一种工业互联网信息交换方法与流程

1.本发明涉及一种工业互联网信息交换模型的实现方法。利用计算机程序实现多源异构信息系统间的信息交换语义的统一，为了达成统一的语义规范，采用标准报文数据结构强制约束源系统的信息交换，使工业互联网两端的it系统、ot系统间交换信息对称，解决工业互联网企业全要素、全价值链、全产业链在信息维度的标准化表达，支撑企业在工业互联网环境下通过信息交换模型实现互联互通、互操作，属于信息技术领域。


背景技术：

2.制造企业在建设信息化、提高生产效率的同时，发现信息化与工业化的融合变得非常困难，而信息物理系统中对象之间异构的信息交换是普遍存在的。不同行业领域组织由于业务发展需要或者工作性质的不同，根据业务需求研发的功能模块，存在不同的接口或者不同的信息数据格式，首先接口的不同导致信息传递受阻，其次信息交换的内容以不同格式呈现，因此难以复用，造成“信息孤岛”和“万国语言”的问题，是工业互联网前进发展道路上的拦路虎。
3.现阶段，企业内部it系统、ot系统之间的信息交换，是根据业务需求为导向，使用点对点定制开发接口形式，实现相互之间的数据交换，随着企业不断发展壮大，信息化作为企业发展推进的支柱力量，其建设的步伐在不断的加快，在这过程中系统集成会占用大量的it部门管理者的时间和精力，重复开发的接口多，接口难以重用，集成沟通和改动成本高，变更涉及的影响范围广，其信息交换本身管理难度大，没有合理且统一规范和标准，所以企业it系统的维护成本随接口数量增加而急剧增加，且运维阶段产生的问题难以定位，同时还会引起相关接口的联代调整。
4.工业互联网信息交换模型，针对工业互联网全要素、全价值链、全产业链在信息交换标准化的需求，通过定义统一的信息交换描述形式，使工业互联网信息交换模型可以实现信息的标准化传递，为了解决企业内部it系统、ot系统之间的信息交换，数据共享服务难以实现统一集成的问题，提供工业互联网信息交换模型及实现方法，实现多源异构系统间的互联互通、互操作。从工业互联网的多源异构系统信息交换来看，在企业内部的信息往往来源于不同的工业设备、软硬件平台、操作系统、网络环境等，实现多源异构it系统、ot系统间的信息交换提供解决方案。


技术实现要素：

5.本发明通过提出工业互联网信息交换方法，所述信息交换方法通过标准报文结构实现对规范信息交换的语义翻译和解析，用于发送端与接收端之间在共同语言环境下，通过标准的语义翻译和解析逻辑完成信息的交换处理，如图1所示，解决了复杂制造过程中的制造信息语义差异性描述难题。包括通过以下步骤来实现：
6.a.构建信息交换语义环。
7.b.完成信息交换模型构建、模型接入、模型语义信息收集、模型语义系统负载率预
测、信息域和业务域属性参数构建等功能单元的具体实施。
8.所述步骤a特征为：所述信息交换方法通过标准报文结构实现对规范信息交换的语义翻译和解析，用于发送端与接收端之间在共同语言环境下，通过标准的语义翻译和解析逻辑完成信息的交换处理。
9.所述步骤a特征为：所述信息交换模型的构建，通过模型信息、模型接入、模型语义信息收集、模型语义系统负载率预测、信息域和业务域属性参数构建完成，所述信息交换语义环由语义、语境、语法组成，信息交换语义环为用于工业互联网通讯接口提供的原始报文中差异性的信息建模，以下简称语义环，通过标准的语义结构描述实现原始报文封装，其解决了语义差异性描述难题；信息域为由服务性功能描述组成，其包括基本信息、服务质量信息和实时状态信息；业务域为业务实现能力的描述方式，其包括标识、实体类和属性；信息交换语义环包含信息域和业务域，信息域由服务功能单元或单元集合组成，业务域由若干业务功能单元组成，业务功能包含标识、实体类和属性；信息交换语义环用于对it系统、ot系统业务功能构建信息交换模型，其模型信息包括如下：
10.①
header：用于包裹信息域的语句块；
11.②
message id：描述单个服务化接口的唯一识别码；
12.③
source object id：提供服务的源系统或ot系统的标识；
13.④
serial num：操作流水记录的标识；
14.⑤
router：服务提供方提供的路径选择信息；
15.⑥
protocol：接口使用的协议类型及对应的协议适配器；
16.⑦
target object id：服务提供方服务的对象系统标识；
17.⑧
service id：服务提供方提供的服务标识；
18.⑨
authentication：接口的访问许可权限、黑白名单、数字签证和用户秘钥；
19.⑩
body：用来包裹封装业务域的语句块；
20.command：操作业务行为指令，包括：增、删、改、查；
21.request：请求信息的语句块；
22.data：隶属于下封装的请求参数；
23.page：分页信息；
24.where：查询条件；
25.response：响应信息的语句块；
26.code：服务提供方返回的响应状态码；
