基于模塊化本體的制造加工服務(wù)描述研究

基于模塊化本體的制造加工服務(wù)描述研究

0語義web技術(shù)制造加工的營銷化嚴重影響了中國制造系統(tǒng)的運作和管理模式。各領(lǐng)域的全球合作制造模式顯著提高了制造企業(yè)的市場響應(yīng)能力，提高了制造流程的效率。有效獲取制造加工的服務(wù)資源是實現(xiàn)面向網(wǎng)絡(luò)化虛擬企業(yè)協(xié)同制造的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而,目前的Web服務(wù)技術(shù)如簡單對象訪問協(xié)議(SimpleObjectAccessProtocol,SOAP)、Web服務(wù)描述語言(WebServicesDescriptionLanguage,WSDL)和統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成(UniversalDescription,DiscoveryandIntegration,UDDI)等雖然支持分布式軟件組件的無縫集成,但是它們是面向語法的標準,在面對復雜的實際應(yīng)用問題時,由于缺乏網(wǎng)絡(luò)資源語義描述標準,在很大程度上仍然需要人工參與交互,如仍需要通過人工搜索選擇所需的Web服務(wù),從而導致分布式制造環(huán)境下的協(xié)同業(yè)務(wù)處理過程智能化程度不高、資源發(fā)現(xiàn)和管理效率低,不但限制了Web服務(wù)的可擴展性,而且大大削減了Web服務(wù)的預(yù)期經(jīng)濟價值。本體建模和語義Web服務(wù)技術(shù)為創(chuàng)建機器能處理的面向內(nèi)容與過程服務(wù)的各類網(wǎng)絡(luò)資源提供了良好的互操作基礎(chǔ)。通過運用語義Web技術(shù),計算機能夠理解服務(wù)提供商描述的服務(wù)性質(zhì)、服務(wù)能力和服務(wù)過程約束,實現(xiàn)自動化服務(wù)匹配與組合,從而可以將人工參與過程集成的交互量減少到最小。因此,研究基于語義Web的制造服務(wù)描述建模方法和實現(xiàn)技術(shù),建立能被企業(yè)廣泛接受的制造服務(wù)描述模型及其基于語義的統(tǒng)一信息描述標準,是實現(xiàn)基于語義Web的制造服務(wù)自動發(fā)現(xiàn)與匹配,快速、準確構(gòu)建協(xié)同制造業(yè)務(wù)的首要任務(wù)。1制造服務(wù)描述的描述及其應(yīng)用目前,伴隨著Web應(yīng)用的不斷深入,呈幾何級數(shù)增長的信息量使用戶快速發(fā)現(xiàn)其所需的信息變得越來越困難。實現(xiàn)對Web資源內(nèi)容的分析和基于語義的信息檢索,已經(jīng)成為計算機科學和信息技術(shù)領(lǐng)域的一項重要研究課題,基于語義的網(wǎng)絡(luò)資源描述與建模技術(shù)的研究得到了廣泛重視。Lee等于2000年和2006年分別提出了初始塔型語義Web層次模型和擴展的語義Web層次模型,為實現(xiàn)本體語義描述和本體語義推理應(yīng)用提供了理論框架和實現(xiàn)方法。為提高異構(gòu)系統(tǒng)的互操作性(interoperability),促進知識共享(shared)和演進(evolution),制造服務(wù)描述模型的研究也從基于信息的模型向基于知識的模型轉(zhuǎn)變。近年來,支持領(lǐng)域知識共識、共享的本體成為基于語義Web的制造服務(wù)描述的使能技術(shù),許多學者從不同視角和不同抽象層建立了基于本體的制造服務(wù)模型。文獻從制造服務(wù)的資源構(gòu)成、基本信息、功能和非功能視角描述了支持虛擬企業(yè)制造服務(wù)描述模型,實現(xiàn)了基于Web服務(wù)本體描述語言(WebOntologyLanguageforService,OWL-S)的模型語義描述;文獻針對協(xié)同制造過程特征,建立了基于OWL-S的10個網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造本體及其描述;文獻建立了基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品、部件、零件和工序的四級分類制造服務(wù)描述模型,采用邏輯約束控制定義了制造服務(wù)匹配、制造服務(wù)鏈優(yōu)化和制造服務(wù)合成規(guī)則。