一种基于大数据的塑料产品包装管理系统的制作方法

本发明涉及塑料产品包装管理及大数据处理，具体为一种基于大数据的塑料产品包装管理系统。

背景技术：

1、塑料产品包装管理涉及客户订单、材料库存、生产设备状态、物流运输和环境温湿度等多类数据，这些数据分别来自不同的业务系统，数据产生频率、时间粒度和记录格式存在差异。现有管理方式通常将各数据源独立存储，在需要关联客户订单与材料库存、设备状态时，按照订单编号、物料编码或设备编号进行跨库查询，同一时间窗口内的多源数据未形成统一索引。当订单量较大或数据源较多时，跨库关联操作频繁，时间对齐不一致，容易出现读取到的材料库存数据与客户订单数据并非同一时间切片的情况。包装规格参数和材料库存属性之间的匹配多采用固定规格编号或人工经验判断，离散字段匹配难以体现长度、宽度、高度、承重等连续参数之间的邻近关系。部分参数接近但未完全一致的库存材料无法被自动识别为可用资源，部分候选包装方案在进入生产调度后才发现材料属性不满足要求。生产调度通常仅根据设备空闲时间段插入任务，未能与候选包装方案的材料属性可行性判断有效衔接。现有技术在多源数据时间切片索引、包装方案空间坐标表达以及坐标范围相交检测方面存在缺陷，需要解决同一时间切片内多源数据如何紧凑索引和如何对包装规格参数与材料库存属性进行多维范围相交判定并筛选可行包装方案的问题。

技术实现思路

1、针对现有塑料产品包装管理中多源数据关联索引效率低以及包装需求与材料库存属性匹配精度不足的问题，本发明提供一种基于大数据的塑料产品包装管理系统，通过时间切片、位折叠运算和环形存储槽位构建多源数据索引，并将包装规格参数转换为包装方案空间坐标集合，以坐标范围相交判定方式筛选可行包装方案，使包装方案生成、材料库存冲突检测和生产排程记录在统一数据处理框架下完成。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明提供一种基于大数据的塑料产品包装管理系统，包括数据汇聚模块、需求解析模块、冲突检测模块和生产调度模块。数据汇聚模块用于对各数据源的数据流进行时间切片，将同一时间切片内不同数据源的数据记录拼接为字节流，对所述字节流执行位折叠运算得到折叠指纹，将所述折叠指纹映射到环形存储槽位上，生成多源数据索引；需求解析模块用于从所述多源数据索引中提取客户订单数据对应的时间切片，读取包装规格参数，将所述包装规格参数转换为包装方案空间中的坐标集合，并以所述坐标集合为中心生成候选包装方案集；冲突检测模块用于将所述候选包装方案集中每个候选包装方案对应的坐标范围与材料库存数据中的材料属性坐标范围进行相交判定，将相交判定通过的候选包装方案标记为可行包装方案；生产调度模块用于根据生产设备状态数据中的空闲时段，将所述可行包装方案插入生产时序轴的空闲区间中，生成生产排程记录。

3、作为本发明的一个技术方案，所述数据汇聚模块生成多源数据索引的具体方式为：所述数据源包括客户订单数据、材料库存数据、生产设备状态数据、物流运输数据和环境温湿度数据；按照预设的时间窗口对每个数据源的数据流进行切分，得到多个时间切片；为每个时间切片附加数据源标识和时间戳，并将同一时间窗口内的所有时间切片按数据源标识的字典序进行排序；将排序后的时间切片的数据记录拼接成字节流，对所述字节流执行位折叠运算，得到所述折叠指纹；根据所述折叠指纹在环形存储槽位上的映射位置，建立指向所述时间切片的指针，并将所述指针存入所述多源数据索引。优选的，所述字典序为按照数据源名称的字母顺序进行排列，并在排序后为每个时间切片分配一个顺序编号，将所述顺序编号与所述折叠指纹共同作为环形存储槽位的映射键值。该方式能够将多源异构数据在时间维度上统一对齐，并通过环形存储槽位建立高效索引，提高数据定位与关联检索效率。

4、需求解析模块生成候选包装方案集的方式为：从所述时间切片中提取包装规格参数中的长度值、宽度值、高度值、承重值和材质代码；将所述长度值、宽度值、高度值、承重值和材质代码分别映射到包装方案空间的五个坐标轴上，得到初始坐标点；围绕所述初始坐标点在每个坐标轴的正负方向各扩展一个步长，形成包含多个扩展坐标点的坐标集合；将所述坐标集合中的所有坐标点两两组合，每个组合生成一个候选包装方案，得到所述候选包装方案集。优选的，所述步长根据材质代码对应的材料收缩率动态确定，不同材质代码对应不同的步长取值，所述步长取值随材料收缩率的增大而增大，从而使候选方案更贴合材料实际物理特性，兼顾包装尺寸精度与材料形变影响。