27.message：服务提供方返回的响应说明信息；
28.data：隶属于下的服务提供方返回的数据结果集信息。
29.所述步骤a特征为：所述信息交换语义环，当其用于进行其它实体类引用时，实体类包含类别、属性和方法信息，根据场景需求构建信息交换模型，满足端到端企业内部it系统、ot系统的信息交换；在工业互联网体系架构中，信息交换模型位于边缘层(生产线设备与网关间的信息交换层)、企业层(企业内部办公线信息系统间的信息交换层)和产业链层
(企业内外部信息系统间的信息交换层)，其包括基础信息模型库、ot系统模型库、产线模型库、企业模型库和行业模型库，其中，基础信息模型库用于支撑边缘层、企业层和产业链层，提供基础框架及建模规范，如图2所示。
30.所述步骤b特征为：所述模型接入，其过程如图3所示，首先，其在系统制造服务封装的基础上，以松耦合的方式对各类制造资源的服务进行描述和部署，将业务功能接入并发布至服务中台；然后，按照信息交换模型的语义要求汇聚模型信息，模型信息组成元素为《message id》、《source object id》和《serial num》；信息域用于描述服务地址相关信息，其由《router》和《protocol》两部分组成；其次，为满足各类生产设备服务信息在制造过程中的互通和共享，并扩展相应的制造服务结构信息功能模板，将设备相关静/动态信息、实时感知、统计计算后的增值信息写入信息模板的节点中，最后通过对信息节点的接入能力与远程制造服务的调用能力联合规划，提升各制造信息承载平台间的资源管理与协作能力；制造信息承载平台的制造服务封装用于将生产设备的制造能力以及所能提供的各类服务封装为标准化输入/输出，且对服务过程提供透明化支撑能力。
31.所述步骤b特征为：所述信息交换模型，其用于对海量办公资源和生产资源进行优化配置并按需提供参考信息，采用xml或json对it系统、ot系统制造能力进行描述。如图4所示，工业互联网信息交换模型包含基本信息、服务质量信息、实时状态信息和服务能力信息。信息交换模型为参数化语义模型，其通过采用信息交换模型基本框架进行构建，并对交换信息中的语义共性进行抽象，将复用的共性参数进行采集并分类，然后按照相应语义参数的共性规范设计，并对异构协议适配转换、安全控制访问鉴权模型内容进行规划，其中json为，基本信息是对生产业务处理能力描述的基础部分，它为制造服务的使用和虚拟服务目录资源管理提供相关的基本信息，并通过对服务功能的组合配置自适应联动实现对制造服务的快速高效地定位。系统服务的基础信息包括系统名称、系统类型、系统的标识、系统的应用管理归属信息，系统的基础设备信息包括开发厂商、购置日期；
32.服务质量信息用于描述接口调用的执行质量以及服务请求方对其服务水平的评价，在业务服务配置过程中，通过接口完成的服务质量作为评价指标，完成对业务接口的初步筛选，从而提高业务功能服务的配置效率和水平，接口调用的服务质量包含：服务调用合格率、服务响应时长、服务异常、服务请求方对服务的满意度、累计的服务调用次数、服务的交易次数、服务执行效率、服务完成率、服务容错率、服务恢复率和服务重发次数；
33.实时状态信息为服务提供方优化配置提供准确的信息依据和实时数据信息支持，从而提高服务接口优化配置，用于服务请求方实现透明信息交互和共享，实时状态信息包括：任务队列信息、计划响应时间、计划调用次数、调用信息、服务的实时进度、操作系统负荷、服务接口的状态信息；操作系统负载类别包括负载量较小、趋于饱和/近饱和/饱和状态；服务接口的状态信息包括：正常工作、暂停、升级；
34.服务能力信息是服务接口的业务能力描述的核心部分，在业务服务的配置过程中，首先要根据业务要求对其能力进行经验判断，判断其是否满足业务任务的能力需求，从而实现业务服务的高效和敏捷配置；业务方法包括：物料处理、仓库盘存、产线管理、工序管理、工艺路线自适应、bom数据对照、设计变更、成品报废、成品下线操作。
35.所述步骤b特征为：所述模型语义信息收集的数据存储结构，其由服务信息表、基本信息表、服务质量信息表、实时状态信息表和服务能力信息表构成，如图5所示。
36.其收集的语义信息数据存储表清单如表1所示。
37.表1语义信息数据存储表清单
38.表名说明sys_service_info_t服务信息表sys_service_basic_t基本信息表sys_service_quality_t服务质量信息表sys_service_stat_t实时状态信息表sys_service_ability_t服务能力信息表
39.数据存储数据结构字段类型如表2所示，其中varchar字段类型为可变长度字符串，取值范围为1至8,000个字符；datetime字段类型为长日期类型，如：“2020-05-20 11:59:59”。
40.表2现使用的数据结构字段类型清单
41.类型名说明varchar可变长度字符串类型datetime长日期类型
