0 引言

    在產(chǎn)品全生命周期管理(PLM)過(guò)程中，以產(chǎn)品知識(shí)(專利、文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)等)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品創(chuàng)新與研發(fā)、制造、商務(wù)服務(wù)和管理等，已成為當(dāng)今企業(yè)獲取可持續(xù)利潤(rùn)的新增長(zhǎng)點(diǎn)。據(jù)英國(guó)《知識(shí)管理》雜志的資料顯示，產(chǎn)品知識(shí)的使用能提高PLM過(guò)程中產(chǎn)品創(chuàng)新和服務(wù)能力達(dá)73％以上，因此，如何在PLM過(guò)程中獲取各種產(chǎn)品知識(shí)并向企業(yè)提供有效的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)，已經(jīng)引起了越來(lái)越多的企業(yè)特別是機(jī)電類(lèi)制造企業(yè)的極大關(guān)注，越來(lái)越被人們所重視。

    目前，雖然企業(yè)及相關(guān)研究人員已對(duì)產(chǎn)品知識(shí)在PLM中的應(yīng)用進(jìn)行了一定的研究，例如劉運(yùn)通等人提出了一種基于有向無(wú)環(huán)圖的知識(shí)組織模型構(gòu)建產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)的方法；李軍寧等人構(gòu)建了一個(gè)支持產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)構(gòu)架模型；胡恒杰等人結(jié)合行業(yè)網(wǎng)絡(luò)資源的特點(diǎn)，給出了一個(gè)面向行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)發(fā)現(xiàn)及共享的服務(wù)平臺(tái)；xi等人將復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的原理性知識(shí)特征進(jìn)行融合，并通過(guò)知識(shí)流的控制來(lái)獲取新的產(chǎn)品知識(shí)等。但上述研究只是考慮對(duì)PLM過(guò)程中某個(gè)具體階段的產(chǎn)品知識(shí)如何服務(wù)，并沒(méi)有考慮整個(gè)PLM過(guò)程中的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)能力，也沒(méi)有考慮各種產(chǎn)品知識(shí)存儲(chǔ)、調(diào)度和服務(wù)如何實(shí)現(xiàn)等問(wèn)題，因而，提供產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)的能力很有限。

    為了在PLM過(guò)程中像使用水、煤和電一樣向制造企業(yè)提供方便快捷的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)，本文把云計(jì)算和云制造的思想及技術(shù)引入到產(chǎn)品知識(shí)管理中，從而對(duì)產(chǎn)品知識(shí)云服務(wù)模式進(jìn)行研究，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品知識(shí)更好的共享和重用，進(jìn)而提高產(chǎn)品知識(shí)在整個(gè)PLM過(guò)程中的服務(wù)能力。

    在云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，涉及到很多需要解決的具體問(wèn)題，本文主要從基本原理和實(shí)現(xiàn)方法出發(fā)，重點(diǎn)研究和分析以下3個(gè)問(wèn)題：首先要了解云知識(shí)的意義、內(nèi)涵、產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)原理及其與云制造和云計(jì)算的關(guān)系；其次是如何構(gòu)建云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)，從而搭建起為企業(yè)提供產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)的橋梁；最后是產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)建立之后，如何把產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)推送給相應(yīng)的企業(yè)，也即如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)過(guò)程。

1 云知識(shí)的定義及服務(wù)原理

1.1 云知識(shí)的定義及內(nèi)涵

    結(jié)合云計(jì)算、云制造等技術(shù)和相關(guān)研究成果，本文對(duì)云知識(shí)的概念定義如下。

    定義1：云知識(shí)是一種利用網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、云制造和產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)平臺(tái)，按用戶需求組織網(wǎng)上產(chǎn)品知識(shí)資源，為用戶提供PLM過(guò)程中各類(lèi)產(chǎn)品知識(shí)按需服務(wù)的新模式。云知識(shí)技術(shù)是云制造技術(shù)與知識(shí)管理的融合，是“制造即服務(wù)”到“知識(shí)即服務(wù)”理念的拓展，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)外各類(lèi)產(chǎn)品知識(shí)資源(企業(yè)的CAD模型、實(shí)例和經(jīng)驗(yàn)，企業(yè)外的文獻(xiàn)、專利和知識(shí)等)統(tǒng)一的、集中的智能化管理和經(jīng)營(yíng)，為PLM過(guò)程提供可隨時(shí)獲取的、按需使用的、安全可靠的和優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的各類(lèi)產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)。

