基于Internet的制造業(yè)協(xié)同知識網(wǎng)格平臺

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1 專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)狀

0 引言

隨著人們對產(chǎn)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(jìn)行緊密協(xié)作，才能應(yīng)對當(dāng)今愈演愈烈的市場競爭環(huán)境。面對網(wǎng)絡(luò)上信息的快速增長，對于網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)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(wǎng)格（Grid）技術(shù)為此提供了支撐環(huán)境，能克服因空間上的距離和異構(gòu)性給企業(yè)間協(xié)同帶來的障礙，為實現(xiàn)敏捷制造和虛擬企業(yè)的運作提供支持，形成具有數(shù)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，F(xiàn)osmr，Kesselman和Tuecke將網(wǎng)格定義為：動態(tài)多機(jī)構(gòu)虛擬組織中的一個協(xié)調(diào)的共享資源和解決問題的過程[2]。網(wǎng)格是實現(xiàn)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(gòu)性和地理分布性，以透明的方式為用戶提供各類制造服務(wù)，使企業(yè)能夠以請求服務(wù)的方式方便地獲得所有與制造相關(guān)的服務(wù)，能夠像使用本地資源一樣方便地使用封裝在網(wǎng)格中的所有資源。

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

1 專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)企業(yè)現(xiàn)狀

專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)制造企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新能力水平較低，產(chǎn)品科技含量不高，大多數(shù)企業(yè)協(xié)作方式還是處于傳統(tǒng)的階段，難以對現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)鏈中的新產(chǎn)品設(shè)計信息與知識資源進(jìn)行有效整合與集中。另外專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)受制于技術(shù)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(xiàn)有軟硬件資源的利用率不高，技術(shù)創(chuàng)新能力不足，設(shè)備落后，利用率低，尤其企業(yè)內(nèi)部以及企業(yè)之間，存在著“信息孤島”、“應(yīng)用孤島”和“資源孤島”，缺乏產(chǎn)品的企業(yè)間協(xié)同設(shè)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(yīng)鏈內(nèi)的信息尚知識資源，消除信息孤島，促進(jìn)專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)各企業(yè)之間的相互協(xié)調(diào)、互補、滲透和嫁接，形成資源和知識可共享的緊密產(chǎn)業(yè)聯(lián)合體，提高制造企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力，已成為當(dāng)前產(chǎn)業(yè)群發(fā)展值得探討的課題。網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn)為專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)企業(yè)的發(fā)展提供了巨大機(jī)遇。網(wǎng)格的根本特征是資源熱享，消除資源孤島。知識網(wǎng)格研究的側(cè)重點是智能信息處理，其目標(biāo)是如何消除信息孤島和知識孤島，實現(xiàn)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(wǎng)格平臺，為解決專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)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(yīng)用孤島”等問題。

2 知識網(wǎng)格平臺的系統(tǒng)方案

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

知識網(wǎng)格平臺的體系結(jié)構(gòu)從下到上定義為4個層次：網(wǎng)格的基礎(chǔ)設(shè)施即資源層，WEB服務(wù)容器，網(wǎng)格核心中間件，面向用戶的網(wǎng)格應(yīng)用層。如圖1所示。

圖1 知識網(wǎng)格平臺體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)格的基礎(chǔ)設(shè)施：也是網(wǎng)格資源層，包含了專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)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(shè)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(shù)據(jù)挖掘的軟件工具等。

WEB服務(wù)容器：在服務(wù)容器里部署了網(wǎng)格平臺上所有的服務(wù)資源，有軟硬件資源，也有數(shù)據(jù)資源和知識資源。這些服務(wù)資源都是通過封裝，屏蔽了資源自身的異構(gòu)性和復(fù)雜性而集成起來的，對外呈現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)用接口，通過接口使用戶可以發(fā)現(xiàn)服務(wù)并透明的訪問服務(wù)。

