0 引言

    在產(chǎn)品全生命周期管理(PLM)過程中，以產(chǎn)品知識(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)利潤的新增長點(diǎn)。據(jù)英國《知識管理》雜志的資料顯示，產(chǎn)品知識的使用能提高PLM過程中產(chǎn)品創(chuàng)新和服務(wù)能力達(dá)73％以上，因此，如何在PLM過程中獲取各種產(chǎn)品知識并向企業(yè)提供有效的產(chǎn)品知識服務(wù)，已經(jīng)引起了越來越多的企業(yè)特別是機(jī)電類制造企業(yè)的極大關(guān)注，越來越被人們所重視。

    目前，雖然企業(yè)及相關(guān)研究人員已對產(chǎn)品知識在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環(huán)圖的知識組織模型構(gòu)建產(chǎn)品設(shè)計過程知識服務(wù)系統(tǒng)的方法；李軍寧等人構(gòu)建了一個支持產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計知識服務(wù)平臺構(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)，給出了一個面向行業(yè)網(wǎng)絡(luò)的知識發(fā)現(xiàn)及共享的服務(wù)平臺；xi等人將復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計過程中的原理性知識特征進(jìn)行融合，并通過知識流的控制來獲取新的產(chǎn)品知識等。但上述研究只是考慮對PLM過程中某個具體階段的產(chǎn)品知識如何服務(wù)，并沒有考慮整個PLM過程中的產(chǎn)品知識服務(wù)能力，也沒有考慮各種產(chǎn)品知識存儲、調(diào)度和服務(wù)如何實(shí)現(xiàn)等問題，因而，提供產(chǎn)品知識服務(wù)的能力很有限。

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

    在云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)的實(shí)現(xiàn)過程中，涉及到很多需要解決的具體問題，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個問題：首先要了解云知識的意義、內(nèi)涵、產(chǎn)品知識服務(wù)原理及其與云制造和云計算的關(guān)系；其次是如何構(gòu)建云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)，從而搭建起為企業(yè)提供產(chǎn)品知識服務(wù)的橋梁；最后是產(chǎn)品知識服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)建立之后，如何把產(chǎn)品知識服務(wù)推送給相應(yīng)的企業(yè)，也即如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品知識服務(wù)過程。

1 云知識的定義及服務(wù)原理

1.1 云知識的定義及內(nèi)涵

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

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

    定義2：云知識環(huán)境是一個集成了網(wǎng)絡(luò)、云計算、云制造和產(chǎn)品知識的集成服務(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)品知識資源，并能為用戶提供PLM過程中各類產(chǎn)品知識服務(wù)的新服務(wù)環(huán)境。云知識環(huán)境一般應(yīng)包括云知識資源、云知識管理平臺、產(chǎn)品知識服務(wù)節(jié)點(diǎn)及用戶等幾個部分。

1.2 云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)原理

    云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(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)品知識資源池、私有云產(chǎn)品知識資源池、云知識管理平臺，以及企業(yè)用戶等幾個重要部分。圖1中的公有云產(chǎn)品知識資源池是企業(yè)外的各種產(chǎn)品知識資源，包括企業(yè)外部的各種產(chǎn)品知識庫、文獻(xiàn)庫(中文文獻(xiàn)和外文文獻(xiàn)，如中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(CNKI))、專利庫(如中國專利數(shù)據(jù)庫、美國專利數(shù)據(jù)庫及歐洲專利數(shù)據(jù)庫等)；私有云產(chǎn)品知識資源池是企業(yè)自身擁有的知識庫(如實(shí)例庫、模型庫、規(guī)則庫及專家?guī)斓?和數(shù)據(jù)庫，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；云知識管理平臺對公有云和私有云的產(chǎn)品知識資源進(jìn)行虛擬接人和服務(wù)封裝，并實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品知識資源的服務(wù)進(jìn)行選擇、組合、評價、存儲、計價及租用等統(tǒng)一管理和調(diào)度，從而實(shí)現(xiàn)對各企業(yè)及企業(yè)不同用戶產(chǎn)品知識的按需服務(wù)。

圖1 云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)原理

1.3 云計算、云制造及云知識的特點(diǎn)