    定義2：云知識(shí)環(huán)境是一個(gè)集成了網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、云制造和產(chǎn)品知識(shí)的集成服務(wù)環(huán)境，在該環(huán)境中，用戶能根據(jù)自身需求獲取所需產(chǎn)品知識(shí)資源，并能為用戶提供PLM過(guò)程中各類(lèi)產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)的新服務(wù)環(huán)境。云知識(shí)環(huán)境一般應(yīng)包括云知識(shí)資源、云知識(shí)管理平臺(tái)、產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)及用戶等幾個(gè)部分。

1.2 云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)原理

    云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)原理如圖1所示，服務(wù)的實(shí)現(xiàn)主要包括公有云產(chǎn)品知識(shí)資源池、私有云產(chǎn)品知識(shí)資源池、云知識(shí)管理平臺(tái)，以及企業(yè)用戶等幾個(gè)重要部分。圖1中的公有云產(chǎn)品知識(shí)資源池是企業(yè)外的各種產(chǎn)品知識(shí)資源，包括企業(yè)外部的各種產(chǎn)品知識(shí)庫(kù)、文獻(xiàn)庫(kù)(中文文獻(xiàn)和外文文獻(xiàn)，如中國(guó)學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)(CNKI))、專利庫(kù)(如中國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)、美國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)及歐洲專利數(shù)據(jù)庫(kù)等)；私有云產(chǎn)品知識(shí)資源池是企業(yè)自身?yè)碛械闹�識(shí)庫(kù)(如實(shí)例庫(kù)、模型庫(kù)、規(guī)則庫(kù)及專家?guī)斓?和數(shù)據(jù)庫(kù)，涉及到企業(yè)的核心技術(shù)機(jī)密，不能進(jìn)行企業(yè)間共享；云知識(shí)管理平臺(tái)對(duì)公有云和私有云的產(chǎn)品知識(shí)資源進(jìn)行虛擬接人和服務(wù)封裝，并實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品知識(shí)資源的服務(wù)進(jìn)行選擇、組合、評(píng)價(jià)、存儲(chǔ)、計(jì)價(jià)及租用等統(tǒng)一管理和調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各企業(yè)及企業(yè)不同用戶產(chǎn)品知識(shí)的按需服務(wù)。

圖1 云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)原理

1.3 云計(jì)算、云制造及云知識(shí)的特點(diǎn)

    云計(jì)算、云制造及云知識(shí)的特點(diǎn)如表1所示。云知識(shí)具有如下特點(diǎn)。

    1)產(chǎn)品知識(shí)資源的全面共享：支持各種產(chǎn)品知識(shí)資源的感知和接人。

    2)產(chǎn)品知識(shí)資源按需高效使用：產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)環(huán)境的構(gòu)建與運(yùn)行均根據(jù)產(chǎn)品知識(shí)資源需求動(dòng)態(tài)調(diào)度和增減資源，以達(dá)到高利用率。

    3)高可靠性：通過(guò)容錯(cuò)技術(shù)，使得單點(diǎn)故障發(fā)生時(shí)產(chǎn)品知識(shí)環(huán)境可動(dòng)態(tài)遷移至其他產(chǎn)品知識(shí)資源節(jié)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行，確保其他產(chǎn)品知識(shí)資源節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行不受影響。

