经被广泛应用在金融分析、自动驾驶、智能机器人等领域上，依托大量数据和先进的模型架构为解决各个领域的难题带来了实质性的突破。但是，目前工业制造智能化的阻碍主要有三点：(1)智能制造缺乏设计框架，工业上没有普遍地将新兴技术如大数据、深度学习等应用到制造环节中；(2) 企业间的数据存储格式、形式不一，数据不开放、不共享，给企业间的交流造成了困难，形成了企业间的信息孤岛，限制了工业制造的智能化；(3)企业内各个部门之间也缺乏协同，单个企业的制造环节的智能平台之间也缺乏沟通，没有上层的系统做统一管理和对接，给工业制造的智能化带来困难。
[0004]一般情况下，各个企业有各自的智能化系统，每个系统实现单一的功能，如监控设备状态、下发生产计划，在一个环节中独立的完成单一任务。现有的智能决策系统一般只完成一种既定的任务，且一般是为企业个性化定制的，这就使企业内、企业间的信息孤岛问题不断加深，智能制造难以享受到大数据技术带来的福利。
[0005]如今在工业制造领域内，如何利用好人工智能，处理好海量工业数据，连接起企业内及企业间的信息，打破工业信息壁垒，消除信息孤岛问题是亟待解决的难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于提供一种基于类脑启发的工业制造通用智能决策协同优化系统，能为工业制造的数字化、网络化、智能化发展提供一套完整的解决方案。
[0007]为达到上述目的，采用的技术方案如下：
[0008]一种基于类脑启发的工业制造通用智能决策协同优化系统，包括实时数据采集与监视控制模块、在线时变场景自适应模块、离线知识库及模型训练模块、本地处理及信息反馈模块、数据和信息归一化模块和通信模块；
[0009]实时数据采集与监视控制模块模拟五官搜集环境信息，用于搜集工业场景的多模态数据，实现多模态数据融合，表达工业场景知识并发送至在线时变场景自适应模块；
[0010]在线时变场景自适应模块模拟小脑根据输入条件快速做出反应，用于接收实时数据采集与监视控制模块发送的场景知识(该部分的功能由接收单元完成)；用于根据场景知识解析得到当前工业所处的环节(该部分的功能由解析单元完成)；用于根据场景知识匹配
模型管理库中的场景，在匹配成功时从模型管理库中提取适应当前场景的工业模型作为当前所处工业环节面临问题的决策模型并同场景知识一起发送至本地处理及信息反馈模块(以达到快速反应的目的，模拟小脑的条件反射，跳过大脑迅速反应)，在匹配失败时将场景知识及解析得到的当前工业所处的环节发送至离线知识库及模型训练模块(该部分的功能由匹配单元完成)；
[0011]离线知识库及模型训练模块模拟大脑功能做出决策，用于存储场景知识、场景知识增强、训练生成并存储管理各类决策模型；离线知识库及模型训练模块包括场景知识库、模型管理库和模型训练模块；
[0012]场景知识库用于接收并存储在线时变场景自适应模块发送的场景知识；
[0013]模型管理库用于接收并存储与在线时变场景自适应模块发送的场景知识对应的本地处理及信息反馈模块选择的最终决策模型；
[0014]模型训练模块包括模型推理组件和人机协同的决策评价组件；模型推理组件用于接收在线时变场景自适应模块发送的场景知识及解析得到的当前工业所处的环节(场景知识只是对生产场景和生产要素的描述，解析出当前所处的环节可以帮助系统更快的选择合适的决策模型，或更快的提取全产业链共享知识中与当前任务有关联的知识、帮助生成新的决策模型)，并基于场景知识及解析得到的当前工业所处的环节推理出多种备选决策模型后同场景知识一起发送至人机协同的决策评价组件；人机协同的决策评价组件用于接收模型推理组件发送的多种备选决策模型和场景知识，并考虑工业场景、专家知识及企业偏好后给备选决策模型评分排序，推荐最优模型作为当前所处工业环节面临问题的决策模型并同场景知识一起发送至本地处理及信息反馈模块；
