0 引言
在產品全生命周期管理(PLM)過程中，以產品知識(專利、文獻和標準等)為基礎的產品創新與研發、制造、商務服務和管理等，已成為當今企業獲取可持續利潤的新增長點。據英國《知識管理》雜志的資料顯示，產品知識的使用能提高PLM過程中產品創新和服務能力達73％以上，因此，如何在PLM過程中獲取各種產品知識并向企業提供有效的產品知識服務，已經引起了越來越多的企業特別是機電類制造企業的極大關注，越來越被人們所重視。
目前，雖然企業及相關研究人員已對產品知識在PLM中的應用進行了一定的研究，例如劉運通等人提出了一種基于有向無環圖的知識組織模型構建產品設計過程知識服務系統的方法；李軍寧等人構建了一個支持產品全生命周期的設計知識服務平臺構架模型；胡恒杰等人結合行業網絡資源的特點，給出了一個面向行業網絡的知識發現及共享的服務平臺；xi等人將復雜產品設計過程中的原理性知識特征進行融合，并通過知識流的控制來獲取新的產品知識等。但上述研究只是考慮對PLM過程中某個具體階段的產品知識如何服務，并沒有考慮整個PLM過程中的產品知識服務能力，也沒有考慮各種產品知識存儲、調度和服務如何實現等問題，因而，提供產品知識服務的能力很有限。
為了在PLM過程中像使用水、煤和電一樣向制造企業提供方便快捷的產品知識服務，本文把云計算和云制造的思想及技術引入到產品知識管理中，從而對產品知識云服務模式進行研究，以期實現對產品知識更好的共享和重用，進而提高產品知識在整個PLM過程中的服務能力。
在云知識環境下的產品知識服務的實現過程中，涉及到很多需要解決的具體問題，本文主要從基本原理和實現方法出發，重點研究和分析以下3個問題：首先要了解云知識的意義、內涵、產品知識服務原理及其與云制造和云計算的關系；其次是如何構建云知識環境下的產品知識服務的系統架構，從而搭建起為企業提供產品知識服務的橋梁；最后是產品知識服務系統架構建立之后，如何把產品知識服務推送給相應的企業，也即如何實現產品知識服務過程。
1 云知識的定義及服務原理
1.1 云知識的定義及內涵
結合云計算、云制造等技術和相關研究成果，本文對云知識的概念定義如下。
定義1：云知識是一種利用網絡、云計算、云制造和產品知識服務平臺，按用戶需求組織網上產品知識資源，為用戶提供PLM過程中各類產品知識按需服務的新模式。云知識技術是云制造技術與知識管理的融合，是“制造即服務”到“知識即服務”理念的拓展，實現了企業內外各類產品知識資源(企業的CAD模型、實例和經驗，企業外的文獻、專利和知識等)統一的、集中的智能化管理和經營，為PLM過程提供可隨時獲取的、按需使用的、安全可靠的和優質價廉的各類產品知識服務。
定義2：云知識環境是一個集成了網絡、云計算、云制造和產品知識的集成服務環境，在該環境中，用戶能根據自身需求獲取所需產品知識資源，并能為用戶提供PLM過程中各類產品知識服務的新服務環境。云知識環境一般應包括云知識資源、云知識管理平臺、產品知識服務節點及用戶等幾個部分。
1.2 云知識環境下的產品知識服務原理
云知識環境下的產品知識服務原理如圖1所示，服務的實現主要包括公有云產品知識資源池、私有云產品知識資源池、云知識管理平臺，以及企業用戶等幾個重要部分。圖1中的公有云產品知識資源池是企業外的各種產品知識資源，包括企業外部的各種產品知識庫、文獻庫(中文文獻和外文文獻，如中國學術期刊全文數據庫(CNKI))、專利庫(如中國專利數據庫、美國專利數據庫及歐洲專利數據庫等)；私有云產品知識資源池是企業自身擁有的知識庫(如實例庫、模型庫、規則庫及專家庫等)和數據庫，涉及到企業的核心技術機密，不能進行企業間共享；云知識管理平臺對公有云和私有云的產品知識資源進行虛擬接人和服務封裝，并實現對產品知識資源的服務進行選擇、組合、評價、存儲、計價及租用等統一管理和調度，從而實現對各企業及企業不同用戶產品知識的按需服務。
圖1 云知識環境下的產品知識服務原理
1.3 云計算、云制造及云知識的特點
云計算、云制造及云知識的特點如表1所示。云知識具有如下特點。
1)產品知識資源的全面共享：支持各種產品知識資源的感知和接人。
2)產品知識資源按需高效使用：產品知識服務環境的構建與運行均根據產品知識資源需求動態調度和增減資源，以達到高利用率。
3)高可靠性：通過容錯技術，使得單點故障發生時產品知識環境可動態遷移至其他產品知識資源節點繼續運行，確保其他產品知識資源節點的運行不受影響。
4)高安全性：支持對產品知識資源的多層次、多粒度安全隔離，一旦遭受攻擊也能夠保證任務遷移至其他產品知識資源節點繼續運行。
5)高可用性與普適化：支持對PLM企業各用戶按需定制個性化的終端設備、運行環境、界面內容和交互方式。