    4)高安全性：支持對(duì)產(chǎn)品知識(shí)資源的多層次、多粒度安全隔離，一旦遭受攻擊也能夠保證任務(wù)遷移至其他產(chǎn)品知識(shí)資源節(jié)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。

    5)高可用性與普適化：支持對(duì)PLM企業(yè)各用戶按需定制個(gè)性化的終端設(shè)備、運(yùn)行環(huán)境、界面內(nèi)容和交互方式。

    6)技術(shù)無(wú)關(guān)性：在云知識(shí)環(huán)境下，所有計(jì)算、存儲(chǔ)和協(xié)調(diào)等與用戶行為沒(méi)有關(guān)系。

    7)可擴(kuò)展性：不同的多片知識(shí)“云”可以整合成一片知識(shí)“云”，并能提升整片知識(shí)“云”的服務(wù)能力。

表1云計(jì)算、云制造及云知識(shí)的特點(diǎn)

2 云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)框架

    通過(guò)對(duì)云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)模式進(jìn)行分析，企業(yè)不同的用戶可以向云知識(shí)平臺(tái)提出自身的個(gè)性化產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)需求，云知識(shí)平臺(tái)對(duì)產(chǎn)品知識(shí)運(yùn)行、維護(hù)、接人、組合、搜索和安全等進(jìn)行管理，并對(duì)不同用戶的產(chǎn)品知識(shí)個(gè)性化需求進(jìn)行分析，通過(guò)調(diào)度、優(yōu)化和組合等操作，向用戶提供所需的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)。通過(guò)云知識(shí)平臺(tái)，用戶可便捷地使用產(chǎn)品知識(shí)資源。

    云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)主要包括PLM過(guò)程中的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)(即規(guī)劃知識(shí)、概念設(shè)計(jì)知識(shí)和詳細(xì)設(shè)計(jì)知識(shí)等)、實(shí)驗(yàn)與仿真知識(shí)服務(wù)、加工與裝配知識(shí)服務(wù)、生產(chǎn)過(guò)程管理知識(shí)服務(wù)，以及商務(wù)知識(shí)服務(wù)等。

    基于PLM的云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，其主要包括產(chǎn)品知識(shí)資源層、云知識(shí)平臺(tái)層和應(yīng)用層，共3個(gè)層次。

    產(chǎn)品知識(shí)資源層主要包括企業(yè)內(nèi)專利庫(kù)、模型庫(kù)、算法庫(kù)、經(jīng)驗(yàn)庫(kù)、實(shí)例庫(kù)和專家?guī)熨Y源等，以及企業(yè)外的專利庫(kù)、文獻(xiàn)庫(kù)、經(jīng)驗(yàn)庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)和專家?guī)熨Y源等。

    云知識(shí)平臺(tái)層主要由中間件層、云知識(shí)核心技術(shù)層和產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)管理層構(gòu)成。其中，中間件層主要是對(duì)產(chǎn)品知識(shí)資源進(jìn)行感知、抓取和虛擬化接入等的操作，首先通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)爬蟲(chóng)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等，對(duì)產(chǎn)品知識(shí)資源層中的各知識(shí)資源進(jìn)行感知和接人，接著采用虛擬機(jī)對(duì)這些知識(shí)資源進(jìn)行虛擬化處理，并通過(guò)通信接口傳輸?shù)皆浦�識(shí)平臺(tái)核心技術(shù)層中；核心技術(shù)層對(duì)來(lái)自中間件層的虛擬化知識(shí)資源進(jìn)行產(chǎn)品知識(shí)模塊本體的構(gòu)建，對(duì)構(gòu)建的模塊本體在云服務(wù)器上進(jìn)行注冊(cè)、封裝和邦定等操作，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品知識(shí)資源的存儲(chǔ)與監(jiān)控、組合與調(diào)度、封裝與控制、定價(jià)與計(jì)費(fèi)，以及安全管理等功能；產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)管理層主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)在核心技術(shù)層中云服務(wù)器上已注冊(cè)、封裝和邦定的產(chǎn)品知識(shí)進(jìn)行發(fā)布和查尋，進(jìn)而在PLM過(guò)程中向企業(yè)內(nèi)外用戶提供按需服務(wù)的產(chǎn)品知識(shí)。