文獻從基于組織結(jié)構(gòu)的工廠物理制造單元視角,建立了由基本信息、制造能力、物理構(gòu)成、狀態(tài)信息、工裝信息組成的制造資源信息模型;文獻從制造任務(wù)分解視角,建立了基于邏輯制造單元和邏輯加工路線的復雜零件協(xié)同制造任務(wù)信息模型。綜合研究已有文獻和在線制造加工交易市場發(fā)布的各種制造服務(wù)信息現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn):(1)現(xiàn)有的研究成果在一定程度上解決了企業(yè)協(xié)同制造過程中的信息交互與共享問題。但是,Internet上發(fā)布的大量制造服務(wù)廣告,不僅服務(wù)描述結(jié)構(gòu)不同、語法和語義表述不同,而且服務(wù)需求方仍然需要依靠人工搜索、分析和匹配制造服務(wù),這樣既不能保證服務(wù)匹配的查全率和準確性,又不支持協(xié)同業(yè)務(wù)的快速構(gòu)建。(2)目前的制造服務(wù)描述大多采用OWL-S語言實現(xiàn),OWL-S可以解決標準化問題,并克服基于關(guān)鍵詞的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機制的缺陷。但是,它描述的是語義Web服務(wù)上層本體,不支持推理。實際應(yīng)用中需要將其描述的制造服務(wù)轉(zhuǎn)換成其下層邏輯語言描述,才能利用邏輯推理功能滿足具有復雜制造加工特征約束的制造服務(wù)自動化匹配計算需求。(3)已有的制造服務(wù)信息模型缺乏對制造域知識和加工約束的邏輯關(guān)系表達能力,制約了制造服務(wù)匹配的分類和一致性檢查等推理服務(wù)的實現(xiàn)。結(jié)合目前的研究成果和需要進一步解決的問題,本文針對機械制造加工特征,采用本體建模技術(shù)形式化表達制造加工服務(wù)的概念和知識,通過基于描述邏輯的Web本體描述語言(WebOntologyLanguageDiscriptionLogic,OWLDL)描述制造加工服務(wù)模型,并在此基礎(chǔ)上建立制造服務(wù)模型實現(xiàn)機制,開發(fā)制造服務(wù)建模、自動化發(fā)現(xiàn)與匹配一體化應(yīng)用系統(tǒng)原型,支持面向網(wǎng)絡(luò)化制造的制造加工公共服務(wù)平臺構(gòu)建。2dl的組成及特點本體(ontology)概念及其理論已經(jīng)在領(lǐng)域知識表達和Web內(nèi)容處理等方面得到了廣泛應(yīng)用。較為公認的本體定義是Gruber于1993年提出的:本體是概念模型的形式化規(guī)范說明。由此表明,本體可用于描述獨立于環(huán)境狀態(tài)的可共享的概念模型。這種形式化本體不僅提高了異構(gòu)系統(tǒng)之間的互操作性和知識共享性,還可實現(xiàn)自動化信息/知識處理。一個知識本體通常由概念、關(guān)系、函數(shù)、公理和實例五種類型構(gòu)件來描述,它提供對相關(guān)領(lǐng)域知識及其相互關(guān)系的共同理解和明確定義。Brachman于1977年提出關(guān)于語義網(wǎng)絡(luò)的描述邏輯(DescriptionLogic,DL)思想,并建立了KL-ONE(KnowledgeLanguage-ONE)系統(tǒng)。DL是基于對象的形式化知識表示語言,具有很強的表達能力和可判定性,能清晰地表達模型論語義和分層概念。DL由概念、角色和個體組成,DL系統(tǒng)由表示概念和角色的構(gòu)造集、描述概念關(guān)系的術(shù)語公理集TBox、描述個體實例的斷言集ABox,以及TBox和ABox的推理機制四個部分組成。描述邏輯的顯著特征是具有形式化的、基于邏輯的語義以及知識推理能力(包含推理和可滿足性推理)。