42.服务信息表：用于存储服务的信息，其中“唯一标识”字段为主键，通过字段“系统标识”外键与基本信息表关联，存储与服务相关的名称、版本、协议和状态数据，如表3所示，唯一标识的字段为srv_id，类型为varchar；系统标识的字段sys_id，类型为varchar；服务名称的字段srv_name，类型为varchar；服务编号的字段srv_code，类型为varchar；服务状态的字段srv_status，类型为varchar；服务协议的字段srv_protocal，类型为varchar；服务版本的字段srv_version，类型为varchar；服务授权的字段srv_auth，类型为varchar；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
43.表3服务信息表
[0044][0045]
基本信息表：用于存储提供服务的系统信息，其中“唯一标识”字段为主键，存储系统类别、名称、编号和状态数据，如表4所示，唯一标识的字段为basic_id，类型为varchar；
系统名称的字段sys_name，类型为varchar；系统编号的字段sys_code，类型为varchar；系统类型的字段sys_type，类型为varchar；系统状态的字段sys_status，类型为varchar；系统位置的字段sys_site，类型为varchar；系统部门的字段sys_dept，类型为varchar；系统厂商的字段sys_prod，类型为varchar；系统监管的字段sys_user，类型为varchar；购买时间的字段sys_buy_time，类型为datetime；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0046]
表4基本信息表
[0047][0048]
服务质量信息表：用于存储服务调用后执行的质量信息，其中“唯一标识”字段为主键，通过字段“服务标识”外键与服务信息表关联，存储与质量相关的数据，如表5所示，唯一标识的字段为quality_id，类型为varchar；服务标识的字段srv_id，类型为varchar；服务状态的字段srv_status，类型为varchar；系统类型的字段sys_type，类型为varchar；系统状态的字段sys_status，类型为varchar；响应时长的字段srv_res_cycle，类型为varchar；异常编码的字段srv_fault_code，类型为varchar；异常描述的字段srv_fault_desc，类型为varchar；服务评定的字段srv_assessment，类型为varchar；处理监管的字段srv_dis_user，类型为varchar；处理方法的字段srv_dis_method，类型为varchar；处理状态的字段srv_dis_status，类型为varchar；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0049]
表5服务质量信息表
[0050]
[0051][0052]
实时状态信息表：用于存储服务执行过程中的状态和提供系统的状态信息，其中“唯一标识”字段为主键，通过字段“服务标识”外键与服务信息表关联，存储信息包含服务执行的跟踪状态和系统性能指标数据，如表6所示，唯一标识的字段为stat_id，类型为varchar；服务标识的字段srv_id，类型为varchar；流水标识的字段srv_serial_num，类型为varchar；任务编号的字段srv_task_code，类型为varchar；计划时长的字段srv_plan_cycle，类型为varchar；执行进度的字段srv_progress，类型为varchar；系统负荷的字段srv_sys_load，类型为varchar；服务状态的字段srv_status，类型为varchar；日志时间的字段srv_log_time，类型为datetime；日志描述的字段srv_log_desc，类型为varchar；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0053]
表6实时状态信息表
[0054][0055]
服务能力信息表：用于存储服务提供的业务能力信息，其中“唯一标识”字段为主键，通过字段“服务标识”外键与服务信息表关联，负责存储调用业务的详细信息数据，其包括业务相关的输入、输出参数，响应状态和描述数据，如表7所示，唯一标识的字段为ability_id，类型为varchar；服务标识的字段srv_id，类型为varchar；能力名称的字段srv_ability_name，类型为varchar；能力描述的字段srv_ability_desc，类型为varchar；指令参数的字段srv_command，类型为varchar；输入参数的字段srv_params，类型为