5、冲突检测模块进行相交判定的方式为：读取候选包装方案对应的坐标范围，读取材料库存数据中每个材料属性坐标范围的上边界值和下边界值；将所述坐标范围与所述上边界值和下边界值进行比较，判断所述坐标范围是否完全位于所述材料属性坐标范围之内；若完全位于之内，则判定相交通过，并将对应的候选包装方案标记为可行包装方案，否则丢弃该候选包装方案。上述相交判定能够过滤掉超出材料库存属性范围的组合，使可行包装方案在材料供应层面具备可执行性。

6、生产调度模块生成生产排程记录的方式为：从所述生产设备状态数据中提取每台生产设备的空闲时间段，按开始时刻的先后顺序排列，建立生产时序轴；从所述可行包装方案中读取每个方案的生产设备标识和预计生产时长；在所述生产时序轴上查找与所述生产设备标识对应的空闲区间，并判断该空闲区间的长度是否不小于所述预计生产时长；若存在一个长度最小且不小于所述预计生产时长的空闲区间，则将所述可行包装方案放入该空闲区间，并更新所述生产排程记录。通过最小匹配空闲区间选定，可减少设备空闲碎片，提高生产资源利用率。

7、作为本发明的进一步改进，所述系统还包括质量追溯模块，用于采集包装生产过程中每个包装成品的实际包装参数，将所述实际包装参数与对应可行包装方案的标识码组合生成追溯码，并将所述追溯码发送到分布式存储节点；所述质量追溯模块生成追溯码的方式为：对实际包装参数中的每项实际数值进行编码压缩，得到参数编码串；将所述参数编码串与所述可行包装方案的标识码进行拼接，得到拼接字符串；对所述拼接字符串进行循环冗余校验，生成校验码；将所述参数编码串、所述标识码和所述校验码按预定顺序组合为所述追溯码，并将所述追溯码与生产时间戳关联后写入所述分布式存储节点。优选的，所述实际包装参数包括实际长度值、实际宽度值、实际高度值和实际承重值，对每项实际数值进行编码压缩时采用差分编码方式，以所述可行包装方案中的对应标准参数值为基准计算差值并进行存储。该追溯码生成机制在压缩参数数据的同时提供完整性校验，有利于后续质量追溯与异常定位。

8、作为本发明的另一个技术方案，所述系统还包括物流调度模块，用于从所述分布式存储节点获取所述追溯码，根据所述追溯码中的目的地编码和包装尺寸生成装载序列；所述物流调度模块生成装载序列的方式为：从所述追溯码中提取目的地编码、包装尺寸和包装重量；从物流运输数据中读取运输车辆的剩余容积、剩余载重和到达时间窗口；根据所述包装尺寸计算每个包装成品的体积占用值，根据所述包装重量计算每个包装成品的重量占用值；将多个包装成品的体积占用值和重量占用值按照运输车辆的剩余容积和剩余载重进行组合匹配，得到多个装载候选组合；按照运输车辆到达时间窗口的先后顺序对所述多个装载候选组合进行排序，生成所述装载序列。该方式可同步考虑体积和重量约束，并使装载顺序与车辆到达时间相匹配，提高物流装载效率和准时性。

9、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

10、多源数据按照预设时间窗口切分后，将同一时间窗口内不同数据源的数据记录按数据源标识的字典序排序，并拼接为字节流，对字节流执行位折叠运算得到折叠指纹，再将折叠指纹映射到环形存储槽位并建立指向时间切片的指针。该处理方式使分散在不同数据源中的客户订单、材料库存、生产设备状态、物流运输和环境温湿度数据在同一时间窗口内获得紧凑的索引项，折叠指纹以固定长度表示拼接字节流，减少索引存储空间和查找时的字节流比较开销。环形存储槽位上的映射位置将时间切片与折叠指纹对应起来，多源数据的时间对齐查询转化为对索引中映射位置的访问，避免在多个数据库表或消息队列中反复关联，减少因数据源时间不同步导致的索引不一致。时间邻近的时间切片在环形槽位上连续映射，便于在提取客户订单数据对应的时间切片时同时读取相邻时间范围内的关联数据。

11、包装规格参数中的长度值、宽度值、高度值、承重值和材质代码映射到包装方案空间的五个坐标轴，形成初始坐标点，并围绕初始坐标点在每个坐标轴正负方向扩展一个步长，形成坐标集合；步长可根据材质代码对应的材料收缩率动态确定，使候选包装方案范围随材质特性变化。由坐标集合生成的候选包装方案集在冲突检测阶段以坐标范围形式与材料库存数据中的材料属性坐标范围进行相交判定，比较候选方案坐标范围是否完全位于材料属性坐标范围的上边界值和下边界值之内。该方式将离散规格匹配转化为多维坐标空间中的连续范围相交判定，长度、宽度、高度、承重等参数之间的邻近关系能够在坐标轴上保留，避免固定规格编号或人工经验匹配对参数接近但可用的材料库存造成漏判；同时，完全位于材料属性坐标范围之外的候选方案被直接丢弃，减少不可行包装方案进入生产调度。生产调度模块仅对标记为可行的包装方案进行空闲区间匹配，使排程记录与材料库存可行范围相衔接，减少排程阶段因材料属性冲突产生的重复调整。