網(wǎng)格核心中間件：網(wǎng)格核心中間件提供一些核心服務(wù)，如服務(wù)注冊、資源調(diào)度、資源發(fā)現(xiàn)、作業(yè)管理、任務(wù)分配，還有數(shù)據(jù)管理、OGSA-DAI中間件以及信息服務(wù)等，另外還包括網(wǎng)格安全性，服務(wù)質(zhì)量（QoS）如資源預(yù)留和交易等方面。

網(wǎng)格應(yīng)用和網(wǎng)格門戶（GridPortal）：網(wǎng)格門戶提供基于web的應(yīng)用服務(wù)，使用戶可以使用Web方式提交其作業(yè)并取得相應(yīng)的結(jié)果，并可以在授權(quán)的情況下進(jìn)行作業(yè)的監(jiān)控。用戶可以通過網(wǎng)格門戶進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，上傳或下載燈飾配件信息資源，也可以根據(jù)自己的要求定制燈飾產(chǎn)品，這些應(yīng)用通常需要相當(dāng)多的資源以及Internet上的數(shù)據(jù)訪問。

3 基于網(wǎng)格的分布式PDM系統(tǒng)

3.1 分布式PDM

在知識網(wǎng)格平命中，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（product data management，PDM）是與產(chǎn)品設(shè)計相關(guān)的軟件資源及數(shù)據(jù)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(nèi)構(gòu)建一個從產(chǎn)品策劃到產(chǎn)品實現(xiàn)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(hù)產(chǎn)品設(shè)計意圖的人員在整個產(chǎn)品生命周期中自由共享與產(chǎn)品相關(guān)的所有異構(gòu)數(shù)據(jù)，如圖紙與數(shù)字化文檔、CAD文件和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等?！睆莫M義上講，PDM僅管理與工程設(shè)計相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的信息，而從廣義上講，它可以覆蓋到整個企業(yè)中從產(chǎn)品的市場需求分析、產(chǎn)品設(shè)計、制造、銷售、服務(wù)與維護(hù)等過程，即全生命周期中的信息[3]。參考文獻(xiàn)[4]著重介紹了利用WSRF規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)熱強PDM系統(tǒng)內(nèi)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(nèi)部的數(shù)據(jù)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(chǎn)業(yè)群內(nèi)企業(yè)間的數(shù)據(jù)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(jìn)一步的擴(kuò)展，利用網(wǎng)格技術(shù)集成專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)各個企業(yè)擁有的軟件資源、數(shù)據(jù)資源以及知識資源等，構(gòu)成企業(yè)問的分布式產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。為真正實現(xiàn)專業(yè)鎮(zhèn)內(nèi)制造企業(yè)研究與開發(fā)、生產(chǎn)、營銷、組織管理及服務(wù)的協(xié)同開辟了道路。

3.2 企業(yè)間的協(xié)同

網(wǎng)格支持的協(xié)同系統(tǒng)是指在廣域網(wǎng)環(huán)境下各個企業(yè)之間圍繞同一個產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)，將分布在異地的計算、存儲、設(shè)備、數(shù)據(jù)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(shè)計人員在基于網(wǎng)格的虛擬協(xié)作環(huán)境中分別承擔(dān)相應(yīng)的職責(zé)和設(shè)計任務(wù)，并行、交互、協(xié)作地進(jìn)行設(shè)計工作，共同完成產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)的設(shè)計方法。其基本特點是：客戶參與、多個企業(yè)聯(lián)盟、異地、異構(gòu)環(huán)境下進(jìn)行合作設(shè)計。分布在異地的客戶和不同企業(yè)的設(shè)計人員，使用不同的設(shè)計工具，基于Web進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)作設(shè)計，在一個虛擬共享的網(wǎng)格環(huán)境中對設(shè)計方案反復(fù)討論、修改，以最抉的速度、最好的質(zhì)量完成產(chǎn)品設(shè)計和性能分析。

從基于網(wǎng)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(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)為核心，實現(xiàn)對產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)、過程、資源一體化集成管理的技本?；诰W(wǎng)格的分布式PDM系統(tǒng)為產(chǎn)品的設(shè)計和開發(fā)提供了眾業(yè)之間的協(xié)同平臺。