varchar；响应编码的字段srv_res_code，类型为varchar；输出参数的字段srv_answer，类型为varchar；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0056]
表7服务能力信息表
[0057][0058]
服务信息表分别与服务质量信息表和实时状态信息表之间为一对多的关联关系，而基本信息表与服务信息表之间存在一对多的关联关系，其中服务能力信息表与服务信息表之间是一对一的关联关系。
[0059]
所述步骤b特征为：所述信息交换模型为参数化语义模型，首先按照信息交换模型基本框架来构建，对交换信息中的语义共性进行抽象，分离出共性参数，并基于此设计相应的参数语义标准，然后针对异构协议适配转换，安全控制访问鉴权的功能模型内容进行规划；信息交换模型由信息域和业务域构成，采用基于json或xml结构作为标准语法数据格式，如图6和图7所示。
[0060]
所述步骤b特征为：所述模型语义系统负载率预测根据模型的语义信息，对服务提供方在原有接口基础上，结合负载率预测服务实现用于服务调用的任务负荷状态展示，并通过监听获取任务动态执行进度，对正在被调用的服务完成响应时间进行动态预测，结合完成响应时间的预测数学模型为服务中台的接入系统资源优化配置提供支撑；系统负载率预测吞吐量由三个重要参数组成，分别为：每秒完成的最大事务数量tps、并发数、响应时间，负载率预测服务为监控系统在当前时间范围内的任务负荷；
[0061]
tps：每秒钟完成的最大事务数量，特指在服务器恒定环境下处理负载率的计算资源，用符号s
max
表示；
[0062]
并发数：系统同时接收请求的事务数,在以秒为单位的周期内，发起的请求数量，用符号n表示；
[0063]
响应时间：服务请求方发起请求到接收响应结果所等待的时间周期，用符号t表示。
[0064]
系统负载率用符号ω表示，则
[0065]
1)当预测负载率取值范围在0％《ω≤40％表示负载量较小；
[0066]
2)当负载率预测取值范围在40％《ω≤60％表示负载量趋于饱和；
[0067]
3)当负载率预测取值范围在60％《ω≤95％表示负载量处于近饱和状态；
[0068]
4)当负载率预测取值范围在95％《ω≤100％表示负载量处于饱和状态。
[0069]
流量控制模型：根据服务器的负载率预测情况，计算工业互联网平台提供负指数分布服务能力下的tps上限值，用于流量控制，保障平台的稳定性。
[0070]
1)工业互联网平台对制造任务完成时间内交易任务总量为n，其中(n∈n
*
)；
[0071]
2)制造网络上行链路瞬时流量为s1；
[0072]
3)制造网络下行链路瞬时流量为s2；
[0073]
4)任意单位时间的微分为dt；
[0074]
5)在时间段q1的总交易流量为
[0075]
6)在时间段q1内工业互联网提供负指数分布服务能力下的最大流量定额为w；
[0076]
7)工业互联网平台tps上限值为μ，则
[0077]
所述步骤b特征为：所述信息域和业务域属性参数用于构建信息模型实现信息交换，信息交换模型中的信息域，在相同语境下，解决it系统、ot系统之间协议转换和路径选择，以及多源异构系统之间的互联技术，保障各it系统、ot系统之间基于信息模型实现信息交换；所述信息交换模型中的业务域，在相同语境下解决业务数据的操作问题，实现多源异构系统之间的互操作能力，确保在互操作过程中，对业务描述操作一致，响应反馈信息结果完整；通过标准化的描述以及统一的建模方式，对接入工业互联网的it系统、ot系统提供的原始报文，经过转换形成标准报文服务，如图8所示。
[0078]
所述步骤b特征为：所述信息交换模型建模步骤，如图9所示。
[0079]
(1)准备接口：由接入工业互联网的it系统、ot系统梳理已有的接口和准备开发接口，验证接口功能的可用性，并转至步骤(2)；
[0080]
(2)收集模型语义信息：提取接口中原始报文的参量信息，根据交换信息模型的语义规则处理参量信息，当参数语义规则不确定时，通过与接口服务提供方的动态随机语义规则匹配确认，获取模型语义信息的完整度，并转至步骤(3)；
[0081]
(3)构建信息域属性参数：根据信息交换模型中信息域的语义描述属性，完成属性的组织与封装，满足信息交换模型中信息域的要求，并生成满足信息域相关要求的语义信息,并转至步骤(4)；
[0082]
(4)构建业务域属性参数：根据信息交换模型中，对业务域的语义描述属性，完成属性的组织与封装，满足信息交换模型中业务域的要求，并生成满足业务域相关要求的语义信息,并转至步骤(5)；
[0083]
(5)组装语义信息交换模型：经过步骤(3)、(4)封装完成后的属性参数，按照工业互联网信息交换模型的语法要求和规范，组装成工业互联网信息交换模型实例,并转至步骤(6)；
[0084]
(6)语法检查：对组装完成后的信息交换模型实例进行语法检查，确认信息交换模
