基于语义的网络化制造服务管理系统研究与实现

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3.0 韩鲁英 2024-09-24 6 4 2.62MB 49 页 150积分

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浙江财经大学本科生毕业论文（设计）

基于语义的网络化制造服务管理系统的研究与实现

摘要：本文首先介绍了网络化制造服务管理系统的开发背景和意义，及国

内外网络化制造的发展现状及趋势，并指出了我国网络化制造存在的问题。接下

来，研究并系统的提出了从本体建模到语义检索的一整套解决方案。随后结合解

决方案及相关开发技术，提出了本系统的设计目标和要求，并重点探讨了该系统

几个关键功能模块的实现思路。最后，对此次系统的研究与实现做了总结。

关键词：网络化制造；语义；本体建模；制造服务

The Research and Implementation of

Semantic-based Networked Manufacturing Services System

Abstract: This paper introduces the development background and significance

of networked manufacturing system, and describes the status and development trends

of the system at home and abroad. Through analysis of networked manufacturing

system in China, the paper points out the existing problems in those systems. Next,

the paper put out a serious of solutions from modeling to semantic search. Then it

combines the current popular related technology and the solution and proposes design

objectives and realization requirements for the system. In addition, it discusses the

realization methods of several key functional modules of the system. At last, it

summarizes the design and realization of this system.