目前常用的三個DL推理系統(tǒng)是FaCT++,Racer(renamedaboxandconceptexpressionresoner)和Pellet。FaCT(fastclassificationofterminologies)是英國曼切斯特大學開發(fā)的一個描述邏輯分類器;Racer是德國Franz公司開發(fā)的第一個完全支持ABox的DL系統(tǒng),它可用于大規(guī)模本體推理;Pellet是美國馬里蘭大學MINDSWAP項目組針對OWLDL開發(fā)的本體推理器。為實現(xiàn)基于Web的制造服務(wù)的自動化發(fā)現(xiàn)與匹配,還需要采用一種計算機能理解的、支持語義推理的Web標準語言實現(xiàn)制造服務(wù)描述。萬維網(wǎng)聯(lián)盟(WorldWideWebConsortium,W3C)推薦的Web本體描述語言(WebOntologyLanguage,OWL)是基于DL的本體語言,它有OWLLite,OWLDL和OWLFull三個子語言。OWLLite的表達能力有限,但其推理效率高;OWLDL有較強的表達能力,并提供完備的、可判定的推理機制;OWLFull有最強的表達能力,但不支持完備推理?？梢?OWLDL能夠較好地兼顧知識表達能力和高效的推理效率,它不僅可以用于自動化計算本體分類層次,還可以自動化檢查本體的一致性,是實現(xiàn)自動化制造服務(wù)匹配的良好工具?；贠WLDL的本體可以表示為五元組:其中:C表示類(class)的集合;P表示屬性(property)的集合,包括對象屬性(objectproperty,表示個體與個體之間關(guān)系)和數(shù)據(jù)類型屬性(datatypeproperty,表示個體與數(shù)據(jù)值之間關(guān)系)兩大類;I是個體(individual)的集合;A是公理(axiom)的集合,包括類公理、屬性公理和實例公理;F是事實(fact)的集合,表示除公理以外的其他關(guān)系,即類與屬性、類與實例、實例與實例、實例與數(shù)值之間的關(guān)系及其約束。OWLDL的形式化基礎(chǔ)是描述邏輯,它與描述邏輯有對應(yīng)關(guān)系。OWLDL描述的類、對象屬性、數(shù)據(jù)類型屬性、個體、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)值分別對應(yīng)于描述邏輯中的概念、角色、特征、個體、定義域和值。由此,借助描述邏輯的推理機制可以實現(xiàn)基于OWLDL的本體語義推理。3基于owl的制造加工服務(wù)模型3.1制造服務(wù)mfgserfige要素定義制造合作伙伴對協(xié)同制造的貢獻主要源于其核心制造服務(wù)能力。制造服務(wù)商的制造服務(wù)能力主要體現(xiàn)在其顯性制造能力和隱性制造能力兩方面。顯性制造能力包括制造加工技術(shù)(設(shè)備水平、加工方法、加工精度等制造系統(tǒng)特征)和運作管理能力(加工成本、加工時間和加工質(zhì)量等服務(wù)交付能力等);隱性制造能力則通過企業(yè)社會價值來映射,如行業(yè)背景、專業(yè)特長、客戶群等反映企業(yè)經(jīng)驗、質(zhì)量保證和信譽等的信息和知識,它們是顯性制造能力的價值體現(xiàn)和實現(xiàn)保障。為此,本文針對制造加工域,將制造服務(wù)定義為:制造服務(wù)提供方/需求方提供(或需要)制造加工過程和制造資源產(chǎn)生的制造能力的集合(顯性制造能力和隱性制造能力)。其中制造企業(yè)(制造服務(wù)提供方、需求方)、制造服務(wù)和制造資源是構(gòu)成制造服務(wù)描述的三要素,它們形成了制造加工服務(wù)的核心本體(如圖1)。定義1制造加工服務(wù)?；赪eb的制造加工服務(wù)描述由制造企業(yè)MfgSupplier、制造服務(wù)MfgService和制造資源MfgResource三元組構(gòu)成(制造服務(wù)描述的基本類)。制造企業(yè)MfgSupplier所屬行業(yè)(industry)、客戶(customer)、產(chǎn)品(product)及其制造服務(wù)質(zhì)量MSQos等特征,顯示了其領(lǐng)域?qū)ｉL和社會價值。