型实例中的语法是否已按照标准json或xml格式提供，反之则转至步骤(3)；
[0085]
(7)语义检查：对组装完成后的信息交换模型实例进行语义检查，确认实例中收集的属性按照语义的信息提供完整,并转至步骤(8)，若未提供完整信息，则转至步骤(2)；
[0086]
(8)实例检查：经过步骤(6)、(7)检查的后的模型实例，再次确认实例是否按照信息交换模型的语法、语义要求构建,并转至步骤(9)，若未按照要求构建的模型实例，则转至步骤(5)；
[0087]
(9)派生实例：新生成的信息交换模型实例通过步骤(8)的检查，完成复查后的信息交换模型实例，抽象封装并形成接入工业互联网平台的标准报文，然后标准报文由归一化程序规则解析引擎实现。
附图说明
[0088]
图1为工业互联网信息交换场景示意图
[0089]
图2为工业互联网信息交换模型示意图
[0090]
图3为相关制造服务接入服务中台示意图
[0091]
图4为基于xml或json能力描述示意图
[0092]
图5为信息交换服务数据模型示意图
[0093]
图6基于json数据格式的工业互联网信息交换模型语义属性详细说明图
[0094]
图7基于xml数据格式的工业互联网信息交换模型语义属性详细说明图
[0095]
图8为工业互联网信息交换模型派生示意图
[0096]
图9为工业互联网信息交换模型建模步骤图
具体实施方式
[0097]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0098]
步骤1：规范信息交换的语义翻译和解析，通过标准报文结构实现对规范信息交换的语义翻译和解析，用于发送端与接收端之间在共同语言环境下，通过标准的语义翻译和解析逻辑完成信息的交换处理。
[0099]
步骤2：构建信息交换语义环模型，通过模型信息、模型接入、模型语义信息收集、模型语义系统负载率预测、信息域和业务域属性参数构建完成，所述信息交换语义环由语义、语境、语法组成，信息交换语义环为用于工业互联网通讯接口提供的原始报文中差异性的信息建模，以下简称语义环，通过标准的语义结构描述实现原始报文封装，其解决了语义差异性描述难题；信息域为由服务性功能描述组成，其包括基本信息、服务质量信息和实时状态信息；业务域为业务实现能力的描述方式，其包括标识、实体类和属性；信息交换语义环包含信息域和业务域，信息域由服务功能单元或单元集合组成，业务域由若干业务功能单元组成，业务功能包含标识、实体类和属性；信息交换语义环用于对it系统、ot系统业务功能构建信息交换模型，其模型信息包括如下：
[0100]
①
header：用于包裹信息域的语句块；
[0101]
②
message id：描述单个服务化接口的唯一识别码；
[0102]
③
source object id：提供服务的源系统或ot系统的标识；
[0103]
④
serial num：操作流水记录的标识；
[0104]
⑤
router：服务提供方提供的路径选择信息；
[0105]
⑥
protocol：接口使用的协议类型及对应的协议适配器；
[0106]
⑦
target object id：服务提供方服务的对象系统标识；
[0107]
⑧
service id：服务提供方提供的服务标识；
[0108]
⑨
authentication：接口的访问许可权限、黑白名单、数字签证和用户秘钥；
[0109]
⑩
body：用来包裹封装业务域的语句块；
[0110]
command：操作业务行为指令，包括：增、删、改、查；
[0111]
request：请求信息的语句块；
[0112]
data：隶属于下封装的请求参数；
[0113]
page：分页信息；
[0114]
where：查询条件；
[0115]
response：响应信息的语句块；
[0116]
code：服务提供方返回的响应状态码；
[0117]
message：服务提供方返回的响应说明信息；
[0118]
data：隶属于下的服务提供方返回的数据结果集信息。
[0119]
步骤3：所述信息交换语义环，当其用于进行其它实体类引用时，实体类包含类别、属性和方法信息，根据场景需求构建信息交换模型，满足端到端企业内部it系统、ot系统的信息交换；在工业互联网体系架构中，信息交换模型位于边缘层(生产线设备与网关间的信息交换层)、企业层(企业内部办公线信息系统间的信息交换层)和产业链层(企业内外部信息系统间的信息交换层)，其包括基础信息模型库、ot系统模型库、产线模型库、企业模型库和行业模型库，其中，基础信息模型库用于支撑边缘层、企业层和产业链层，提供基础框架及建模规范，如图2所示。
[0120]
