云制造资源语义描述与建模

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云制造是近年来在制造业信息化领域出现的-种新的先进制造模式，其核心就是在低碳经济发展大趋势下盘活社会制造资源的存量，优化配置fI。某院士将其定义为：利用网络和云制造服务平台，按用户需求组织网上制造资源为用户提供各类按需制造服务的-种网络化制造新模式f2]。作为-种新的制造模式，要实现落地”.云制造有很多关键技术急待解决，对云制造资源静态属性、动态属性、行为屙生及部署配置信息进行描述与建模，进而构建具有通用接口的虚拟资源封装组件就是其中之- 。

2云制造资源分析制造资源在云制造模式中占据着核心的地位。云制造的出发点即是对空余闲置的制造资源重新配置以满足制造能力不足企业(尤其是中小企业)的需求。

2.1制造资源的概念云制造的制造资源是-个广义的概念，是-切能在制造全生命周期中发挥作用的所有软硬件资源(如数控机床、计算机、原材料等)、人(如专家、技工等)、知识(如设计手册、经验、标准、协议等)等的总称阎。与传统的制造资源概念有所区别的是将人和知识也纳入了制造资源的范畴。

22广义制造能力从制造资源的广义概念，可以看出各类制造资源都具备-定的在制造全生命周期中发挥作用的能力，例如：数控机床具有数控加工的能力；设计人员具有相应的设计能力；设计手册具备可供设计人员参考和学习的能力。不能在制造全生命周期中发挥作用的的制造资源是没有意义的，即具有这样的能力是制造资源的必要条件。如果将在制造全生命周期中发挥作用的这种能力定义为广义制造能力，则制造过程可以看作是广义制造能力的组合与应用过程。以简单生产过程为例，如图1所示∩以看作是为机床的使用提供参考和借鉴的能力(机床使用手册)、从机床使用手册中进行学习进而转化为操作机床的能力(操作人员)、能够被加工的能力(工件)和对工件进行加工的能力(机床)的组合应用过程。

2.3使用价格在对制造资源进行优化配置时，除了要考虑其所具有的制造能力，价格也是重要的影响因素。如果使用价格过低甚至是无偿服务，则资源提供者可能不愿意提供所拥有的制造资源和对已提供的资源进行改善和维护，从而影响云制造所提供服务的质量和效率；如果使用价格过高，则需求方可能会放弃需求；如果对同来稿日期：2012-03-17基金项目：江苏蚀安市科技计划项目(HAGZ2010006)作者简介：薛建勋，(1978-)男，江苏淮安人，讲师，在读博士研究生，主要研究方向为数字化制造第 1期 薛建勋：云制造资源语义描述与建模 249- 需求有多种满足需求的供给，则需求方通常会选择使用价格较低的资源提供方。同-资源提供者提供的资源往往不止-种，而同-制造资源所能提供的制造能力也可能有多种。针对这种情况，在定价时采劝-刀切”的方式显然是不合理的，应根据不同的制造能力分别进行定价。

图 1生产过程与广义制造能力Fig.1 Production Process and General Manufacturing Capacity2.4评价信息资源使用者对制造资源的评价也是云制造在优化配置资源时应考虑的-个重要因素。在同等条件下，评价高的制造资源应优先被使用，评价低的制造资源的提供者应对其进行改善，从而促进云制造制造资源质量和服务效率的提高。在进行评价时，同样应对制造资源所提供的制造能力分别进行评价。此外资源提供者的信誉评价等也应是制造资源评价信息的重要组成部分。

3云制造资源描述与建模云制造资源种类繁多，功能各异，具有多样性 、异构性、动态性、专业性等特点。当前Web采用XML和WSDL语言来描述信息，存在语义二义性等缺点，不能很好地对云制造资源和云制造服务进行描述。语义Web是对当前Web的扩展，其中的信息具有明确的定义、能够被人和机器共同理解，通过明确定义的操作，可以实现Web信息的自动处理 。

3.1云制造服务的OWL-S描述OWL-S(Ontology Web Language for Services)是基于 Web服务和语义Web的本体语言，是连接语义Web和Web服务的桥梁。

