基于Internet的制造業(yè)協(xié)同知識網格平臺

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1 專業(yè)鎮(zhèn)內企業(yè)現狀

0 引言

隨著人們對產品的更高要求的需求，制造企業(yè)之間必須在更深的程度上進行緊密協(xié)作，才能應對當今愈演愈烈的市場競爭環(huán)境。面對網絡上信息的快速增長，對于網絡上的企業(yè)用戶來說，要儲藏本企業(yè)的知識、重組分布在網上的知識以及和其他企業(yè)分享知識，仍然缺乏有效的方法。網格（Grid）技術為此提供了支撐環(huán)境，能克服因空間上的距離和異構性給企業(yè)間協(xié)同帶來的障礙，為實現敏捷制造和虛擬企業(yè)的運作提供支持，形成具有數字化、柔性化、敏捷化等基本特征的優(yōu)勢互補的協(xié)同企業(yè)[1]。2001年，Fosmr，Kesselman和Tuecke將網格定義為：動態(tài)多機構虛擬組織中的一個協(xié)調的共享資源和解決問題的過程[2]。網格是實現企業(yè)和社會資源共享和集成，支持企業(yè)群體協(xié)同運作和管理的集成支撐環(huán)境，通過封裝和集成，屏蔽資源的異構性和地理分布性，以透明的方式為用戶提供各類制造服務，使企業(yè)能夠以請求服務的方式方便地獲得所有與制造相關的服務，能夠像使用本地資源一樣方便地使用封裝在網格中的所有資源。

本文探索了如何利用網格技術來輔助專業(yè)鎮(zhèn)內企業(yè)之間的資源共享?；诰W格原理構造出了一個支持制造企業(yè)間協(xié)同的網格平臺，分散在專業(yè)鎮(zhèn)內的制造企業(yè)能夠通過平臺實現各類資源的集成與共享。

1 專業(yè)鎮(zhèn)內企業(yè)現狀

專業(yè)鎮(zhèn)內制造企業(yè)的產品設計創(chuàng)新能力水平較低，產品科技含量不高，大多數企業(yè)協(xié)作方式還是處于傳統(tǒng)的階段，難以對現有的產業(yè)鏈中的新產品設計信息與知識資源進行有效整合與集中。另外專業(yè)鎮(zhèn)內受制于技術上的劣勢而難以有突破性發(fā)展，人才配備不足，信息與知識資源不足，軟硬件資源疆乏以及現有軟硬件資源的利用率不高，技術創(chuàng)新能力不足，設備落后，利用率低，尤其企業(yè)內部以及企業(yè)之間，存在著“信息孤島”、“應用孤島”和“資源孤島”，缺乏產品的企業(yè)間協(xié)同設計，知識共享程度不高由此引起的知識創(chuàng)新能力低下，致使企業(yè)等不到持續(xù)發(fā)展甚至落后。

因此，如何有效整合企業(yè)與企業(yè)之間、整個供應鏈內的信息尚知識資源，消除信息孤島，促進專業(yè)鎮(zhèn)內各企業(yè)之間的相互協(xié)調、互補、滲透和嫁接，形成資源和知識可共享的緊密產業(yè)聯合體，提高制造企業(yè)的產品創(chuàng)新能力，已成為當前產業(yè)群發(fā)展值得探討的課題。網格技術的出現為專業(yè)鎮(zhèn)內企業(yè)的發(fā)展提供了巨大機遇。網格的根本特征是資源熱享，消除資源孤島。知識網格研究的側重點是智能信息處理，其目標是如何消除信息孤島和知識孤島，實現信息資源和知識資源的智能共享。具有協(xié)同功能的知識網格平臺，為解決專業(yè)鎮(zhèn)內企業(yè)面臨的問題提供了一個新的解決思路。能解決企業(yè)目前所遇到函待解決的“信息孤島”及“應用孤島”等問題。

2 知識網格平臺的系統(tǒng)方案

OGSA作為建立面向服務的下一代網格系統(tǒng)的實際標準，知識網格平臺是構建在OGSA規(guī)范之上的網格知識管理體系，這個體系架構主要用于網格上的分布式軟件資源和知識服務，同時必須遵循OGSA規(guī)范。

知識網格平臺的體系結構從下到上定義為4個層次：網格的基礎設施即資源層，WEB服務容器，網格核心中間件，面向用戶的網格應用層。如圖1所示。

圖1 知識網格平臺體系結構

網格的基礎設施：也是網格資源層，包含了專業(yè)鎮(zhèn)內Internet上所有可訪問的，但是在地理上時分散的資源，這些資源包括有：各個企業(yè)運行的設計/制造軟件如CAD/CAM，各種可共享的燈飾配件庫、知識資源庫，以及用于數據挖掘的軟件工具等。