[0015]本地处理及信息反馈模块模拟四肢执行反应动作，用于通过企业的软件信息平台全程实时监控企业内各要素的状态，并将各要素的状态变动实时反馈至实时数据采集与监视控制模块(本地处理及信息反馈模块的功能在于执行决策的内容，执行过程中会使得生产要素(如物料、设备等要素)的状态(如个数等状态)发生变化，这种变化通常都是数据量上的变化，属于实时数据采集与监视控制模块所搜集的多模态数据的一部分，在要素状态发生变动后，实时数据采集与监视控制模块会更新、采集该要素的状态)；用于接收在线时变场景自适应模块以及离线知识库及模型训练模块发送的决策模型和场景知识并通过企业的软件信息平台执行决策的内容(即分配生产任务、执行生产计划、详细排产调度及负责质量保证)，同时将决策的内容发送至数据和信息归一化模块，决策的内容是将场景知识输入到决策模型后，决策模型的输出；
[0016]数据和信息归一化模块模拟血液传递各类信息，用于规范企业内部的数据格式，接收本地处理及信息反馈模块发送的决策的内容，并将决策的内容中的可用信息转换为知识后存储至模型管理库及全产业链知识图谱中(目的是将每个企业的决策中的信息脱敏、抽取可共享的知识，以促进工业智能制造标准化、网络化)；
[0017]通信模块模拟神经系统连接各个环节，用于标准化通信接口，实现跨平台、跨企业的通信协议；
[0018]本专利技术中数据和信息归一化模块与通信模块共同作用，统一了工业数据的格式、规范了企业间及企业内的数据传输标准，打破了信息壁垒、消除了信息孤岛。
[0019]现有技术无法消除信息孤岛，因为各个企业间数据管理缺乏桥梁，没有统一的数
据格式，导致数据不能互通互联，要解决信息孤岛问题，必须要确保不同企业、不同系统间的数据能够互相传输，本专利技术的系统旨在不同企业的智能平台上层部署，对不同平台的数据做归一化传输，达到建立企业间沟通桥梁的作用。
[0020]作为优选的技术方案：
[0021]如上所述的一种基于类脑启发的工业制造通用智能决策协同优化系统，多模态数据包括各类传感器传递的数字信号(来源包括但不限于光学传感器、热敏传感器、压力传感器、速度传感器、声源传感器)、各类图片视频数据(来源包括但不限于监控图像、监控视频)和文本数据(来源包括但不限于通过语音转换、专家对生产场景的描述)。
[0022]如上所述的一种基于类脑启发的工业制造通用智本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于类脑启发的工业制造通用智能决策协同优化系统，其特征在于，包括实时数据采集与监视控制模块、在线时变场景自适应模块、离线知识库及模型训练模块、本地处理及信息反馈模块、数据和信息归一化模块和通信模块；实时数据采集与监视控制模块用于搜集工业场景的多模态数据，实现多模态数据融合，表达工业场景知识并发送至在线时变场景自适应模块；在线时变场景自适应模块用于接收实时数据采集与监视控制模块发送的场景知识；用于根据场景知识解析得到当前工业所处的环节；用于根据场景知识匹配模型管理库中的场景，在匹配成功时从模型管理库中提取适应当前场景的工业模型作为当前所处工业环节面临问题的决策模型并同场景知识一起发送至本地处理及信息反馈模块，在匹配失败时将场景知识及解析得到的当前工业所处的环节发送至离线知识库及模型训练模块；离线知识库及模型训练模块包括场景知识库、模型管理库和模型训练模块；场景知识库用于接收并存储在线时变场景自适应模块发送的场景知识；模型管理库用于接收并存储与在线时变场景自适应模块发送的场景知识对应的本地处理及信息反馈模块选择的最终决策模型；模型训练模块包括模型推理组件和人机协同的决策评价组件；模型推理组件用于接收在线时变场景自适应模块发送的场景知识及解析得到的当前工业所处的环节，并基于场景知识及解析得到的当前工业所处的环节推理出多种备选决策模型后同场景知识一起发送至人机协同的决策评价组件；人机协同的决策评价组件用于接收模型推理组件发送的多种备选决策模型和场景知识，并考虑工业场景、专家知识及企业偏好后给备选决策模型评分排序，推荐最优模型作为当前所处工业环节面临问题的决策模型并同场景知识一起发送至本地处理及信息反馈模块；本地处理及信息反馈模块用于通过企业的软件信息平台全程实时监控企业内各要素的状态，并将各要素的状态变动实时反馈至实时数据采集与监视控制模块；用于接收在线时变场景自适应模块以及离线知识库及模型训练模块发送的决策模型和场景知识...

【专利技术属性】
技术研发人员：万卫兵，马赛，张德驰，魏郁，李清，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：