本文的制造服務(wù)MfgService本體概念化產(chǎn)品制造加工的所有服務(wù)項目及其服務(wù)指標,包括制造加工特征MfgProcess和制造加工能力MfgCapcbility。制造資源MfgResource本體描述支持某項制造服務(wù)的工作站W(wǎng)orkStation、機床Machine和刀具Tool等資源組合。只有對本體內(nèi)的概念(類)和角色(屬性)進行描述邏輯的形式化定義和描述,推理器才可能對制造服務(wù)描述進行自動分類與匹配。在OWL本體描述中,有至少一個充要條件的概念是一個可定義概念。根據(jù)圖1的制造加工服務(wù)核心本體MfgService,MfgSupplier和MfgResource及其蘊含的關(guān)系可知,制造服務(wù)MfgService是一類服務(wù)Service的抽象概念,且任何一項制造服務(wù)MfgService不能獨立存在,它需要至少一個制造服務(wù)企業(yè)MfgSupplier提供,以及至少一個制造資源MfgResource使能,反之亦然。因此,基于描述邏輯的制造服務(wù)MfgService的概念定義如下:同理,制造企業(yè)(服務(wù)提供商)MfgSupplier和制造資源MfgResource的概念定義如下:式(2)定義表明,制造企業(yè)MfgSupplier是一個提供一些制造服務(wù)MfgService的服務(wù)執(zhí)行者,其蘊含的概念是:如果某個企業(yè)是MfgSupplier的個體,則它一定提供一些MfgService,反之任何滿足提供MfgService條件的企業(yè)一定是MfgSupplier的一個個體。同理,式(3)表明制造資源MfgResource是一個支持一些制造加工服務(wù)MfgService的服務(wù)資源實體,反之亦然。圖2所示為本文定義的制造加工服務(wù)核心本體模型的OWLDL描述片斷。3.2制造加工服務(wù)核心概念為實現(xiàn)制造服務(wù)描述的可擴展性需求,本文將(2)制造服務(wù)描述模型分為核心和可擴展兩部分。圖1中的制造企業(yè)、制造資源和制造服務(wù)構(gòu)成了制造加工服務(wù)的核心概念。制造加工服務(wù)可擴展描述部分,則由不同制造服務(wù)企業(yè)提供的體現(xiàn)制造服務(wù)全過程的制造加工特征、制造能力和制造資源三個實例集組成。3.2.1roces的擴展描述模型制造加工是制造服務(wù)的核心內(nèi)容,任何一項制造加工服務(wù)都與至少一個加工過程相關(guān)聯(lián)。制造加工本體用于表示某個制造服務(wù)商提供的制造加工過程特征和約束,它應(yīng)具有可擴展性,以便描述不同制造加工過程的制造特征。本文以機械加工描述為例,機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。為概括和描述機械加工基本方式(車、鉆、銑、刨、磨等)的共性特征和差異,定義任何一個機械加工過程由輸入、加工和輸出三元組構(gòu)成,其本體的形式化描述為:定義2制造加工。圖3所示為制造加工(MfgProcess)本體模型的部分描述。輸入Input和輸出Output分別表示待加工和已加工的物料及其類別,可以通過具體的加工物料(材料、毛坯和/或零件)及其狀態(tài)加以特化描述。根據(jù)狹義機械加工定義,加工(Machining)是用車床、銑床、鉆床、磨床等專用機械設(shè)備制作零件的過程。一般來說,加工過程伴隨著機床和刀具產(chǎn)生各種加工運動、加工件幾何變形及其性能改善。加工運動包括切削運動和進給運動;加工件幾何特征包括平面、圓柱面和螺紋等;性能改善主要指對加工件的熱處理方式,包括特殊處理和普通處理等。因此,Machining是對加工功能的詳細描述,可以通過引入MfgProcess類的實例進一步擴展。