6)技術無關性：在云知識環境下，所有計算、存儲和協調等與用戶行為沒有關系。
7)可擴展性：不同的多片知識“云”可以整合成一片知識“云”，并能提升整片知識“云”的服務能力。
表1云計算、云制造及云知識的特點
2 云知識環境下的產品知識服務框架
通過對云知識環境下的產品知識服務模式進行分析，企業不同的用戶可以向云知識平臺提出自身的個性化產品知識服務需求，云知識平臺對產品知識運行、維護、接人、組合、搜索和安全等進行管理，并對不同用戶的產品知識個性化需求進行分析，通過調度、優化和組合等操作，向用戶提供所需的產品知識服務。通過云知識平臺，用戶可便捷地使用產品知識資源。
云知識環境下的產品知識服務主要包括PLM過程中的設計知識服務(即規劃知識、概念設計知識和詳細設計知識等)、實驗與仿真知識服務、加工與裝配知識服務、生產過程管理知識服務，以及商務知識服務等。
基于PLM的云知識環境下的產品知識服務系統架構如圖2所示，其主要包括產品知識資源層、云知識平臺層和應用層，共3個層次。
產品知識資源層主要包括企業內專利庫、模型庫、算法庫、經驗庫、實例庫和專家庫資源等，以及企業外的專利庫、文獻庫、經驗庫、標準庫和專家庫資源等。
云知識平臺層主要由中間件層、云知識核心技術層和產品知識服務管理層構成。其中，中間件層主要是對產品知識資源進行感知、抓取和虛擬化接入等的操作，首先通過射頻識別技術、網絡爬蟲和無線網絡等，對產品知識資源層中的各知識資源進行感知和接人，接著采用虛擬機對這些知識資源進行虛擬化處理，并通過通信接口傳輸到云知識平臺核心技術層中；核心技術層對來自中間件層的虛擬化知識資源進行產品知識模塊本體的構建，對構建的模塊本體在云服務器上進行注冊、封裝和邦定等操作，從而實現產品知識資源的存儲與監控、組合與調度、封裝與控制、定價與計費，以及安全管理等功能；產品知識服務管理層主要是實現對在核心技術層中云服務器上已注冊、封裝和邦定的產品知識進行發布和查尋，進而在PLM過程中向企業內外用戶提供按需服務的產品知識。
應用層主要提供PLM過程中產品規劃、產品設計、產品制造與裝配、產品銷售與服務，以及產品回收等各階段所需的產品知識服務支持。
圖2 基于PLM的云知識環境下產品知識服務系統架構
3 云知識環境下的產品知識服務實現
云知識環境下的產品知識服務實現是對云平臺(包括公有云和私有云)中各種已虛擬化的產品知識資源(包括文獻、專利、技能技巧、各種信息和數據等)進行服務封裝、綁定、發布和查詢等，并對知識服務過程進行搜索、服務組合、調度、定價及安全評估等，從而保證PLM過程中的產品知識服務的有效性。基于PLM的云知識環境的產品知識服務實現過程如圖3所示。在圖3中，產品知識服務實現過程主要由PLM中的產品知識服務應用、云知識平臺中的產品知識服務注冊和云知識環境中的產品知識服務實現組成，共3個層次。其中PLM中的產品知識服務應用主要是把在云知識平臺中已注冊的產品知識，通過Web服務的形式提供給PLM中的設計人員、制造人員、銷售人員和服務人員等進行應用；云知識平臺中的產品知識服務注冊，主要是實現對公有云和私有云產品知識資源池中各產品知識資源的服務注冊、邦定與發布，為產品知識的web服務實現創造條件；云知識環境中的產品知識服務實現是通過產品知識模塊本體全局模式，對產品知識進行本體構建和形式化的組織，便于企業用戶在PLM過程中為進行產品知識的準確查詢提供更好的搜索方法。
圖3 基于PLM的云知識環境的產品知識服務實現過程
與圖3相對應，云知識環境下的產品知識服務實現過程可形式化為可擴展標記語言(Extensible Mark-up Language，XML)元素的形式，實現產品知識服務的自動化。具體形式化過程(部分)如下。
4 結語
產品知識服務的實現是提高產品全生命周期過程中的產品設計、制造、服務及管理創新的主要途徑。本文對云知識環境下的產品知識服務模式進行了研究，主要內容包括：給出了云知識的定義和內涵，提出了云知識環境下的產品知識服務原理，并分析了云計算、云制造及云知識之間的關系；提出了云知識環境下的產品知識服務系統架構，該系統架構主要由產品知識資源層、云知識平臺層和應用層組成；給出了云知識環境下的產品知識服務實現過程及相應的XML實現表示形式。本文只是從原理和實現方法上對云知識環境下的產品知識服務實現模式進行了一定研究和分析，其具體的實現過程還涉及到很多具體的技術問題，這將是以后的研究重點。
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本文標題：基于PLM的云知識環境下知識服務模式研究
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