武寶生

摘要：本文首先介紹了本體技術(shù)和模型，從原理上介紹了煙草行業(yè)制造資源建模，對(duì)煙草行業(yè)制絲線制造資源建模的研究。

關(guān)鍵詞：煙草行業(yè)、制絲線、資源建模

一、制造資源本體建模技術(shù)

隨著智能車間接入技術(shù)的不斷增強(qiáng)，接入物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備越來(lái)越多。面向智能車間加工設(shè)備智能化、服務(wù)化的需求，需要構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的智能車間全部要素的信息交換模型。由于智能車間物聯(lián)網(wǎng)對(duì)象本身具有層次關(guān)系，為了構(gòu)建一個(gè)具有客觀性、完整性和可擴(kuò)展性的模型，本項(xiàng)目采用本體技術(shù)，使用OWL（WebOntologyLanguage）語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)智能車間物聯(lián)網(wǎng)對(duì)象分層要素的本體模型構(gòu)建。

（一）本體技術(shù)

1.本體的定義

本體技術(shù)（Ontology）是對(duì)共享概念模型進(jìn)行的明確、形式化規(guī)范說(shuō)明，是實(shí)現(xiàn)信息交換和共享的基礎(chǔ)。本體技術(shù)通過(guò)對(duì)某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的概念進(jìn)行統(tǒng)一的表示和組織，解決該領(lǐng)域中的知識(shí)共享和重用方面的問(wèn)題。

2.設(shè)備本體模型構(gòu)建的原則

客觀性與完整性。本體應(yīng)該具有完整表達(dá)所描述設(shè)備的意義，保證描述語(yǔ)言所描述概念具有高度的獨(dú)立性、客觀性和完整性。

可擴(kuò)展性。在構(gòu)建不同設(shè)備本體的過(guò)程中應(yīng)該有一個(gè)共享的詞匯庫(kù)、概念庫(kù)，有利于提高本體的可擴(kuò)展性，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在可預(yù)見(jiàn)的任務(wù)范圍內(nèi)提供相應(yīng)本體構(gòu)造的概念基礎(chǔ)，用戶可以在現(xiàn)有概念框架的基礎(chǔ)上完成新術(shù)語(yǔ)的定義，添加新詞匯、概念到原有詞匯庫(kù)及概念庫(kù)中。

一致性。第一，設(shè)備本體保持整個(gè)過(guò)程的一致性，即推理得到的概念與原有概念保持一致性；第二，設(shè)備本體間應(yīng)保持相應(yīng)術(shù)語(yǔ)的一致性，即描述設(shè)備間同一領(lǐng)域時(shí)保持一致的描述，有利于后期本體間的相互通信、相互操作。

3.本體模型的構(gòu)建過(guò)程

本體模型的建立包括以下幾個(gè)步驟：

分析領(lǐng)域知識(shí)，給出概念分類模型；

抽象概念特征，建立本體信息模型；

利用本體編輯軟件建立相應(yīng)的本體模型；

對(duì)所建立的本體進(jìn)行一致性和可擴(kuò)展性等標(biāo)準(zhǔn)的檢查。

（二）本體的描述語(yǔ)言

本方案中煙機(jī)設(shè)備的信息模型本體的描述使用的是OWL語(yǔ)言。OWL：WebOntologyLanguage的簡(jiǎn)稱，是W3C最新推薦的本體描述語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)，是在萬(wàn)維網(wǎng)上發(fā)布和共享的Ontology的語(yǔ)義標(biāo)記語(yǔ)言。OWL與RDF相比，提供了更多的具有形式語(yǔ)義的詞匯，所以在Web內(nèi)容機(jī)器上，OWL的可理解性要強(qiáng)于XML、RDF和OWLFull。OWL底層格式符合XML標(biāo)準(zhǔn)格式，可在不同類型的操作系統(tǒng)和應(yīng)用語(yǔ)言不同類型的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行交換。

（三）本體的開(kāi)發(fā)工具

本體編輯工具又稱本體構(gòu)建工具，是輔助本體構(gòu)建、編輯、維護(hù)與開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)。這些工具有很多，根據(jù)所支持的本體描述語(yǔ)言分為兩類：第一類是基于某種特定語(yǔ)言的工具，如Ontolingua，OntoSaurus，WebOnto及WebODE等，其中前三個(gè)在一定程度上也支持基于AI的多種本體描述語(yǔ)言；第二類是獨(dú)立于特定語(yǔ)言的工具，如Protege，OntoEdit，OilED等，它們支持導(dǎo)入及導(dǎo)出多種本體描述語(yǔ)言格式（如XML、RDF、RDFS、OWL等）。其中前兩個(gè)是整合的本體開(kāi)發(fā)工具，它們能夠很容易添加新的模塊，可擴(kuò)展性良好。上面提到的幾種編輯工具都是比較常用的本體構(gòu)建工具，本文中的本體構(gòu)建采用的是Protege。