由上述分析可知,一個制造加工MfgProcess是滿足至少有一個輸入Input、一個輸出Output和一項加工的制造加工服務(wù):另外,如果某個制造加工服務(wù)是Machining類的成員,則它一定是一種MfgService,并且該Machining需要至少一臺機床和一種刀具,對加工對象(材料、毛坯和/或零件)進行材料切削、壓力加工(加工過程需要產(chǎn)生加工運動(MachiningMotion))和/或熱處理加工(實現(xiàn)加工件性能改變(PropertyModification)),從而獲得所需的幾何變形(GeometryModification)。本文定義Machining應(yīng)至少滿足以下hasProcess屬性的全稱約束閉包公理:上述研究表明,通過“輸入—加工—輸出”三元組和“加工運動—幾何變形—性能改善”三元組的兩層制造加工本體可擴展描述模型,提供對大量不同制造加工過程的個性化描述。制造加工本體的OWLDL描述片段如圖4所示。3.2.2制造企業(yè)制造能力的定義文獻給出了物理制造單元制造能力描述模型,文獻在此基礎(chǔ)上給出了產(chǎn)品、零件和工序各層的能力定義。文獻將幾何加工能力、加工規(guī)格范圍、可加工材料和生產(chǎn)率作為B2B(businesstobusiness)協(xié)同下的主要制造過程能力因素。由于每個制造過程都有不同的制造能力屬性集合,即使是同一制造過程,不同制造商對其制造能力的描述也不相同。此處要描述的制造能力以體現(xiàn)加工設(shè)備制造功能的加工能力為核心(狹義的),不包括制造企業(yè)的非功能性制造服務(wù)能力(通過3.2.4節(jié)制造企業(yè)本體描述),如制造質(zhì)量保證體系等。針對加工機床的制造能力,并根據(jù)制造合作伙伴選擇初期對制造企業(yè)核心制造能力的評價需求,本文的制造加工能力MfgCapability包括可加工零件或材料的種類、重量、尺寸、加工精度和表面光潔度等指標,具體有生產(chǎn)率(Rate)、加工方法(MachiningMethod)、加工精度(MachiningPrecision)、可加工零件重量(PartWeight)、可加工零件規(guī)格(PartSize)、可加工幾何特征(Geometry)、可加工零件類型(PartType)和可加工材料類型(MaterialType)。制造加工能力本體形式化定義如下:定義3制造加工能力。其中…為可擴展加工能力描述。可擴展制造加工能力本體模型如圖5所示,限于篇幅,制造加工能力本體的OWLDL描述從略。3.2.3制造資源模型構(gòu)建任何制造加工過程一定由一個或多個具有一定加工過程能力的制造資源使能。有關(guān)制造資源模型開發(fā)和研究的文獻很多,本文采用美國國家標準與技術(shù)研究院(NationalInstituteofStandardTechnology,NIST)提出的制造資源信息建模標準。制造資源描述應(yīng)具有可擴展性,本文僅從與制造加工直接相關(guān)的機床和刀具入手構(gòu)建制造資源本體,不列出更詳細的資源類,服務(wù)商可以在此基礎(chǔ)上根據(jù)制造加工特征建立可擴展的制造資源模型。制造資源本體的形式化定義如下:定義4制造資源。本文將制造資源分為機床MachineTool和刀具裝配ToolAssembly,…為可擴展資源。制造資源本體的部分描述如圖6所示。一臺機床(MachineTool)是一個制造資源(MfgResource),它可進行人工加工或數(shù)控加工,用于執(zhí)行材料切割或材料切削操作,加工精度可達到一定的定位精度、形狀精度和/或尺寸精度,即制造服務(wù)提供方/需求方可以針對不同制造服務(wù)需求,在上述機床定義框架上對機床實例進行更詳細地定義或簡化定義。該描述框架不僅可以具體描述機床主軸的工作特征,還可以補充描述機床使用的刀具類型。限于篇幅,制造資源本體的OWLDL描述從略。3.2.4制造服務(wù)質(zhì)量msqos上述制造加工、制造加工能力和制造資源本體描述了制造服務(wù)企業(yè)的制造加工綜合能力,體現(xiàn)了其顯性制造能力。而制造服務(wù)企業(yè)的顯性運作管理能力(加工成本、加工時間和加工質(zhì)量等服務(wù)交付能力等)以及體現(xiàn)企業(yè)社會價值貢獻的隱性制造能力(行業(yè)背景、專業(yè)特長、客戶群等),也是客戶制造服務(wù)采購的重要評價指標。