基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法技术

本发明专利技术提供了一种基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，针对产品制造过程中生产环境变化带来的工业APP生产参数的调整需求，以工厂操作系统平台和Python语言作为开发环境，将生产环境变化参数定义为环境参数，工业APP的生产参数定义为演化参数，建立环境参数与演化参数间的映射函数关系，利用Python的引用传递进行参数动态配置，并与环境驱动相结合，根据环境参数与演化参数间的映射关系制定工业APP参数在线调整的自适应决策规则，动态更新演化参数，实现在流程工业连续生产过程中对工业APP多个参数的自适应演化。产过程中对工业APP多个参数的自适应演化。产过程中对工业APP多个参数的自适应演化。

【技术实现步骤摘要】
基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法


[0001]本专利技术涉及流程工业智能制造和计算机
，具体但不限于涉及一种基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法。

技术介绍

[0002]在流程工业制造过程中，当生产环境发生变化时，传统工业软件存在环境适应性不强、二次开发量大、实施和维护更新成本过高等缺点。如今，传统工业软件向工业APP转变，可利用工业APP灵活、简单、适应性强等特点实现软件的在线更新演化，以适应生产过程环境变化。工业APP的自适应演化有参数调整和结构调整两种技术途径，相较于结构调整，参数调整更为简单，使用更广泛。一些学者提出了中断模型的参数配置方法和调用模型的参数配置方法，用于工业APP中参数属性值的自适应演化。但对于流程工业的连续生产过程来说，工业APP的自适应演化需要在不停机的状态下进行，现有的这些参数配置方法均未考虑这一需求，且没有考虑环境变化给生产过程带来的变化。流程工业生产过程中所遇到的环境变化主要指生产环境的变化，包括影响产品制造和质量的所有过程因素，它们往往会改变生产过程中影响产品质量的生产参数，不利于制造过程的顺利运行和产品质量，这些生产参数定义为演化参数。因此，为确保制造过程的顺利运行和产品质量，需要对工业APP中的演化参数进行相应的在线调整，使生产过程适应环境的变化。
[0003]有鉴于此，需要提供一种新的方法，以期解决上述至少部分问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的一个或多个问题，本专利技术提出了一种基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，结合流程工业企业难以在不停机的条件下对软件和管控系统进行更新迭代升级的情况，针对生产过程中环境变化带来的APP软件参数调整需求，以工厂操作系统平台和Python语言作为开发环境，利用Python中的引用传递进行参数动态配置，并与环境驱动相结合，根据环境参数与演化参数间的映射关系制定工业APP的自适应决策规则，动态更新演化参数，实现工业APP的自适应演化。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]根据本专利技术的一个方面，一种基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，用于流程工业连续生产过程，包括以下步骤：
[0007]步骤1、根据生产过程中影响产品质量的生产环境变化，确定生产环境变化的指标参数为环境参数，根据环境参数对应的工业APP生产参数的在线更新需求，确定演化参数；
[0008]步骤2、对环境参数、演化参数分别建立对象实例及其相应的对象属性，并对各参数赋予初始值；同时，在线采集生产过程中的环境参数和演化参数的实时数据，并对该实时数据进行数据预处理；所述对象实例是对物理设备、资产、产品、系统、人员或具有属性和业务特性的实体表示，对象属性是对对象实例的属性值、类型等的具体表示；
[0009]步骤3、利用Python开发环境建立环境参数与演化参数之间的映射函数关系，并根
据该映射函数关系制定自适应决策规则，根据参数动态配置要求将演化参数的数据类型定义为列表形式，将自适应决策规则编译成自适应演化算法；具体包括：
[0010]步骤3
‑
1、利用Python的引用传递概念，将环境参数和演化参数以in_data[m][n]列表形式定义，根据环境参数和演化参数的采集顺序读取对应的数据，其中，m代表第m个参数，n代表该参数中的第n个数据，m≥0、n≥0，当n为0时，表示选取该参数的最新数据；
[0011]步骤3
‑
2、根据生产过程中实际工况下的工艺机理对应关系，建立环境参数与演化参数之间的映射函数关系；
[0012]步骤3
‑
3、基于映射函数关系制定自适应决策规则，用于判断不同环境参数下执行何种自适应演化；
[0013]步骤3
‑
4、将环境参数和演化参数以in_data[][]列表形式定义，将自适应决策规则采用Python代码编写成自适应演化算法；
[0014]步骤4、将自适应演化算法在工业APP中作为计算任务发布，并设置自适应演化算法的执行周期，并按照执行周期自动执行自适应演化算法，根据自适应演化算法的结果更新参数；
[0015]步骤5、在工业APP前端显示演化参数的属性名、属性值和演化结果属性值。
