基于Internet的制造业协同知识网格平台

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1 专业镇内企业现状

0 引言

随着人们对产品的更高要求的需求，制造企业之间必须在更深的程度上进行紧密协作，才能应对当今愈演愈烈的市场竞争环境。面对网络上信息的快速增长，对于网络上的企业用户来说，要储藏本企业的知识、重组分布在网上的知识以及和其他企业分享知识，仍然缺乏有效的方法。网格（Grid）技术为此提供了支撑环境，能克服因空间上的距离和异构性给企业间协同带来的障碍，为实现敏捷制造和虚拟企业的运作提供支持，形成具有数字化、柔性化、敏捷化等基本特征的优势互补的协同企业[1]。2001年，Fosmr，Kesselman和Tuecke将网格定义为：动态多机构虚拟组织中的一个协调的共享资源和解决问题的过程[2]。网格是实现企业和社会资源共享和集成，支持企业群体协同运作和管理的集成支撑环境，通过封装和集成，屏蔽资源的异构性和地理分布性，以透明的方式为用户提供各类制造服务，使企业能够以请求服务的方式方便地获得所有与制造相关的服务，能够像使用本地资源一样方便地使用封装在网格中的所有资源。

本文探索了如何利用网格技术来辅助专业镇内企业之间的资源共享。基于网格原理构造出了一个支持制造企业间协同的网格平台，分散在专业镇内的制造企业能够通过平台实现各类资源的集成与共享。

1 专业镇内企业现状

专业镇内制造企业的产品设计创新能力水平较低，产品科技含量不高，大多数企业协作方式还是处于传统的阶段，难以对现有的产业链中的新产品设计信息与知识资源进行有效整合与集中。另外专业镇内受制于技术上的劣势而难以有突破性发展，人才配备不足，信息与知识资源不足，软硬件资源疆乏以及现有软硬件资源的利用率不高，技术创新能力不足，设备落后，利用率低，尤其企业内部以及企业之间，存在着“信息孤岛”、“应用孤岛”和“资源孤岛”，缺乏产品的企业间协同设计，知识共享程度不高由此引起的知识创新能力低下，致使企业等不到持续发展甚至落后。

因此，如何有效整合企业与企业之间、整个供应链内的信息尚知识资源，消除信息孤岛，促进专业镇内各企业之间的相互协调、互补、渗透和嫁接，形成资源和知识可共享的紧密产业联合体，提高制造企业的产品创新能力，已成为当前产业群发展值得探讨的课题。网格技术的出现为专业镇内企业的发展提供了巨大机遇。网格的根本特征是资源热享，消除资源孤岛。知识网格研究的侧重点是智能信息处理，其目标是如何消除信息孤岛和知识孤岛，实现信息资源和知识资源的智能共享。具有协同功能的知识网格平台，为解决专业镇内企业面临的问题提供了一个新的解决思路。能解决企业目前所遇到函待解决的“信息孤岛”及“应用孤岛”等问题。

2 知识网格平台的系统方案

OGSA作为建立面向服务的下一代网格系统的实际标准，知识网格平台是构建在OGSA规范之上的网格知识管理体系，这个体系架构主要用于网格上的分布式软件资源和知识服务，同时必须遵循OGSA规范。

知识网格平台的体系结构从下到上定义为4个层次：网格的基础设施即资源层，WEB服务容器，网格核心中间件，面向用户的网格应用层。如图1所示。

图1 知识网格平台体系结构

网格的基础设施：也是网格资源层，包含了专业镇内Internet上所有可访问的，但是在地理上时分散的资源，这些资源包括有：各个企业运行的设计/制造软件如CAD/CAM，各种可共享的灯饰配件库、知识资源库，以及用于数据挖掘的软件工具等。

WEB服务容器：在服务容器里部署了网格平台上所有的服务资源，有软硬件资源，也有数据资源和知识资源。这些服务资源都是通过封装，屏蔽了资源自身的异构性和复杂性而集成起来的，对外呈现统一的调用接口，通过接口使用户可以发现服务并透明的访问服务。

网格核心中间件：网格核心中间件提供一些核心服务，如服务注册、资源调度、资源发现、作业管理、任务分配，还有数据管理、OGSA-DAI中间件以及信息服务等，另外还包括网格安全性，服务质量（QoS）如资源预留和交易等方面。

网格应用和网格门户（GridPortal）：网格门户提供基于web的应用服务，使用户可以使用Web方式提交其作业并取得相应的结果，并可以在授权的情况下进行作业的监控。用户可以通过网格门户进行数据访问，上传或下载灯饰配件信息资源，也可以根据自己的要求定制灯饰产品，这些应用通常需要相当多的资源以及Internet上的数据访问。

3 基于网格的分布式PDM系统

3.1 分布式PDM

在知识网格平命中，产品数据管理（product data management，PDM）是与产品设计相关的软件资源及数据资源的集成框架。

GartnerGroup公司给PDM的定义为：“PDM是一个使能器，它用于在企业范围内构建一个从产品策划到产品实现的并行化协作环境。一个成熟的PDM系统熊够使所有参与创建、交流以及维护产品设计意图的人员在整个产品生命周期中自由共享与产品相关的所有异构数据，如图纸与数字化文档、CAD文件和产品结构等。”从狭义上讲，PDM仅管理与工程设计相关领域内的信息，而从广义上讲，它可以覆盖到整个企业中从产品的市场需求分析、产品设计、制造、销售、服务与维护等过程，即全生命周期中的信息[3]。参考文献[4]着重介绍了利用WSRF规范标准热强PDM系统内部各功能之闻的消息传送的效率和安全性能，以提高PDM系统的并行处理能力和速度。

传统的PDM主要面向企业内部的数据管理，在企业间的信息协同交流方面存在不足，并且面向产业群内企业间的数据管理还是一片空白，这给企业间知识、资源共享带来很大的障碍。为此我们将PDM从传统的概念出发进一步的扩展，利用网格技术集成专业镇内各个企业拥有的软件资源、数据资源以及知识资源等，构成企业问的分布式产品数据管理系统。为真正实现专业镇内制造企业研究与开发、生产、营销、组织管理及服务的协同开辟了道路。

3.2 企业间的协同

网格支持的协同系统是指在广域网环境下各个企业之间围绕同一个产品设计任务，将分布在异地的计算、存储、设备、数据和人力资源连接起来形成一个虚拟组织，组织中的客户和设计人员在基于网格的虚拟协作环境中分别承担相应的职责和设计任务，并行、交互、协作地进行设计工作，共同完成产品设计任务的设计方法。其基本特点是：客户参与、多个企业联盟、异地、异构环境下进行合作设计。分布在异地的客户和不同企业的设计人员，使用不同的设计工具，基于Web进行远程协作设计，在一个虚拟共享的网格环境中对设计方案反复讨论、修改，以最抉的速度、最好的质量完成产品设计和性能分析。

从基于网格的分布式PDM系统的概念来看，PDM可以定义为以软件技术为基础，以产品的设计开发为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技本。基于网格的分布式PDM系统为产品的设计和开发提供了众业之间的协同平台。