步骤4：模型接入，其过程如图3所示，首先，其在系统制造服务封装的基础上，以松耦合的方式对各类制造资源的服务进行描述和部署，将业务功能接入并发布至服务中台。然后，按照信息交换模型的语义要求汇聚模型信息，模型信息组成元素为《message id》、《source object id》和《serial num》；信息域用于描述服务地址相关信息，其由《router》和《protocol》两部分组成；其次，为满足各类生产设备服务信息在制造过程中的互通和共享，并扩展相应的制造服务结构信息功能模板，将设备相关静/动态信息、实时感知、统计计算后的增值信息写入信息模板的节点中，最后通过对信息节点的接入能力与远程制造服务的调用能力联合规划，提升各制造信息承载平台间的资源管理与协作能力。制造信息承载平台的制造服务封装用于将生产设备的制造能力以及所能提供的各类服务封装为标准化输入/输出，且对服务过程提供透明化支撑能力。
[0121]
步骤5：所述信息交换模型，其用于对海量办公资源和生产资源进行优化配置并按需提供参考信息，采用xml或json对it系统、ot系统制造能力进行描述；工业互联网信息交
换模型包含基本信息、服务质量信息、实时状态信息和服务能力信息；信息交换模型为参数化语义模型，其通过采用信息交换模型基本框架进行构建，并对交换信息中的语义共性进行抽象，将复用的共性参数进行采集并分类，然后按照相应语义参数的共性规范设计，并对异构协议适配转换、安全控制访问鉴权模型内容进行规划，其中json为，基本信息是对生产业务处理能力描述的基础部分，它为制造服务的使用和虚拟服务目录资源管理提供相关的基本信息，并通过对服务功能的组合配置自适应联动实现对制造服务的快速高效地定位；系统服务的基础信息包括系统名称、系统类型、系统的标识、系统的应用管理归属信息；系统的基础设备信息包括开发厂商、购置日期；
[0122]
服务质量信息用于描述接口调用的执行质量以及服务请求方对其服务水平的评价，在业务服务配置过程中，通过接口完成的服务质量作为评价指标，完成对业务接口的初步筛选，从而提高业务功能服务的配置效率和水平，接口调用的服务质量包含：服务调用合格率、服务响应时长、服务异常、服务请求方对服务的满意度、累计的服务调用次数、服务的交易次数、服务执行效率、服务完成率、服务容错率、服务恢复率和服务重发次数；
[0123]
实时状态信息为服务提供方优化配置提供准确的信息依据和实时数据信息支持，从而提高服务接口优化配置，用于服务请求方实现透明信息交互和共享，实时状态信息包括：任务队列信息、计划响应时间、计划调用次数、调用信息、服务的实时进度、操作系统负荷、服务接口的状态信息；操作系统负载类别包括负载量较小、趋于饱和/近饱和/饱和状态；服务接口的状态信息包括：正常工作、暂停、升级；
[0124]
服务能力信息是服务接口的业务能力描述的核心部分，在业务服务的配置过程中，首先要根据业务要求对其能力进行经验判断，判断其是否满足业务任务的能力需求，从而实现业务服务的高效和敏捷配置；业务方法包括：物料处理、仓库盘存、产线管理、工序管理、工艺路线自适应、bom数据对照、设计变更、成品报废、成品下线操作。
[0125]
步骤6：模型语义信息收集的数据存储结构，其由服务信息表、基本信息表、服务质量信息表、实时状态信息表和服务能力信息表构成，如图5所示。其收集的语义信息数据存储表清单如表1所示。
[0126]
表1语义信息数据存储表清单
[0127]
表名说明sys_service_info_t服务信息表sys_service_basic_t基本信息表sys_service_quality_t服务质量信息表sys_service_stat_t实时状态信息表sys_service_ability_t服务能力信息表
[0128]
数据存储数据结构字段类型如表2所示，其中varchar字段类型为可变长度字符串，取值范围为1至8,000个字符；datetime字段类型为长日期类型，如：“2020-05-20 11:59:59”。
[0129]
表2现使用的数据结构字段类型清单
[0130]
类型名说明varchar可变长度字符串类型datetime长日期类型
[0131]
服务信息表：用于存储服务的信息，其中“唯一标识”字段为主键，通过字段“系统标识”外键与基本信息表关联，存储与服务相关的名称、版本、协议和状态数据，如表3所示，唯一标识的字段为srv_id，类型为varchar；系统标识的字段sys_id，类型为varchar；服务名称的字段srv_name，类型为varchar；服务编号的字段srv_code，类型为varchar；服务状态的字段srv_status，类型为varchar；服务协议的字段srv_protocal，类型为varchar；服务版本的字段srv_version，类型为varchar；服务授权的字段srv_auth，类型为varchar；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0132]
表3服务信息表
[0133][0134]