因此,制造企業(yè)本體除要描述企業(yè)所屬行業(yè)、產(chǎn)品特征、地理位置和基本聯(lián)系信息外,還要描述所能提供的非功能性制造服務(wù)———制造服務(wù)質(zhì)量(MSQoS)。MSQoS包括加工成本(Cost)、加工時間(Time)、服務(wù)支持(SptService)、系統(tǒng)支持(SptSystem)和制造評價(MfgEvaluation)等。其中服務(wù)支持SptService可以提供計算機輔助設(shè)計(ComputerAidedDesign,CAD)/計算機輔助工程(ComputerAidedEngineering,CAE)建模、包裝、貨運等附加服務(wù)項目;系統(tǒng)支持SptSystem是用于輔助制造加工完成的一些支持系統(tǒng),如質(zhì)量控制(QualityControl,QC)、生產(chǎn)過程控制(ProductionProcessControl,PPC)系統(tǒng)等;制造評價(MfgEvaluation)是指企業(yè)在接受該服務(wù)后給出的綜合評價,包括交貨的及時性、信譽以及成本和質(zhì)量等綜合性主觀評價。制造企業(yè)本體的形式化定義如下:定義5制造企業(yè)。受篇幅限制,制造企業(yè)本體的OWLDL描述從略。4制造加工服務(wù)的主要模型的應(yīng)用4.1基于ms的制造服務(wù)匹配本文在制造加工公共服務(wù)與管理關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用的區(qū)域科技發(fā)展計劃課題支持下,開發(fā)了由制造服務(wù)統(tǒng)一描述(MS描述模板及相應(yīng)的OWL-DL描述生成器)、制造服務(wù)發(fā)現(xiàn)(MS發(fā)布與注冊中心)和制造服務(wù)匹配(MS匹配器)組成的一體化制造服務(wù)“連接”原型系統(tǒng)(ManufacturingServiceConnectionSystem,MS-CS)。圖7從面向應(yīng)用的角度描述了基于語義的MS-CS體系結(jié)構(gòu),系統(tǒng)采用基于多Agent系統(tǒng)(Multi-AgentSystem,MAS)的JADE(JavaAgentdevelopmentframework)開發(fā)框架,通過制造服務(wù)供應(yīng)Agent、制造服務(wù)采購Agent、制造服務(wù)黑板Agent和制造服務(wù)黃頁A-gent四個軟件代理實現(xiàn)制造服務(wù)自動化發(fā)現(xiàn)與匹配。在該系統(tǒng)中,制造服務(wù)供應(yīng)商可以通過制造服務(wù)供應(yīng)Agent向“制造服務(wù)注冊與發(fā)布中心”(簡稱中心)的制造服務(wù)黃頁Agent(JADE環(huán)境下稱為目錄生成器DF)注冊一項或多項制造服務(wù)供應(yīng)信息。制造服務(wù)采購商可以通過制造服務(wù)采購Agent向中心的制造服務(wù)黑板Agent發(fā)布制造服務(wù)需求信息。黃頁Agent和黑板Agent分別根據(jù)供需雙方的制造服務(wù)特征對發(fā)布/注冊的制造服務(wù)進行分類。黃頁Agent根據(jù)制造服務(wù)采購Agent的搜索條件列出滿足制造服務(wù)請求的制造服務(wù)初始匹配列表(合作意向階段的服務(wù)發(fā)現(xiàn))。在制造服務(wù)采購Agent從黃頁中選出符合制造需求的服務(wù)后,便向制造服務(wù)供應(yīng)Agent請求獲取滿足服務(wù)要求的制造加工服務(wù)詳細描述(用于制造加工過程需求匹配)。制造服務(wù)供應(yīng)Agent從MS知識庫中調(diào)出相應(yīng)的OWL制造服務(wù)詳細描述,提交給MS匹配器(如圖7)。MS匹配器實現(xiàn)對供需雙方的MS本體模型特征提取及其MS語義相似度計算和匹配推理,并輸出大于某一語義相似度水平的制造服務(wù)列表。由此,制造服務(wù)采購Agent可以從中選擇相似度最高或次高的制造服務(wù)(綜合考慮制造成本和時間限制等因素)。4.2制造服務(wù)描述制造服務(wù)供應(yīng)商/采購商都是普通用戶,不可能使用像Protégé這類專業(yè)工具來描述其制造服務(wù)。