一种中小企业全流程数字化运营管理系统的制作方法

本发明涉及数字化运营管理，具体地说，涉及一种中小企业全流程数字化运营管理系统。

背景技术：

1、中小制造企业在日常运营中经常面临客户紧急插单、设备突发故障、供应商物料断供等异常事件的冲击，这些事件一旦发生，企业必须迅速调整原有的采购、生产、库存和交付计划，形成新的可执行运营方案。然而，中小企业的竞争优势恰在于其灵活应变能力，若无法快速生成可行的调整方案，便面临丢单或生产停滞。

2、目前行业内已有部分技术方案试图解决该问题，一种方案采用数字孪生结合深度强化学习，构建工厂数字孪生体并集成设备传感器与erp、mes等系统数据，利用深度强化学习模型以数字孪生体为交互环境进行试错学习，输出动态调度策略；另一种方案采用微服务架构，将流程行业的运行流程拆分为多个环节并封装为独立容器化微服务，通过语义识别算法分析检测需求，生成检测任务发送至消息队列，再从预置的微服务集合中按匹配度选择微服务和引擎组合，实现异常预警和策略生成。

3、上述方案仍存在两个尚未解决的技术问题；其一，方案生成的自动化程度与物理可行性保障相互脱节。以数字孪生结合深度强化学习的方案为例，其约束求解模块定位于ai决策之后，仅对ai输出的策略进行事后可行性校验和工序分解，本质上先决策、后校验；ai输出的调度策略可能因模型训练不充分或环境表征不完整而违反车间物理约束，约束求解模块只能被动接受并拆解ai输出，无法从源头上保证方案的物理可行性；其二，工业机理模型与运行时流程编排决策相分离；以微服务架构加机理模型的方案为例，其工业机理模型仅用于生成离线仿真训练数据，在系统运行时面对异常事件完全不参与决策。系统对微服务的选择和组合本质上是从预设固定模板中择优组合，无法根据当前真实的设备状态、物料库存和工序约束，在运行时动态生成此前可能从未定义过的全新任务执行方案。

4、因此，提出一种中小企业全流程数字化运营管理系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种中小企业全流程数字化运营管理系统，以解决现有技术在面对中小制造企业因异常事件触发的运营流程调整需求时，存在的流程方案生成自动化程度与物理可行性保障相互脱节，以及工业机理模型与运行时流程编排决策相分离的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种中小企业全流程数字化运营管理系统，包括：

3、消息通道，用于接收和转发系统内的业务事件数据；

4、工业约束规则库，用于存储多个以独立服务单元部署的工业约束规则，每个工业约束规则对外提供查询接口，用于判断给定的工序时间、设备产能或物料条件是否满足该规则；所述工业约束规则至少包括设备产能限制规则、物料转化关系规则和工艺顺序限制规则；

5、异常事件处理器，与所述消息通道连接，用于持续监听所述消息通道中的事件，当监听到符合预设异常事件特征的事件时，从所述消息通道获取当前所有在制订单的工序进度、各设备的占用状态和各物料的库存量作为当前状态，并根据所述异常事件特征所对应的业务处理目标确定期望状态，生成包含所述当前状态、所述期望状态和异常类型标记的异常处理请求，并将该异常处理请求发送至所述消息通道；

6、流程方案求解器，与所述消息通道连接，用于获取所述异常处理请求，根据其中的异常类型标记选择相关工业约束规则，以所述当前状态为起点、以所述期望状态为终点，通过迭代分配任务时间和占用资源并对各任务进行约束检验的方式，找出至少一组满足所选全部工业约束规则的任务执行方案，每个任务执行方案为由多个任务节点构成的有向无环图，图中每个任务节点包含执行时间窗口、资源要求和前后衔接关系；

7、执行方案选择器，与所述流程方案求解器连接，用于从求解出的任务执行方案中，根据预设的多项评价指标和权重值选出最佳执行方案，根据系统中已注册的微服务实例清单将所述最佳执行方案中的各任务节点转换为具体微服务的调用序列，并通过统一的接口网关将所述调用序列下发给对应的业务执行子系统；

8、执行偏差监控模块，用于监测已下发微服务调用序列的执行进度，当发现实际执行进度与预期进度的偏差超过阈值时，生成偏差报告发送至所述消息通道；所述异常事件处理器还用于监听所述消息通道中的偏差报告，获取最新的当前状态，并结合原期望状态或人工调整后的期望状态生成新的异常处理请求，以触发新一轮的求解与下发。