其知识本体由三部分组成，即描述服务是做什么的ServiceProfile类，服务是如何工作的 ServiceModel类，以及如何被访问的ServieeGrounding类17-81。ServiceProfile将服务描述为-个具有三种类型信息的功能：哪个组织提供了该服务、该服务提供了什么功能以及-组服务特征的属性。对应于云制造服务，描述了云制造资源提供者的信息(如联系方式等黄页信息)、广义制造能力的信息(50功能、分类、价格、评价等)。ServiceModel描述了服务的过程模型，包括使用服务时涉及的数据流和控制流信息，在云制造中，描述的是对广义制造能力的组合应用以及输入输出信息。

seⅣiceGr0unding则描述了访问服务的细节，如协议、消息格式 、传输、定位等，用于服务的实际调用执行，与云制造资源的关系不大。综上可知云制造服务需要云制造资源提供者的消息以及云制造资源所具有的广义制造能力的信息。

32云制造资源本体建模在对云制造资源、云制造服务以及语义Web分析研究的基础上，运用自上而下”的方法，采用 OWL(web Ontology Language)本体语言和Prot6g6本体建模工具构建了云制造资源的本体结构，如图2所示，主要包含以下8个本体图2云制造资源本体结构Fig.2 Cloud Manufacturing Resource Ontology Structure(1)Resource定义了制造资源，通过 ResourceOwner和 Cap-acity本体进行详细描述。

(2)ResourceOwner表示制造资源提供者 ，通过 Contactlnfo、Management和Payment本体进行详细描述。

(3)Capaci用于定义制造资源所具有的广义制造能力，通过 Tvpe、Description和 Appraise等属性和 Process、Fee等本体对其进行详细描述。

(4)Contactlnfo本体提供制造资源提供者的联系方式，包括Tel、Address、ContaetPerson、e-mail和"Wfirw等属性。

(5)Management通过 Rule、Atention、Certifcate、Reputation等属性对制造资源提供者的规章制度、使用时的注意事项、资质以及信誉等进行描述。

(6)Payment代表资源提供者的付款方式，包括开户行、账号、公司名称和收款人等常用属性。

(7)Process对广义制造能力的输入、输出、参数、前提条件、最终结果等进行详细描述。

(8)Fee描述了广义制造能力的计费方式，如按时间计费和按使用次数计费等。

3.3建模实例以淮阴工学院新购置的德马吉 CTX 5 10eco数控万能车床为例进行建模并生成owl文件，如图3所示。对该资源的联系方式、性能参数、使用条件、加工精度、机床参数以及计费方式等进行了详细的描述。而该资源的使用说明、资质以及规章制度等内容尚未完善，将根据实际情况灵活的添加到 owl文件中，这饮合当前很多科研院所的实际状况。

图 3 CTX51Oeco的本体模型Fig.3 CTX510eco Ontology Model(下转第 253页)圆 囝警- 许No.1Jan.2013 机 械 设计 与 制造 253腔 A11及浇 口套 12上脱出；当动模下行 lmm时，三套侧向分型与抽芯机构的斜导柱分别驱动型芯 A5、型芯 B22和型芯 C28随各自所处滑块在导滑槽 内向外侧移动，实现侧向分型及侧向抽芯；当动模下行至125mm时，二枝斜导柱B23脱出滑块20斜孔，型芯 B22和型芯 C28完成侧向抽芯，滑块 2O在限位块 9阻挡下停止运动；当动模下行至165mm时，斜导柱A8带着型芯A5完全脱出塑件，此时注塑机上的顶出杆与顶出板 15接触；模具顶出机构随着动模的下行开始顶出塑件 26；当动模下行至 180mm时，完成塑件26顶出，开模过程结束∩以从模具中取出塑件。

5.2合模动模部分向上方移动，顶出机构在复位弹簧A3的作用下开始复位；当动模上行至 15ram时，型芯 A5进入型腔 B32；当动模上行至 55mm时，二枝斜导柱 B23开始进入滑块 20斜孔 ，型芯B22和型芯 C28进入型腔 B32；当动模继续上行至 179ram时，各侧抽芯已准确处于型腔中；当动模继续上行 lmm时，I-1分型面闭合，合模过程结束。又可开始下-注射周期循环。

6结束语出水弯头塑件注塑模设计时，根据产品的结构特点以及技术性能的要求，采用了组合式型芯和型腔制模工艺，配合三套侧向分型与抽芯机构，合理的浇口设计和冷却系统、优化的脱模机构等，使注射塑件质量得到保证，同时减少了模具频繁的维护修理。模具已在注塑机上进行了长期的大量生产，经生产验证：模具生产效率高，产品质量完全符合技术要求，现已大量投入生产。