    應(yīng)用層主要提供PLM過(guò)程中產(chǎn)品規(guī)劃、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造與裝配、產(chǎn)品銷(xiāo)售與服務(wù)，以及產(chǎn)品回收等各階段所需的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)支持。

圖2 基于PLM的云知識(shí)環(huán)境下產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)

3 云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)

    云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)是對(duì)云平臺(tái)(包括公有云和私有云)中各種已虛擬化的產(chǎn)品知識(shí)資源(包括文獻(xiàn)、專利、技能技巧、各種信息和數(shù)據(jù)等)進(jìn)行服務(wù)封裝、綁定、發(fā)布和查詢等，并對(duì)知識(shí)服務(wù)過(guò)程進(jìn)行搜索、服務(wù)組合、調(diào)度、定價(jià)及安全評(píng)估等，從而保證PLM過(guò)程中的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)的有效性。基于PLM的云知識(shí)環(huán)境的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖3所示。在圖3中，產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要由PLM中的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)應(yīng)用、云知識(shí)平臺(tái)中的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)注冊(cè)和云知識(shí)環(huán)境中的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)組成，共3個(gè)層次。其中PLM中的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)應(yīng)用主要是把在云知識(shí)平臺(tái)中已注冊(cè)的產(chǎn)品知識(shí)，通過(guò)Web服務(wù)的形式提供給PLM中的設(shè)計(jì)人員、制造人員、銷(xiāo)售人員和服務(wù)人員等進(jìn)行應(yīng)用；云知識(shí)平臺(tái)中的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)注冊(cè)，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)公有云和私有云產(chǎn)品知識(shí)資源池中各產(chǎn)品知識(shí)資源的服務(wù)注冊(cè)、邦定與發(fā)布，為產(chǎn)品知識(shí)的web服務(wù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件；云知識(shí)環(huán)境中的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)是通過(guò)產(chǎn)品知識(shí)模塊本體全局模式，對(duì)產(chǎn)品知識(shí)進(jìn)行本體構(gòu)建和形式化的組織，便于企業(yè)用戶在PLM過(guò)程中為進(jìn)行產(chǎn)品知識(shí)的準(zhǔn)確查詢提供更好的搜索方法。

圖3 基于PLM的云知識(shí)環(huán)境的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程

    與圖3相對(duì)應(yīng)，云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程可形式化為可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(Extensible Mark-up Language，XML)元素的形式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)的自動(dòng)化。具體形式化過(guò)程(部分)如下。

4 結(jié)語(yǔ)

    產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)是提高產(chǎn)品全生命周期過(guò)程中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)及管理創(chuàng)新的主要途徑。本文對(duì)云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)模式進(jìn)行了研究，主要內(nèi)容包括：給出了云知識(shí)的定義和內(nèi)涵，提出了云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)原理，并分析了云計(jì)算、云制造及云知識(shí)之間的關(guān)系；提出了云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)，該系統(tǒng)架構(gòu)主要由產(chǎn)品知識(shí)資源層、云知識(shí)平臺(tái)層和應(yīng)用層組成；給出了云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程及相應(yīng)的XML實(shí)現(xiàn)表示形式。本文只是從原理和實(shí)現(xiàn)方法上對(duì)云知識(shí)環(huán)境下的產(chǎn)品知識(shí)服務(wù)實(shí)現(xiàn)模式進(jìn)行了一定研究和分析，其具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程還涉及到很多具體的技術(shù)問(wèn)題，這將是以后的研究重點(diǎn)。

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本文標(biāo)題：基于PLM的云知識(shí)環(huán)境下知識(shí)服務(wù)模式研究

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