基于语义网的网络化制造服务匹配研究

网络化制造可以提高企业间的合作效率，降低制造成本，使制造资源得到更充分和合理的利用，因此对于提高企业的新产品开发能力，快速、低成本地制造产品能力等，都具有非常重要的意义。从技术层面出发，网络化制造是一种企业或企业之间以网络作为媒体，协同进行产品加工和制造的新型方式。制造企业通过因特网，从事产品协同加工制造活动，具体包括搜寻或发布产品供求信息、搜索加工任务、寻找产品生产合作伙伴、进行产品的合作加工制造等等，实现企业或企业间的资源共享、优化组合配置、加工制造过程集成以及异地协同制造等。在863／CIMS主题资助的“基于ASP的网络化制造应用集成服务技术与系统”项目支撑下，本论文结合语义网Semantic Web和Web Service技术对网络化制造环境下的制造本体构造和制造服务的智能匹配问题展开研究。主要论述的关键技术和创新研究，包括系统体系结构、网络化制造本体、网络化制造服务语义化描述，以及服务匹配等方面的研究。 首先，总结了网络化制造系统与技术的产生背景、实施的现实意义以及研究现状，从网络化制造协作过程出发，分析了现有制造资源在信息表达和检索存在的不足，并提出一种基于Web Service的企业间网上协作模式。 其次，主要介绍系统体系结构，明确了系统的设计目标，通过分析现有的、基于语义的资源检索系统利弊，提出系统的层次结构模型，明确了系统由数据到语义，再到知识和服务的逻辑关系，在此基础上形成了系统功能模型，并从实现的角度，提出基于J2EE构架的系统结构。 接着，通过总结归纳本体的起源及研究现状，研究面向网络化制造的本体形式化描述。通过基于生命周期的本体建模流程对于构建复杂本体系统，有利于建模方法、步骤和设计标准的全面集成。并且重点研究了网络化制造本体的内部组织结构，将它的组成元素抽象为概念实体、概念属性以及概念间关系三种类型，进而结合制造系统特点，又分别对它们进行细化设计，通过结合本体的公理性定义，最终形成一个语义关系清晰的网状结构并有效支持推理。为实现制造服务的准确定位，提出了面向网络化制造服务的本体结构，弥补了服务描述在内容和语义信息两方面的不足。通过对单元制造服务和简单复合制造服务的语义结构分解，建立了一个面向网络化制造服务的本体结构，它可以分为六个概念实体部分，包括制造服务、企业、制造任务、约束对象、制造方法和制造对象，然后通过对Web Service服务描述进行基于网络化制造本体的标注，实现服务描述的语义清晰化。 最后，在制造服务的匹配问题方面，构建了基于UDDI的服务匹配与管理系统框架，并且重点对服务的匹配模型及算法进行研究，提出了服务匹配的强、弱定义，通过语义相似度系数可以对服务匹配在语义上进行量化的描述。进一步提出了一个服务分解模型，使服务匹配更趋智能化，对于匹配产生的多服务返回结果问题，通过建立基于平均值的综合评价模型予以解决。