[0016]进一步的，本专利技术的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，步骤1中，环境参数{x1,x2,x3,
…
,x
p
}表示生产环境变化的指标参数，所述生产环境是指使产品制造过程偏离正常工况和/或产品质量偏离指标允许要求的所有影响因素，其中，x代表环境变量，p表示环境参数的个数。
[0017]进一步的，本专利技术的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，步骤1中，演化参数{y1,y2,y3,
…
,y
q
}表示当环境参数变化时，为确保产品制造过程和产品质量符合预设要求而需要随环境参数而改变的对应的工业APP生产参数，其中，y代表演化变量，q代表演化参数的个数。
[0018]进一步的，本专利技术的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，步骤2中数据预处理包括去除噪声等外在干扰、替换异常值、填充缺失值。
[0019]进一步的，本专利技术的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，步骤2中，每个环境参数或演化参数包括名称name、别名id、命名空间system以及类型type，所述每个参数的别名id唯一。
[0020]进一步的，本专利技术的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，步骤5中利用每个参数的别名id在工业APP前端通过应用程序编程接口API与工业APP后端进行数据连接，用于工业APP前端与后端的信息交互并将后端的自适应演化结果显示在前端。
[0021]进一步的，本专利技术的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，步骤3
‑
2中环境参数与演化参数之间的映射函数关系为：
[0022]in_data[m][n]＝f(X
i
)，X
i
＝{x1,x2,x3,
…
,x
i
}(1)
[0023]式(1)中，f(X
i
)代表环境变化与演化参数之间对应的映射函数，i代表环境参数个数，m、n随着i的变化而改变；当环境参数X
i
发生变化时，f(X
i
)会输出相应的函数值，并赋给对应的演化参数in_data[m][n]。
[0024]进一步的，本专利技术的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，步骤3
‑
3中自适应决策规则由以下判断语句和分段函数表示：
[0025][0026][0027]式(2)用于判断是否执行自适应演化，其中，当环境参数x在正常范围c与d之间变化时，Su本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，其特征在于，用于流程工业连续生产过程，包括以下步骤：步骤1、根据生产过程中影响产品质量的生产环境变化，确定生产环境变化的指标参数为环境参数，根据环境参数对应的工业APP生产参数的在线更新需求，确定演化参数；步骤2、对环境参数、演化参数分别建立对象实例及其相应的对象属性，并对各参数赋予初始值；同时，在线采集生产过程中的环境参数和演化参数的实时数据，并对该实时数据进行数据预处理；步骤3、利用Python开发环境建立环境参数与演化参数之间的映射函数关系，并根据该映射函数关系制定自适应决策规则，根据参数动态配置要求将演化参数的数据类型定义为列表形式，将自适应决策规则编译成自适应演化算法；具体包括：步骤3
‑
1、利用Python的引用传递概念，将环境参数和演化参数以in_data[m][n]列表形式定义，根据环境参数和演化参数的采集顺序读取对应的数据，其中，m代表第m个参数，n代表该参数中的第n个数据，m≥0、n≥0，当n为0时，表示选取该参数的最新数据；步骤3
‑
2、根据生产过程中实际工况下的工艺机理对应关系，建立环境参数与演化参数之间的映射函数关系；步骤3
‑
3、基于上述映射函数关系制定自适应决策规则，用于判断不同环境参数下执行何种自适应演化；步骤3
‑
4、将环境参数和演化参数以in_data[][]列表形式定义，将自适应决策规则采用Python代码编写成自适应演化算法；步骤4、将自适应演化算法在工业APP中作为计算任务发布，设置自适应演化算法的执行周期，并按照执行周期自动执行自适应演化算法，根据自适应演化算法的结果更新参数；步骤5、在工业APP前端显示演化参数的属性名、属性值和演化结果属性值。2.根据权利要求1所述的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，其特征在于，步骤1中，环境参数{x1,x2,x3,
…
,x
p
}表示生产环境变化的指标参数，所述生产环境是指使产品制造过程偏离正常工况和/或产品质量偏离指标允许要求的所有影响因素，其中，x代表环境变量，p表示环境参数的个数。3.根据权利要求1所述的基于参数动态配置和环境驱动的工业APP自适应演化方法，其特征在于，步骤1中，演化参数{y1,y2,y...

【专利技术属性】
技术研发人员：张登峰，胡琳，张水波，赵寿冬，张泉灵，王村松，薄翠梅，李俊，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：