（四）基于本體技術(shù)構(gòu)建設(shè)備資源本體模型

對(duì)接入物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的描述可以分為兩個(gè)方面：一方面，是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身所攜帶的信息，另一方面，是由設(shè)備接入所產(chǎn)生的信息。

1.設(shè)備的屬性信息：描述設(shè)備的基本屬性及設(shè)備特有的領(lǐng)域?qū)傩?。設(shè)備的基本屬性是指所有設(shè)備都具有的公共的屬性，包括設(shè)備ID、設(shè)備名稱、設(shè)備類型、設(shè)備型號(hào)、設(shè)備結(jié)構(gòu)等；設(shè)備的領(lǐng)域?qū)傩孕畔⑹侵覆煌愋偷脑O(shè)備所特有的屬性

2.設(shè)備的狀態(tài)信息：描述設(shè)備的性能狀態(tài)（描述資源是否可以使用）、設(shè)備使用狀態(tài)（描述設(shè)備是否正在被使用）、設(shè)備故障狀態(tài)等。

3.設(shè)備的控制信息：描述設(shè)備提供的訪問(wèn)控制該設(shè)備的接口信息、通信方式和描述。通訊方式包括TCP/IP、串口通訊方式，描述包括通訊協(xié)議、返回值類型、參數(shù)信息等。

4.設(shè)備關(guān)系信息：描述了設(shè)備資源單體相互依賴的關(guān)系。包括并發(fā)關(guān)系、選擇關(guān)系、前驅(qū)/后繼關(guān)系、控制關(guān)系、支持關(guān)系。其中，并發(fā)關(guān)系，表示資源A和B的使用和選擇需要同時(shí)發(fā)生；選擇關(guān)系，資源A和B的使用二者擇其一；前驅(qū)/后繼關(guān)系，表達(dá)了資源使用之間的先后關(guān)聯(lián)；控制關(guān)系，資源A的應(yīng)用對(duì)于另外一個(gè)資源B的選擇與應(yīng)用產(chǎn)生支配和決定關(guān)系；支持關(guān)系，資源A的使用需要另一資源B的應(yīng)用為支持。

二、煙草行業(yè)制造資源建模

（一）設(shè)備層建模

烘絲機(jī)本體模型信息參數(shù)

屬性信息：設(shè)備編碼、資源名稱、資源型號(hào)、設(shè)備制造商、設(shè)備功能特征、設(shè)備位置、設(shè)備基本技術(shù)參數(shù)、設(shè)備隨機(jī)資料

狀態(tài)信息：設(shè)備狀態(tài)信息、生產(chǎn)狀態(tài)信息

控制信息：接口類型、通信方式、控制方式、關(guān)鍵參數(shù)信息、操作描述、報(bào)警描述

關(guān)系信息：并發(fā)、選擇、前驅(qū)/后繼、控制、支持

（二）執(zhí)行單元層建模

執(zhí)行單元信息參數(shù)

屬性信息：任務(wù)單元編碼、任務(wù)單元名稱、所屬生產(chǎn)線編碼、人員類型、物料類型、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

任務(wù)信息：批次信息（工單編碼、工單順序號(hào)、批次編碼、牌號(hào)、計(jì)劃開(kāi)始時(shí)間、計(jì)劃結(jié)束時(shí)間、計(jì)劃產(chǎn)量、班次、班組）、工藝信息（所屬工藝版本號(hào)、版本狀態(tài)、產(chǎn)品路徑編碼、產(chǎn)品路徑名稱、參數(shù)類型編碼、參數(shù)類型名稱、參數(shù)編碼、參數(shù)名稱、單位、設(shè)定值、水電氣要求、溫濕度環(huán)境要求）、物料信息（BOM版本號(hào)、投入物料編碼、投入物料名稱、投入物料數(shù)量、投入物料順序、輔料名稱、輔料數(shù)量、輔料比例、產(chǎn)出物料編碼、產(chǎn)出物料名稱）

狀態(tài)信息：生產(chǎn)模式、生產(chǎn)狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)

控制信息：關(guān)鍵參數(shù)信息

關(guān)系信息：并發(fā)、選擇、前驅(qū)/后繼

參考文獻(xiàn)：

[1]王鋒.面向煙草行業(yè)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)[D].杭州：浙江大學(xué)，2003

[2]張昌柱.精細(xì)化在卷煙廠制絲線生產(chǎn)管理中應(yīng)用研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2006