基本信息表：用于存储提供服务的系统信息，其中“唯一标识”字段为主键，存储系统类别、名称、编号和状态数据，如表4所示，唯一标识的字段为basic_id，类型为varchar；系统名称的字段sys_name，类型为varchar；系统编号的字段sys_code，类型为varchar；系统类型的字段sys_type，类型为varchar；系统状态的字段sys_status，类型为varchar；系统位置的字段sys_site，类型为varchar；系统部门的字段sys_dept，类型为varchar；系统厂商的字段sys_prod，类型为varchar；系统监管的字段sys_user，类型为varchar；购买时间的字段sys_buy_time，类型为datetime；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0135]
表4基本信息表
[0136][0137]
服务质量信息表：用于存储服务调用后执行的质量信息，其中“唯一标识”字段为主键，通过字段“服务标识”外键与服务信息表关联，存储与质量相关的数据，如表5所示，唯一标识的字段为quality_id，类型为varchar；服务标识的字段srv_id，类型为varchar；服务状态的字段srv_status，类型为varchar；系统类型的字段sys_type，类型为varchar；系统状态的字段sys_status，类型为varchar；响应时长的字段srv_res_cycle，类型为varchar；异常编码的字段srv_fault_code，类型为varchar；异常描述的字段srv_fault_desc，类型为varchar；服务评定的字段srv_assessment，类型为varchar；处理监管的字段srv_dis_user，类型为varchar；处理方法的字段srv_dis_method，类型为varchar；处理状态的字段srv_dis_status，类型为varchar；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0138]
表5服务质量信息表
[0139]
[0140]
实时状态信息表：用于存储服务执行过程中的状态和提供系统的状态信息，其中“唯一标识”字段为主键，通过字段“服务标识”外键与服务信息表关联，存储信息包含服务执行的跟踪状态和系统性能指标数据，如表6所示，唯一标识的字段为stat_id，类型为varchar；服务标识的字段srv_id，类型为varchar；流水标识的字段srv_serial_num，类型为varchar；任务编号的字段srv_task_code，类型为varchar；计划时长的字段srv_plan_cycle，类型为varchar；执行进度的字段srv_progress，类型为varchar；系统负荷的字段srv_sys_load，类型为varchar；服务状态的字段srv_status，类型为varchar；日志时间的字段srv_log_time，类型为datetime；日志描述的字段srv_log_desc，类型为varchar；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0141]
表6实时状态信息表
[0142][0143][0144]
服务能力信息表：用于存储服务提供的业务能力信息，其中“唯一标识”字段为主键，通过字段“服务标识”外键与服务信息表关联，负责存储调用业务的详细信息数据，其包括业务相关的输入、输出参数，响应状态和描述数据，如表7所示，唯一标识的字段为ability_id，类型为varchar；服务标识的字段srv_id，类型为varchar；能力名称的字段srv_ability_name，类型为varchar；能力描述的字段srv_ability_desc，类型为varchar；指令参数的字段srv_command，类型为varchar；输入参数的字段srv_params，类型为varchar；响应编码的字段srv_res_code，类型为varchar；输出参数的字段srv_answer，类型为varchar；创建用户的字段user_id，类型为varchar；创建时间的字段ctime，类型为datetime；更新时间的字段utime，类型为datetime。
[0145]
表7服务能力信息表
[0146][0147]
服务信息表分别与服务质量信息表和实时状态信息表之间为一对多的关联关系，而基本信息表与服务信息表之间存在一对多的关联关系，服务能力信息表与服务信息表之间是一对一的关联关系。
[0148]
步骤7：信息交换模型为参数化语义模型，首先按照信息交换模型基本框架来构建，对交换信息中的语义共性进行抽象，分离出共性参数，并基于此设计相应的参数语义标准，然后针对异构协议适配转换，安全控制访问鉴权的功能模型内容进行规划；信息交换模型由信息域和业务域构成，采用基于json或xml结构作为标准语法数据格式，如图6和图7所示。
[0149]