Key words：Networked Manufacturing；Semantic；Modeling；Manufacturing

Service

浙江财经大学本科生毕业论文（设计）

1 绪论............................................................. 1

1.1 开发背景和意义 ............................................. 1

1.2 网络化制造发展现状 ......................................... 1

1.3 我国网络化制造相关系统的不足 ............................... 2

1.4 主要开发技术介绍 ........................................... 3

1.4.1 Java Web 技术简介 ..................................... 3

1.4.2 Jena 语义网开发工具简介 ............................... 3

1.4.3 Web Services 技术简介 ................................. 4

1.5 本文研究内容及章节安排 ..................................... 4

2 基于语义的网络化制造服务系统理论研究............................. 6

2.1 制造资源本体建模 ........................................... 6

2.1.1 本体概念 ............................................... 6

2.1.2 概念属性 ............................................... 7

2.1.3 概念间的关系 ........................................... 9

2.2 基于制造资源本体的语义检索 ................................ 10

2.2.1 语义检索 .............................................. 10

2.2.2 逻辑推理 .............................................. 11

3 系统设计分析.................................................... 13

3.1 系统总体要求 .............................................. 13

3.2 系统需求分析 .............................................. 13

3.3 系统功能分析 .............................................. 14

3.4 系统流程分析 .............................................. 14

3.5 网络化制造服务管理系统数据流程图和数据字典分析 ............ 16

3.5.1 顶层数据流程图....................................... 17

3.5.2 第1层数据流程图..................................... 17

3.5.3 数据字典设计......................................... 18

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III

4 网络化制造服务管理系统概要设计.................................. 21

4.1 系统总体结构设计 .......................................... 21

4.2 系统各个功能模块设计 ...................................... 22

4.3 数据库设计 ................................................ 24

4.3.1 数据库需求分析....................................... 24

4.3.2 数据库 E-R 图......................................... 25

4.3.3 数据库文件设计....................................... 27

5 网络化制造服务管理系统功能实现.................................. 30

5.1 知识库管理模块功能实现 .................................... 30

5.2 制造资源管理模块功能实现 .................................. 32

5.2.1 资源录入模块......................................... 32

5.2.2 已录入资源模块....................................... 34

5.3 注册中心管理模块功能实现 .................................. 35

5.3.1 注册中心录入模块..................................... 36

5.3.2 发布服务功能......................................... 37

5.3.3 已发布服务功能....................................... 38

5.4 语义检索模块功能实现 ...................................... 40

6 总结与展望...................................................... 44

参考文献........................................................... 45

致谢............................................................... 46

浙江财经大学本科生毕业论文（设计）

1 绪论

1.1 开发背景和意义

在当今知识经济时代，制造业发生了翻天覆地的变革。在跨国公司主导下，

制造业产业链不断细分，其信息化、虚拟化、绿色化的趋势不断增强。21世纪的

制造业，正在从以机器为特征的传统技术时代向着以信息技术为特征的系统技术

时代迈进。

我国是全球性制造业大国，拥有非常丰富的制造资源。但与美、日、欧等工

业发达国家相比，我国制造业在全球产业链中长期处于低端位置，制造业“大而

不强”的现象非常突出。仔细分析，一个重要的原因是我国制造资源配置不合理、

重复配置现象严重，低端制造资源过剩，高端制造资源不足，且企业间难以实现

制造资源的高效共享与大规模协作，从而导致我国制造业同质竞争激烈，生产率

和利润率难以提高[1]。因此，如何实现跨企业的制造资源高效共享与集成，提高

我国制造业的资源配置效率和整体竞争力，已成为我国制造业转型与升级过程中

必须解决的重大问题。

在经济一体化和市场全球化大环境下，企业仅仅依赖内部制造资源进行生产

的模式已经与之不相适应，只有突破空间地域对企业生产范围和方式的约束，实

现企业间的协作和各种优势资源的共享与集成，才能高效率、高质量、低成本地

为市场提供所需的产品和服务。随着信息技术的不断发展及其与制造业的不断融

合，使得利用互联网实现跨企业的制造资源共享与协作成为可能。越来越多的制

造企业正以互联网为依托，通过网上虚拟制造服务的封装、发布和发现，把网下

海量、异构和分布式的“物化”生产制造资源紧密连接起来[2]，从而快速构建具

有竞争力的制造服务供应链流程，全面提升企业的资源配置效率和整体竞争力。

1.2 网络化制造发展现状

网络化制造作为未来重要的制造模式，引起了世界各国政府、企业界和研究

机构的广泛重视，各国政府、企业界和研究机构设立了一系列与网络化制造相关

的研究项目，有力地推动了网络化制造技术的发展。他们对网络化制造的理解和

研究重点各不相同，各具特色。

美国国防部高级研究计划局的敏捷制造网络研究项目致力于制造系统基础

架构的研究和开发。在该基础架构中，制造企业能共享资源和应用服务，并通过

多代理系统来执行实际制造和制造商务中的各种活动，通过基于知识的系统来完

成产品的可制造性评估，以满足生产调度和规划的需要[3]。

浙江财经大学本科生毕业论文（设计）

由意大利Camzzi研究小组承担的包括欧洲、美国、南美洲、俄罗斯、远东等

多个国家、地区参与的EVENT项目的研究出发点就是通过构建虚拟企业网实现

不同地区的信息、技术、资源、服务的集成和共享[4]。

网络化制造作为推动我国制造业发展的先进的制造模式，在国内也引起了我

国专家、学者的极大关注。其中华中理工大学提出了“基于Agent的分布式网络

化智能制造系统”

[5]。其目标是将地理位置和逻辑上分布的制造系统，通过Agent

连接到计算机网络中，从而提高各制造系统的信息交流和合作能力，实现制造资

源的共享，提高企业的市场适应能力和竞争优势。

相对于国外的研究，国内在这方面的理论研究和实际使用尚处于起步阶段，

目前研究主要集中于提供集中式服务平台供不同企业传递相关制造信息[6-10]，但

在制造资源的搜索等网络化制造系统的核心技术方面研究相对较少[11-15]。

1.3 我国网络化制造相关系统的不足

目前我国网络化制造系统的发展不尽如人意，存在着制约网络化制造技术发

展的一系列瓶颈问题。其中的一个核心问题是如何实现网络化制造资源的规范、

统一描述以及智能地从海量资源中检索出企业所需要的资源。

在网络化制造模式下，制造企业的资源利用不再局限于企业的内部资源，而

是更强调企业间的协作和整个社会范围内的资源共享。而网络化制造资源共享是

制造资源共享的一种重要途径，可以在很大程度上提高资源的利用率。国内虽然

出现了一些网络化制造平台，并提供了大量的网络化制造资源供企业用户共享。

但由于各种制造资源缺乏统一、完整的定义和形式化表述，严重阻碍了制造资源

的共享。因此，迫切需要建立合理高效的制造资源模型。

此外，目前Internet信息表达主要以HTML等文本页面为主，基于此的网络化

制造资源检索模式存在着许多缺陷。主要表现有：信息是面向用户直接阅读，不

利于计算机直接阅读和处理；检索以关键字匹配为主，易出现不相关内容，准确

率低,遗漏大量的与检索概念同义或相关的内容，查全率不高；检索粒度过大、

精度不够，无法实现问答式的查询，检索效率低；以页面为单位，无法跨越网页

边界；难以进行推理，实现间接的信息内容检索。

网络化制造过程的核心是联盟企业间的协作，因此，建立网络化制造资源统

一模型及改进传统检索方式是成功实施网络化制造的前提和基础。

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摘要：

浙江财经大学本科生毕业论文（设计）I基于语义的网络化制造服务管理系统的研究与实现摘要：本文首先介绍了网络化制造服务管理系统的开发背景和意义，及国内外网络化制造的发展现状及趋势，并指出了我国网络化制造存在的问题。接下来，研究并系统的提出了从本体建模到语义检索的一整套解决方案。随后结合解决方案及相关开发技术，提出了本系统的设计目标和要求，并重点探讨了该系统几个关键功能模块的实现思路。最后，对此次系统的研究与实现做了总结。关键词：网络化制造；语义；本体建模；制造服务TheResearchandImplementationofSemantic-basedNetworkedManufacturingSe...

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