【A25】边缘计算环境下“云-边-端”智能协同系统【虹信软件】
发布时间: 2021-11-17 21:42:27

1.命题方向

企业服务+智能制造

2.题目类别

应用类

3.题目名称

边缘计算环境下“云-边-端”智能协同系统

4.背景说明

【整体背景】

随着工业互联网的快速发展,传统的制造环境已经不能满足新兴业务对于时延、带宽和安全的需求。虽然边缘计算通过把数据处理由云端推向离数据和应用更近的边缘,减少了系统响应时延,节省了网络带宽同时也保护了数据安全,但是对于错综复杂的制造任务来说,如何使得云边端各行其职,同时针对需要云边端多设备共同协作的时候,保证整个边缘计算架构中各个组件能够执行高效率低时延的通信与协作控制都是目前导致工业制造成本高、效率低,容易出残次品的问题的关键点,同时也是导致边缘计算不能快速落地工业应用的问题关键所在。

【公司背景】

四川虹信软件股份有限公司(以下简称虹信软件)是中国领先的创新型软件及IT解决方案提供商和服务商。公司成立于2008年,注册资本1.5亿,总部坐落于绵阳市高新区,是四川长虹旗下旗舰企业之一。经过十多年发展和成长,虹信软件已经发展成为拥有四大核心能力的高新技术企业,专注于智慧企业、军民融合以及智慧城市三大业务领域前沿IT技术研发、咨询与实施。

虹信软件坚持“智慧创造价值、专业赢得信赖”的发展理念,培养了一大批专业理论扎实、实践经验丰富的研发人才,并将“可靠性、可控性、可持续性”融入到公司的各个经营、管理环节。公司拥有发明专利1项,软件著作权70余项,掌握了大数据、物联网、人工智能、信息安全等领域核心关键技术,为了全面保障软件产品及服务品质,虹信多年来坚持ISO9001质量体系、OHSAS18001职业健康安全管理体系和ISO14001环境管理体系标准,基于CMMI成熟度模型建立了软件研发体系。

虹信软件是“国家信息化试点工程”、国家“IT外包服务”首批12家试点企业之一,并承担了国家科技部863计划、现代服务业示范工程等国家级重大项目;荣获“中国咨询服务产业最具竞争力领军企业”、“中国制造业信息化优秀服务商”和“中国西部企业信息化建设优秀服务商”等荣誉。

【业务背景】

由于工业制造环节分工明确,不同地区的制造商之间生产的设备型号不同,不同的制造商生产的设备类别不同,同一类别制造商生产的效率也不同,且由于制造商往往很大,很分散,协同很困难,所以很可能出现一个生产线忙着生产而另一个生产线无事可干、一类设备生产完成而另一类设备才生产很少数量、一个地区的制造商的设备零件中需要另一个地区的制造商生产的零件的型号等浪费时间和资源的情况。而由于设备的数量庞大,使用云来进行协同调度效率低速度慢,所以需要在边缘计算环境下建立一个智能协同系统,以便更好地进行资源分配。

5.项目说明

【问题说明】

基于上述目标,开发一套独立的边缘计算环境下的车间制造智能协同系统,用于解决车间制造业协作难,成本高的问题,帮助企业合理分配资源降低成本。

使用该系统,可以将整个车间的云边端系统互联互通,在云端可以查看边缘计算设备和端设备的状态与正在执行的任务情况,以及任务完成度等信息,并计算预计完成时间,资源利用率,使用效率等可视化图表数据,同时提供资源配置自动化分配和手动分配两个接口以及操作界面。

同时在设备端也可以查看任务的分配情况与协同情况,并设置紧急情况上报等功能以便于资源和任务的重新分配和调度。

在数据传输方面,需要设计可靠并且适合于车间制造情况的安全控制交互模块与数据交互模块

在系统运行方面,需要设计当前系统下各个任务的执行情况的统计与任务完成时间估算和预期完成度等模块,并形成统一的规范化的日志记录。

【用户期望】

开发一种边缘计算环境下车间制造云边端协作系统,在云边端协同交互过程中保证资源分配的优质和快速,保证通信的快速和安全。

6.任务要求

【开发说明】

需要完成如下任务:

1)标准系统架构说明文档:

设计云边端协作系统的架构,需要形成相对应的架构图和功能模块图,并给出相关运维操作例如云边端控制操作等操作的详细说明文档,对于运维人员来说容易理解和上手。

2)数据交互与控制交互功能:

设计生产制造云边端通信控制交互模块与数据交互模块,包括实现云边数据交互和控制模块和边端数据交互和控制模块,云边和边端可以采用不同的架构;即需要云端监控边缘设备和端设备的实时运行状态,并根据目前的状态下达控制命令,比如说目前端设备

3)智能协同任务自动分配功能:

针对云端到达的任务需求,设计一个任务智能拆分算法与任务智能分配算法,在云端会提供任务分解之后的数字形式并给出Json格式的标准化数据;比如说云端任务是生产5个机器人,生产一个机器人所需要的零件以及个数都会给出,然后需要用算法将这些任务下放到各个生产线的端设备开始生产,并计算出生产效率以及所用时间。

4)控制系统操作界面:

针对工作人员,需要对该控制系统设计可视化的操作界面和数据可视化界面,在特殊情况下需要用户对任务进行手动分配的,所以在控制界面需要分别实现云端的协同任务手动分配操作界面模块和运用算法的任务自动分配操作界面和模块,同时在数据观察界面需要可视化整体系统的运行状态,运行效率与任务分配情况和各设备的状态等信息。

5)日志记录:

针对该系统提供日志模块,记录所有的数据操作和控制操作。

6)统计总结:

针对目前所有资源的状态,使用情况,利用率,正在执行的任务等信息进行汇总统计并实时的展示在控制系统界面中。

【技术要求与指标】

1)可参考技术开发文档 

2)可使用现有节点服务器;

3)实现相关用户界面和数据可视化界面;

4)任务自动分配算法,保证算法应用下系统的运行效率在80%以上;

5)能够随时进行手动任务调控;

6)保证所有的设备使用情况都有记录。

【任务清单】

1)系统架构设计;

2)数据交互与控制交互功能模块;

3)任务智能分配模块;

4)数据统计模块和可视化界面;

5)日志模块。

【提交材料】

1)项目概要介绍;

2)项目简介PPT;

3)项目详细方案;

4)项目演示视频;

5)企业要求提交材料:

1设计文档

6)团队自愿提交的其他补充材料。

【开发工具与数据接口】

1)没有特定的开发语言和环境要求,在云端有服务器端;网页展示端(Web端)边缘计算端和设备端只部署应用即可;

2)可以使用第三方应用接口,如产生费用,自行承担;

3)系统初始数据可以自行模拟化。

7.参考信息

8.评分要点

本赛题评分要点参考附件一:A类企业命题统一评分标准。

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