    云計算、云制造及云知識的特點(diǎn)如表1所示。云知識具有如下特點(diǎn)。

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

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

    3)高可靠性：通過容錯技術(shù)，使得單點(diǎn)故障發(fā)生時產(chǎn)品知識環(huán)境可動態(tài)遷移至其他產(chǎn)品知識資源節(jié)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行，確保其他產(chǎn)品知識資源節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行不受影響。

    4)高安全性：支持對產(chǎn)品知識資源的多層次、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)品知識資源節(jié)點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)行。

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

    6)技術(shù)無關(guān)性：在云知識環(huán)境下，所有計算、存儲和協(xié)調(diào)等與用戶行為沒有關(guān)系。

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

表1云計算、云制造及云知識的特點(diǎn)

2 云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)框架

    通過對云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)模式進(jìn)行分析，企業(yè)不同的用戶可以向云知識平臺提出自身的個性化產(chǎn)品知識服務(wù)需求，云知識平臺對產(chǎn)品知識運(yùn)行、維護(hù)、接人、組合、搜索和安全等進(jìn)行管理，并對不同用戶的產(chǎn)品知識個性化需求進(jìn)行分析，通過調(diào)度、優(yōu)化和組合等操作，向用戶提供所需的產(chǎn)品知識服務(wù)。通過云知識平臺，用戶可便捷地使用產(chǎn)品知識資源。

    云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)主要包括PLM過程中的設(shè)計知識服務(wù)(即規(guī)劃知識、概念設(shè)計知識和詳細(xì)設(shè)計知識等)、實(shí)驗與仿真知識服務(wù)、加工與裝配知識服務(wù)、生產(chǎn)過程管理知識服務(wù)，以及商務(wù)知識服務(wù)等。

    基于PLM的云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，其主要包括產(chǎn)品知識資源層、云知識平臺層和應(yīng)用層，共3個層次。

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

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

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

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

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

    云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)實(shí)現(xiàn)是對云平臺(包括公有云和私有云)中各種已虛擬化的產(chǎn)品知識資源(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，并對知識服務(wù)過程進(jìn)行搜索、服務(wù)組合、調(diào)度、定價及安全評估等，從而保證PLM過程中的產(chǎn)品知識服務(wù)的有效性。基于PLM的云知識環(huán)境的產(chǎn)品知識服務(wù)實(shí)現(xiàn)過程如圖3所示。在圖3中，產(chǎn)品知識服務(wù)實(shí)現(xiàn)過程主要由PLM中的產(chǎn)品知識服務(wù)應(yīng)用、云知識平臺中的產(chǎn)品知識服務(wù)注冊和云知識環(huán)境中的產(chǎn)品知識服務(wù)實(shí)現(xiàn)組成，共3個層次。其中PLM中的產(chǎn)品知識服務(wù)應(yīng)用主要是把在云知識平臺中已注冊的產(chǎn)品知識，通過Web服務(wù)的形式提供給PLM中的設(shè)計人員、制造人員、銷售人員和服務(wù)人員等進(jìn)行應(yīng)用；云知識平臺中的產(chǎn)品知識服務(wù)注冊，主要是實(shí)現(xiàn)對公有云和私有云產(chǎn)品知識資源池中各產(chǎn)品知識資源的服務(wù)注冊、邦定與發(fā)布，為產(chǎn)品知識的web服務(wù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件；云知識環(huán)境中的產(chǎn)品知識服務(wù)實(shí)現(xiàn)是通過產(chǎn)品知識模塊本體全局模式，對產(chǎn)品知識進(jìn)行本體構(gòu)建和形式化的組織，便于企業(yè)用戶在PLM過程中為進(jìn)行產(chǎn)品知識的準(zhǔn)確查詢提供更好的搜索方法。

圖3 基于PLM的云知識環(huán)境的產(chǎn)品知識服務(wù)實(shí)現(xiàn)過程

    與圖3相對應(yīng)，云知識環(huán)境下的產(chǎn)品知識服務(wù)實(shí)現(xiàn)過程可形式化為可擴(kuò)展標(biāo)記語言(Extensible Mark-up Language，XML)元素的形式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品知識服務(wù)的自動化。具體形式化過程(部分)如下。

4 結(jié)語

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

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

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