然而普通用戶用文字描述的制造服務(wù)具有多樣性和動態(tài)性,表達的內(nèi)容往往也是模糊的和不規(guī)范的,由此形成了對制造服務(wù)描述分析和匹配的瓶頸。因此,規(guī)范化制造服務(wù)描述是實現(xiàn)制造服務(wù)自動化發(fā)現(xiàn)與匹配的關(guān)鍵環(huán)節(jié),制造服務(wù)描述的規(guī)范化是指對制造服務(wù)的描述格式和內(nèi)容表達進行的形式化規(guī)劃。OWLDL制造加工服務(wù)描述的生成與應(yīng)用框架如圖8所示。根據(jù)本文提出的“二層—三元組”制造服務(wù)描述模型,建立制造服務(wù)描述模板,提供普通用戶通過人機交互規(guī)范化描述采購/供應(yīng)的制造服務(wù)。實際制造加工過程和制造資源等詳細加工要求需要在服務(wù)供需雙方合作意向確立后交互,雙方合作意向階段(服務(wù)初始匹配)可以對加工服務(wù)類型、加工件、待加工坯料、成品參數(shù)和主要質(zhì)量指標要求給予描述。以某公司齒輪制造加工服務(wù)采購為例,該公司請求機加工服務(wù),需要用材料為40Cr的合金鋼鍛件(服務(wù)輸入)加工規(guī)格為直徑200mm、厚度150mm、模數(shù)3.5、齒數(shù)65的斜齒輪200件(服務(wù)輸出),滿足6-5-5制造精度等級并進行調(diào)質(zhì)處理(加工過程特征),并優(yōu)先選擇天津或河北地區(qū)的制造服務(wù)商。此制造服務(wù)采購需要發(fā)布的服務(wù)描述可以用以下描述邏輯表達:MfgServicemyRequest≡MfgService.Machining∩isProvidedBy.MfgSupplier.LocationAt:(Tianjin∪HeBei)∩hasUsageAmount.200∩hasMfgProcess.{hasInput.(hasMaterial.40Cr∩hasStock.forging)∩hasOutput.(hasPartType.BevelGears)∩hasProcess.(PropertyModification.true)∩hasMfgCapability.(hasPartSize.(Dimensions.43×43×20mm∩Modulus.3.5∩GearNum.63∩Thickness.150mm∩Diam.200mm)∩hasDimensionPrecision.6-5-5)}。服務(wù)采購商通過制造服務(wù)描述模板輸入的是基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的齒輪制造加工服務(wù)請求信息。本文通過圖8中“基于OWLDL的MS描述生成器”實現(xiàn)將普通用戶個體的服務(wù)描述轉(zhuǎn)換為OWLDL制造服務(wù)描述文件(.owl)。MS描述生成器解析關(guān)系數(shù)據(jù)模式及其元組集數(shù)據(jù)模型中蘊含的語義(實體間關(guān)系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)完整性約束和業(yè)務(wù)規(guī)則知識等),并將其映射為OWL本體模型,形成基于OWLDL的制造服務(wù)描述文件(.owl),以便計算機理解制造服務(wù)描述的語義,進而實現(xiàn)自動化服務(wù)發(fā)現(xiàn)與匹配推理。實現(xiàn)方法是:通過Java2平臺標準版(Java2platformStandardEdition,J2SE)平臺上的java.sql包中DriverManager類的getConnection()方法連接數(shù)據(jù)庫,由DatabaseMetadata接口的getAttributes(),getPrimaryKeys(),getImportedKeys()和getColumns()等方法獲取數(shù)據(jù)庫模式等信息。然后根據(jù)數(shù)據(jù)模型—本體模型映射規(guī)則,以及本文定義的制造服務(wù)概念之間的約束公理,通過調(diào)用