煙草行業(yè)制絲線制造資源建模研究

武寶生

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

關鍵詞：煙草行業(yè)、制絲線、資源建模

一、制造資源本體建模技術

隨著智能車間接入技術的不斷增強，接入物聯(lián)網(wǎng)的設備越來越多。面向智能車間加工設備智能化、服務化的需求，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)對象本身具有層次關系，為了構(gòu)建一個具有客觀性、完整性和可擴展性的模型，本項目采用本體技術，使用OWL（WebOntologyLanguage）語言實現(xiàn)對智能車間物聯(lián)網(wǎng)對象分層要素的本體模型構(gòu)建。

（一）本體技術

1.本體的定義

本體技術（Ontology）是對共享概念模型進行的明確、形式化規(guī)范說明，是實現(xiàn)信息交換和共享的基礎。本體技術通過對某個領域內(nèi)的概念進行統(tǒng)一的表示和組織，解決該領域中的知識共享和重用方面的問題。

2.設備本體模型構(gòu)建的原則

客觀性與完整性。本體應該具有完整表達所描述設備的意義，保證描述語言所描述概念具有高度的獨立性、客觀性和完整性。

可擴展性。在構(gòu)建不同設備本體的過程中應該有一個共享的詞匯庫、概念庫，有利于提高本體的可擴展性，同時可以實現(xiàn)在可預見的任務范圍內(nèi)提供相應本體構(gòu)造的概念基礎，用戶可以在現(xiàn)有概念框架的基礎上完成新術語的定義，添加新詞匯、概念到原有詞匯庫及概念庫中。

一致性。第一，設備本體保持整個過程的一致性，即推理得到的概念與原有概念保持一致性；第二，設備本體間應保持相應術語的一致性，即描述設備間同一領域時保持一致的描述，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)建過程

本體模型的建立包括以下幾個步驟：

分析領域知識，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的本體模型；

對所建立的本體進行一致性和可擴展性等標準的檢查。

（二）本體的描述語言

本方案中煙機設備的信息模型本體的描述使用的是OWL語言。OWL：WebOntologyLanguage的簡稱，是W3C最新推薦的本體描述語言的標準，是在萬維網(wǎng)上發(fā)布和共享的Ontology的語義標記語言。OWL與RDF相比，提供了更多的具有形式語義的詞匯，所以在Web內(nèi)容機器上，OWL的可理解性要強于XML、RDF和OWLFull。OWL底層格式符合XML標準格式，可在不同類型的操作系統(tǒng)和應用語言不同類型的計算機之間進行交換。

（三）本體的開發(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、維護與開發(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言分為兩類：第一類是基于某種特定語言的工具，如Ontolingua，OntoSaurus，WebOnto及WebODE等，其中前三個在一定程度上也支持基于AI的多種本體描述語言；第二類是獨立于特定語言的工具，如Protege，OntoEdit，OilED等，它們支持導入及導出多種本體描述語言格式（如XML、RDF、RDFS、OWL等）。其中前兩個是整合的本體開發(fā)工具，它們能夠很容易添加新的模塊，可擴展性良好。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）基于本體技術構(gòu)建設備資源本體模型

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

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

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

3.設備的控制信息：描述設備提供的訪問控制該設備的接口信息、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.設備關系信息：描述了設備資源單體相互依賴的關系。包括并發(fā)關系、選擇關系、前驅(qū)/后繼關系、控制關系、支持關系。其中，并發(fā)關系，表示資源A和B的使用和選擇需要同時發(fā)生；選擇關系，資源A和B的使用二者擇其一；前驅(qū)/后繼關系，表達了資源使用之間的先后關聯(lián)；控制關系，資源A的應用對于另外一個資源B的選擇與應用產(chǎn)生支配和決定關系；支持關系，資源A的使用需要另一資源B的應用為支持。

二、煙草行業(yè)制造資源建模

（一）設備層建模

烘絲機本體模型信息參數(shù)

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

狀態(tài)信息：設備狀態(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、關鍵參數(shù)信息、操作描述、報警描述

關系信息：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：任務單元編碼、任務單元名稱、所屬生產(chǎn)線編碼、人員類型、物料類型、標準規(guī)范

任務信息：批次信息（工單編碼、工單順序號、批次編碼、牌號、計劃開始時間、計劃結(jié)束時間、計劃產(chǎn)量、班次、班組）、工藝信息（所屬工藝版本號、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、設定值、水電氣要求、溫濕度環(huán)境要求）、物料信息（BOM版本號、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)、任務狀態(tài)

控制信息：關鍵參數(shù)信息

關系信息：并發(fā)、選擇、前驅(qū)/后繼

參考文獻：

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

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