9、作为本技术方案的进一步改进，所述流程方案求解器根据异常类型标记选择相关工业约束规则，具体为：异常类型标记包含紧急插单、设备故障、物料短缺；当标记为紧急插单时，所选择的工业约束规则至少包括设备产能限制规则和工艺顺序限制规则；当标记为设备故障时，所选择的工业约束规则至少包括设备产能限制规则中涉及故障设备的规则子集；当标记为物料短缺时，所选择的工业约束规则至少包括物料转化关系规则。

10、作为本技术方案的进一步改进，所述流程方案求解器通过迭代分配任务时间和占用资源并对各任务进行约束检验的方式找出任务执行方案，具体为：将待排产订单的任务、可用设备和物料作为变量，逐步为每个变量分配时间片和资源，每次分配后立即调用所选择工业约束规则的查询接口检验是否违反约束；若导致无合法值则放弃当前分配并回溯至冲突来源变量重新分配，直至所有任务均获得满足全部约束的时间窗口和资源分配。

11、作为本技术方案的进一步改进，所述流程方案求解器在生成多组不同的任务执行方案时，在第一组方案获得后，将该方案中每个任务所分配的具体资源组合转换为一个编码，并在后续求解中增加与已有方案编码的差异度约束，以产生互不相同的备选方案。

12、作为本技术方案的进一步改进，所述执行方案选择器从求解出的任务执行方案中选出最佳执行方案，具体包括：计算每个方案的预计订单准时交付比例、因调整产生的额外成本数值和设备产能利用比例；按照综合得分=权重1×准时交付比例+权重2×(1/额外成本)+权重3×产能利用比例的公式计算得分，得分最高者被选为最佳执行方案；所述权重1、权重2、权重3由系统管理者通过配置界面动态设定并动态生效。

13、作为本技术方案的进一步改进，还包括工业约束规则更新单元，用于：每日定时从制造执行系统获取前一日的设备实际产出数量和订单实际完成时间，计算设备产能限制规则中设定参数与实际数据的偏差率，当连续若干日偏差率的平均值超过设定值时，基于平均值对设备产能限制规则中的设定参数进行修正并记录调整日志；并在接收到设备维修验收、工程变更生效、新设备启用或设备报废通知时，立即更新或移除对应的工业约束规则。

14、作为本技术方案的进一步改进，所述工业约束规则库中的每个工业约束规则采用公共规则框架与企业专用参数值的方式构建，所述公共规则框架定义某类约束的通用判断逻辑和查询接口格式，存储于系统公共层；所述企业专用参数值为每家中小企业分别存储一项独立的参数记录；所述工业约束规则以容器化的微服务形式运行。

15、作为本技术方案的进一步改进，所述系统中已注册的微服务实例清单由多个原子化业务功能微服务在启动时主动上报形成，所述原子化业务功能微服务包括：企业资源计划类微服务、制造执行类微服务和仓储管理类微服务；上报的信息包括服务名称、功能说明、接口地址和运行状态检查地址。

16、作为本技术方案的进一步改进，所述执行偏差监控模块中用于判断偏差的阈值由系统根据各任务的历史平均执行时长和设定的可容忍偏差幅度自动计算，并随着执行数据的积累动态更新；所述历史平均执行时长从所述消息通道或制造执行类微服务获取。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果：

18、1.该中小企业全流程数字化运营管理系统中，通过将工业约束规则库作为流程方案求解器的前置约束源，流程方案求解器在生成任务执行方案的过程中，每为任务分配一次时间片和资源，就立即调用工业约束规则的查询接口进行约束检验，违反约束则回溯重新分配，这种边生成、边检验的方式，使得约束检验从现有技术中的事后校验环节前移至方案生成的核心过程中，保证了生成的每一组任务执行方案都满足设备产能、物料转化和工艺顺序等物理约束，解决了方案生成自动化与物理可行性不同步的技术问题。

19、2.该中小企业全流程数字化运营管理系统中，通过将工业约束规则以独立服务单元形式部署，对外提供标准化的查询接口，流程方案求解器在运行时根据异常事件的类型标记，动态选择和加载相关的工业约束规则，调用其查询接口完成约束检验，等于将工业约束规则作为运行时决策的核心判据来源，区别于现有技术中机理模型仅用于离线训练的情况，实现了工业约束规则在系统运行态的直接参与和实时调用，解决了工业机理模型与运行时流程编排决策相分离的技术问题。

20、3.该中小企业全流程数字化运营管理系统中，当执行偏差监控模块检测到实际执行进度偏离预期时，生成偏差报告经由消息通道送达异常事件处理器，异常事件处理器重新拉取最新的车间状态，结合原期望状态或人工调整后的期望状态生成新的异常处理请求，再次触发流程方案求解器进行求解，这一闭环机制使得系统在方案执行过程中能够持续感知执行偏差并自动启动修正，提升了系统对复杂多变生产环境的持续适应能力。