進入“十二五”，我國制造業(yè)正面臨著“優(yōu)化結構、由大變強”的關鍵時期，中國制造業(yè)必須實現(xiàn)從生產(chǎn)型向服務型、從價值鏈低端向中高端的轉變，從而使我國由制造大國變成制造強國。這對我國制造業(yè)特別是量大面廣的中小企業(yè)來說是很大的挑戰(zhàn)。我國的中小企業(yè)數(shù)量達90％，普遍存在資金和人才缺乏、產(chǎn)品研發(fā)能力和高端制造能力不足、經(jīng)營管理水平落后、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作能力低下等問題，如何為中小企業(yè)提供服務、滿足它們的需求、提升它們的制造水平，對中國制造業(yè)的發(fā)展有重大意義。

　　在低碳經(jīng)濟發(fā)展大趨勢下，云制造服務模式能“有效盤活社會制造資源的存量，優(yōu)化配置，提高社會資源利用率，降低社會整體的資源使用成本”。云制造是現(xiàn)有云計算和現(xiàn)有制造業(yè)信息化中的網(wǎng)絡化制造、ASP平臺、制造網(wǎng)格等概念和技術的延伸和拓展，是一種利用網(wǎng)絡和云制造服務平臺，按用戶需求組織網(wǎng)上制造資源，為用戶提供各類按需制造服務的網(wǎng)絡化制造新模式。面向中小企業(yè)的云制造服務平臺基于互聯(lián)網(wǎng)構成，將成為我國中小企業(yè)充分利用和共享制造資源，提升產(chǎn)品設計、經(jīng)營管理和生產(chǎn)制造能力，增強企業(yè)綜合競爭力的重要支撐手段。

　　制造領域的制造服務涉及到眾多行業(yè)，種類繁多，而且還有自然語言描述多、專業(yè)術語多的特點。如何使云制造服務使用者可以從海量繁復的數(shù)據(jù)中便捷地搜索到自己需要的最佳服務是中小企業(yè)云制造服務平臺的研究重點。本文將重點研究云制造服務的分類、語義描述、本體建模和推理，采用Protege本體建模工具刨建和編輯本體，并利用推理機插件對建立的本體模型進行推理。

　　1、云制造服務分類

　　云制造服務的分類，是解決云制造服務資源主體問題的源頭。通過各種分類方式把云制造服務分類后，可使之細化到具體的某個領域，縮小云制造服務的搜索范圍。

　　云制造服務主要包括兩方面，一方面是制造資源(是指物理存在的、具有靜態(tài)傳輸介質的一種資源形式，包括計算資源、制造設備資源、軟件資源、物料資源、知識資源和人力資源)的簡單買賣或租賃服務，雙方不產(chǎn)生或者產(chǎn)生較少的業(yè)務交互；另一方面是在制造活動中，服務提供者結合主觀能力要素和制造資源要素為制造企業(yè)提供復雜協(xié)同業(yè)務的服務，服務供需雙方存在業(yè)務邏輯依存關系和信息交互需求。后者圍繞產(chǎn)品制造全生命周期所需主要有設計服務、采購服務、生產(chǎn)加工服務、檢測認證服務、銷售服務、物流服務和維護維修服務等。設計服務是專業(yè)的設計企業(yè)為客戶提供全部或部分設計工作的服務模式，包括產(chǎn)品設計和工藝設計。

　　采購服務是指采購代理商向委托的翩造企業(yè)提供有價值的市場信息，而且以最低價格買到最好的貨物，代委托方采購、收貨、驗貨和儲運等的服務模式。

　　生產(chǎn)加工服務是專業(yè)性公司為客戶提供的直接作用于生產(chǎn)加工過程的服務模式，包括集成服務和外協(xié)加工服務。制造企業(yè)的產(chǎn)品加工可能全部是自行加工，可能是全部委托加工，更多情況下是部分自行加工部分委托加工。自行加工前，需要集成生產(chǎn)線、自動控制系統(tǒng);加工過程中，需要制造過程管理系統(tǒng)(ERP、MES)等的輔助生產(chǎn)；加工為成品后，生產(chǎn)現(xiàn)場需要物流裝置將其倉儲。這些生產(chǎn)線、自動控制系統(tǒng)、制造過程管理系統(tǒng)或生產(chǎn)現(xiàn)場的物流裝置等的集成服務主要涵蓋了為客戶提供系統(tǒng)設計方案、硬件選型、軟件設計、系統(tǒng)調試與實施等方面的服務。外協(xié)加工服務大家并不陌生，現(xiàn)在越來越多的制造企業(yè)將內(nèi)部某些生產(chǎn)翩造括動交給更專業(yè)的外協(xié)加工企業(yè)來完成，從而專注千自身核心業(yè)務，快速，高質和低成本地生產(chǎn)市場所需的產(chǎn)品。

　　檢測服務是第蘭方檢潮或機構依據(jù)相關國家標準或行業(yè)標準為制造企業(yè)提供的產(chǎn)品或零部件的性能測試等服務，并出具檢涓報告。認證服務由國家認可的認證機構為制造企業(yè)提供的證明其產(chǎn)品、服務、管理體系符合相關標準、技術規(guī)范(TS)或其強制性要求的合格評定服務。