WEB服務容器：在服務容器里部署了網格平臺上所有的服務資源，有軟硬件資源，也有數據資源和知識資源。這些服務資源都是通過封裝，屏蔽了資源自身的異構性和復雜性而集成起來的，對外呈現統(tǒng)一的調用接口，通過接口使用戶可以發(fā)現服務并透明的訪問服務。

網格核心中間件：網格核心中間件提供一些核心服務，如服務注冊、資源調度、資源發(fā)現、作業(yè)管理、任務分配，還有數據管理、OGSA-DAI中間件以及信息服務等，另外還包括網格安全性，服務質量（QoS）如資源預留和交易等方面。

網格應用和網格門戶（GridPortal）：網格門戶提供基于web的應用服務，使用戶可以使用Web方式提交其作業(yè)并取得相應的結果，并可以在授權的情況下進行作業(yè)的監(jiān)控。用戶可以通過網格門戶進行數據訪問，上傳或下載燈飾配件信息資源，也可以根據自己的要求定制燈飾產品，這些應用通常需要相當多的資源以及Internet上的數據訪問。

3 基于網格的分布式PDM系統(tǒng)

3.1 分布式PDM

在知識網格平命中，產品數據管理（product data management，PDM）是與產品設計相關的軟件資源及數據資源的集成框架。

GartnerGroup公司給PDM的定義為：“PDM是一個使能器，它用于在企業(yè)范圍內構建一個從產品策劃到產品實現的并行化協(xié)作環(huán)境。一個成熟的PDM系統(tǒng)熊夠使所有參與創(chuàng)建、交流以及維護產品設計意圖的人員在整個產品生命周期中自由共享與產品相關的所有異構數據，如圖紙與數字化文檔、CAD文件和產品結構等?！睆莫M義上講，PDM僅管理與工程設計相關領域內的信息，而從廣義上講，它可以覆蓋到整個企業(yè)中從產品的市場需求分析、產品設計、制造、銷售、服務與維護等過程，即全生命周期中的信息[3]。參考文獻[4]著重介紹了利用WSRF規(guī)范標準熱強PDM系統(tǒng)內部各功能之聞的消息傳送的效率和安全性能，以提高PDM系統(tǒng)的并行處理能力和速度。

傳統(tǒng)的PDM主要面向企業(yè)內部的數據管理，在企業(yè)間的信息協(xié)同交流方面存在不足，并且面向產業(yè)群內企業(yè)間的數據管理還是一片空白，這給企業(yè)間知識、資源共享帶來很大的障礙。為此我們將PDM從傳統(tǒng)的概念出發(fā)進一步的擴展，利用網格技術集成專業(yè)鎮(zhèn)內各個企業(yè)擁有的軟件資源、數據資源以及知識資源等，構成企業(yè)問的分布式產品數據管理系統(tǒng)。為真正實現專業(yè)鎮(zhèn)內制造企業(yè)研究與開發(fā)、生產、營銷、組織管理及服務的協(xié)同開辟了道路。

3.2 企業(yè)間的協(xié)同

網格支持的協(xié)同系統(tǒng)是指在廣域網環(huán)境下各個企業(yè)之間圍繞同一個產品設計任務，將分布在異地的計算、存儲、設備、數據和人力資源連接起來形成一個虛擬組織，組織中的客戶和設計人員在基于網格的虛擬協(xié)作環(huán)境中分別承擔相應的職責和設計任務，并行、交互、協(xié)作地進行設計工作，共同完成產品設計任務的設計方法。其基本特點是：客戶參與、多個企業(yè)聯盟、異地、異構環(huán)境下進行合作設計。分布在異地的客戶和不同企業(yè)的設計人員，使用不同的設計工具，基于Web進行遠程協(xié)作設計，在一個虛擬共享的網格環(huán)境中對設計方案反復討論、修改，以最抉的速度、最好的質量完成產品設計和性能分析。

從基于網格的分布式PDM系統(tǒng)的概念來看，PDM可以定義為以軟件技術為基礎，以產品的設計開發(fā)為核心，實現對產品相關的數據、過程、資源一體化集成管理的技本?；诰W格的分布式PDM系統(tǒng)為產品的設計和開發(fā)提供了眾業(yè)之間的協(xié)同平臺。