步骤8：根据模型语义系统负载率预测根据模型的语义信息，对服务提供方在原有接口基础上，结合负载率预测服务实现用于服务调用的任务负荷状态展示，并通过监听获取任务动态执行进度，对正在被调用的服务完成响应时间进行动态预测，结合完成响应时间的预测数学模型为服务中台的接入系统资源优化配置提供支撑；系统负载率预测吞吐量由三个重要参数组成，分别为：每秒完成的最大事务数量tps、并发数、响应时间，负载率预测服务为监控系统在当前时间范围内的任务负荷；
[0150]
tps：每秒钟完成的最大事务数量，特指在服务器恒定环境下处理负载率的计算资源，用符号s
max
表示；
[0151]
并发数：系统同时接收请求的事务数,在以秒为单位的周期内，发起的请求数量，用符号n表示；
[0152]
响应时间：服务请求方发起请求到接收响应结果所等待的时间周期，用符号t表示。
[0153]
系统负载率用符号ω表示，则
[0154]
1)当预测负载率取值范围在0％《ω≤40％表示负载量较小；
[0155]
2)当负载率预测取值范围在40％《ω≤60％表示负载量趋于饱和；
[0156]
3)当负载率预测取值范围在60％《ω≤95％表示负载量处于近饱和状态；
[0157]
4)当负载率预测取值范围在95％《ω≤100％表示负载量处于饱和状态。
[0158]
流量控制模型：根据服务器的负载率预测情况，计算工业互联网平台提供负指数分布服务能力下的tps上限值，用于流量控制，保障平台的稳定性。
[0159]
1)工业互联网平台对制造任务完成时间内交易任务总量为n，其中(n∈n
*
)；
[0160]
2)制造网络上行链路瞬时流量为s1；
[0161]
3)制造网络下行链路瞬时流量为s2；
[0162]
4)任意单位时间的微分为dt；
[0163]
5)在时间段q1的总交易流量为
[0164]
6)在时间段q1内工业互联网提供负指数分布服务能力下的最大流量定额为w；
[0165]
7)工业互联网平台tps上限值为μ，则
[0166]
步骤9：所述信息域和业务域属性参数用于构建信息模型实现信息交换，信息交换模型中的信息域，在相同语境下，解决it系统、ot系统之间协议转换和路径选择，以及多源异构系统之间的互联技术，保障各it系统、ot系统之间基于信息模型实现信息交换；所述信息交换模型中的业务域，在相同语境下解决业务数据的操作问题，实现多源异构系统之间的互操作能力，确保在互操作过程中，对业务描述操作一致，响应反馈信息结果完整；通过标准化的描述以及统一的建模方式，对接入工业互联网的it系统、ot系统提供的原始报文，经过转换形成标准报文服务，如图8所示。
[0167]
步骤10：所述信息交换模型建模，具体为：
[0168]
(1)准备接口：由接入工业互联网的it系统、ot系统梳理已有的接口和准备开发接口，验证接口功能的可用性，并转至步骤(2)；
[0169]
(2)收集模型语义信息：提取接口中原始报文的参量信息，根据交换信息模型的语义规则处理参量信息，当参数语义规则不确定时，通过与接口服务提供方的动态随机语义规则匹配确认，获取模型语义信息的完整度，并转至步骤(3)；
[0170]
(3)构建信息域属性参数：根据信息交换模型中信息域的语义描述属性，完成属性的组织与封装，满足信息交换模型中信息域的要求，并生成满足信息域相关要求的语义信息,并转至步骤(4)；
[0171]
(4)构建业务域属性参数：根据信息交换模型中，对业务域的语义描述属性，完成属性的组织与封装，满足信息交换模型中业务域的要求，并生成满足业务域相关要求的语义信息,并转至步骤(5)；
[0172]
(5)组装语义信息交换模型：经过步骤(3)、(4)封装完成后的属性参数，按照工业互联网信息交换模型的语法要求和规范，组装成工业互联网信息交换模型实例,并转至步骤(6)；
[0173]
(6)语法检查：对组装完成后的信息交换模型实例进行语法检查，确认信息交换模型实例中的语法是否已按照标准json或xml格式提供，反之则转至步骤(3)；
[0174]
(7)语义检查：对组装完成后的信息交换模型实例进行语义检查，确认实例中收集的属性按照语义的信息提供完整,并转至步骤(8)，若未提供完整信息，则转至步骤(2)；
[0175]
(8)实例检查：经过步骤(6)、(7)检查的后的模型实例，再次确认实例是否按照信
息交换模型的语法、语义要求构建,并转至步骤(9)，若未按照要求构建的模型实例，则转至步骤(5)；
[0176]
(9)派生实例：新生成的信息交换模型实例通过步骤(8)的检查，完成复查后的信息交换模型实例，抽象封装并形成接入工业互联网平台的标准报文，然后标准报文由归一化程序规则解析引擎实现。
[0177]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0178]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。