　　銷售服務是為制造企業(yè)提供的產(chǎn)品的銷售代理、經(jīng)銷、經(jīng)紀、代銷等服務模式。

　　在云制造環(huán)境下，針對制造資源的網(wǎng)絡虛擬化交易模式以及交易資源，嘗試將其物流服務分為橫向物流服務和縱向物流服務，其中橫向物流服務包括運輸服務、配送服務、倉儲服務、加工包裝服務、搬運裝卸服務、信息服務，縱向物流服務正橫向物流服務功能板塊，提供整個物漉流程服務，包括門到門物流服務、個性化物流定制服務。

　　維修維護服務是設備或系統(tǒng)超出售后服務期限后。專業(yè)維修公司為制造企業(yè)提供的設備或系統(tǒng)的維修維護服務。

　　2、云制造服務描述

　　分類后，抓住云制造服務的主要屬性進行語義描述，才能實現(xiàn)模糊搜索和資源的智能匹配。描述一個云翩造服務時，應以云制造服務平臺使用者的需求為出發(fā)點，從以下四方面著手：首先是云制造服務本身，如服務類型、服務涵蓋的制造領域甚至具體產(chǎn)品、服務周期、服務運用的技術及其性能參數(shù)、提供服務的方式等；其次是提供云制造服務的主體的能力，如服務主體的資質、成功的案倒、客戶的評價等，再次是云制造服務所含制造資源(設備、軟件、零配件、人力等)；最后是云制造服務的交易(服務報價、交易方式等)。各種云制造服務的屬性構成如圖1所示，包括各種服務普遍會涉及到的類或屬性，還有各種云制造服務獨有的屬性。

　　3、生產(chǎn)線集成服務本體模型的構建

　　構建云制造服務本體模型可以形式化地表示云制造服務的知識，并有效集成和管理云制造服務的數(shù)據(jù)。

　　本體是共享概念模型的明確的形式化規(guī)范說明”，包含5個基本的建模元語分別為：類、關系、函數(shù)、公理和實例”。本體作為一種面向應用且面向領域知識的整合工具，利用概念問的語義聯(lián)系和各種屬性，準確描述領域知識的內(nèi)在關系，并可以進行形式化描述，通過邏輯推理獲取概念問的潛在關系，是實現(xiàn)云制造服務搜索的最佳技術。無論是流程制造企業(yè)還是離散制造企業(yè)，生產(chǎn)線加工翩造是產(chǎn)品制造全生命周期中最核心的環(huán)節(jié)，生產(chǎn)線集成服務將是云制造平臺為制造企業(yè)提供的典型服務。本文就以生產(chǎn)線集成服務為例，遵循Gruber等人”于1995年提出的五條準則，即明確和客觀性、完整性、一致性、最大單調可擴展性以及最少約束性，并參考斯坦福大學開發(fā)的七步法即確定本體所描述的領域和范圍-->考慮是否重用已有的本體-->列舉本體中重要的概念-->定義本體中的類以及類的層次-->定義類的屬性-->定義類的屬性的分面(如值域、定義域等)-->創(chuàng)建實例，構建本體模型，生產(chǎn)線集成服務的本體元模型如圖2所示。

　　對象屬性主要用于約束類和類之間的關系。通常對象屬性的定義域為某個類，值域為某個類的某個實例。數(shù)據(jù)屬性主要用來描述類知識，它的定義域和對象屬性相同，值域是date、string、boolean、int、float、symbol、short、double、byte等。圖3中展示了生產(chǎn)線集成服務本體中“CustomerReviews”類的數(shù)據(jù)屬性和對象屬性。

　　本文采用斯坦福大學開發(fā)的Pm唾睜工具，以某企業(yè)的變速器總成裝配線集成服務為例，通過編輯生產(chǎn)線集成服務本體中的類、子類、屬性、關系、實例和公理以及命名空問等，建立本體模型，如圖4所示。

　　4、本體模型的推理

　　推理的基本內(nèi)容就是由給定的知識獲得隱性的知識，在本體中的推理從根本上說就是把隱性在顯式定義和聲明中的知識通過一種處理機制提取出來。從本體的構建者的角度來說，本體推理有利于沖突檢測、優(yōu)化表達和本體融合。從本體的使用者的角度來說，本體推理可以用于獲取本體中的知識、檢驗知識的正確性和實例歸類。

　　構建本體后，要對其進行推理，檢查本體的一致性，確定類能否添加實例。Protege嵌入了推理機(如FaCT++,HermiT1.3.5,Pellet),除了可以檢查本體的一致性，還可以通過“DL Query"查詢一個個體的父類、子類、兄弟類、相關類、實例等。以生產(chǎn)線集成服務本體為例，在對本體進行推理后，查詢”SuccessCase”類的父類結果為“Qualification”類，查詢其子類結果為“CaseDate”、”Customer”、”TheProductionLineInteratedForCustomer”,查詢其實例結果為”CheryAutomobil”，詳細如圖5所示。

　　5、結束語

　　本文首先從產(chǎn)品制造全生命周期的角度，對云制造服務平臺提供的針對中小企業(yè)所需要的服務進行了分類。然后從平臺使用者的需求出發(fā)對云制造服務進行了屬性描述。最后以生產(chǎn)線集成服務為例，采用Protege工具建立本體并進行推理。將本體應用到中小企業(yè)云制造服務系統(tǒng)中，可以利用本體強大的語義表達能力，更加準確的描述服務包含的服務本身、提供服務的主體以及服務的資振的各種語義屬性和數(shù)據(jù)屬性等，是實現(xiàn)服務的查詢和匹配的基礎。

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本文標題：中小企業(yè)云制造服務描述與本體建模

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