（机械制造及其自动化专业论文）面向web零件库的制造信息服务关键技术研究.pdf

面向w e b 零件库的制造信息服务关键技术研究 摘要 w e b 中所有的信息采用同一种格式，基于w e b 的零件库包括供应商提供的成品、 标准件等外购件、企业中的标准件和典型的变型零部件，可实现零件资源的信息集 成、资源共享和网络协同设计，提高零件重用性。 w e b 零件库由搜索引擎、零件库和零件供应商库组成。零件供应商把零件的事 物特性和几何图形数据遵循零件库的格式添加至零件库目录中。用户通过引擎可以 检索并下载w e b 零件库内的零件信息。零件信息的交换都要经过几何编程接口。 w e b 零件库可提高产品设计过程中信息集成和资源共享。建立一个w e b 零件库原型。 c a d 设计人员或查询人员可以通过浏览器访问生产企业和零件库内各个企业的产 品目录，。并获取数据。供应商也能够在零件库上发布其产品信息。 快速有效的制造信息资源发现技术是w e b 零件库的重要研究内容之一。本文针 对网络信息描述的特点，采用网络主题搜索技术，建立描述网页内容的混合向量空 自j 模型，实现制造信息的发现与抽取。基于p l i b 本体和x m l 技术对所抽取的制造 信息进行结构化的语义描述，并实现了零件资源信息的概念检索。在上述基础上， 丌发了基于w e b 零件库的零件供应商信息服务原型系统，将w e b 零件库扩展成具有 分布式自组织性的系统，并且具有a s p 平台服务功能。使供应商能够发御计算机可 识别的零件信息，用户通过有效的查询路径，能寻找到满足需要的零件信息。文中 还介绍了作者课题组开发的基于w e b 零件库的零件供应商信息服务实例、机械零部 件的事务特性表存储实例、基于w e b 零件库的多层次检索实例。 关键词：零件库：网络搜索；x m l ；p l i b ；本体 硕士学位论文 a b s t r a c t a l lo ft h ei n f o r m a t i o nb a s e do nw e b a c c e p t st h es a m ek i n do fd a t af o r m a t t h ep a r t s s t o r e h o u s eb a s e do i l w e bw h i c hc o n t a i n sb o u g h t - i nc o m p o n e n t so f f e r e db ys u p p l i e r s ， s t a n d a r dp a r t si ne n t e r p r i s ea n dt y p i c a lm o d i f i e dp a r t si sa b l et or e a l i z et h ei n f o r m a t i o n i n t e g r a t i o no f p a r t sr e s o u r c ea n dd e s i g n i n gs h a r e di nw e b w h i l er a i s i n gt h er e p e t i t i v eu s e o f p a r t s t h e p a r t ss t o r e h o u s eb a s e do i lw e b i sf o r m e db ys e a r c he n g i n e ，p a r t ss t o r e h o u s ea n d p a r t ss u p p l i e rs t o r e h o u s e w h i l et h ep a r ts u p p l i e ri sa b l et oa d dt h ec h a r a c t e r sa n dg r a p h i c d a t ao fp a r t s ，w h i c hf o l l o wt h ed a t af o r mo ft h es t o r e h o u s ei n t ot h ep a r t ss t o r e h o u s e ，t h e u s e ra l s oh a st h ea u t h o r i t yt or e t r i e v ea n dd o w n l o a dt h ep a r t si n f o r m a t i o ni nt h e s t o r e h o u s eu s i n gs e a r c he n g i n e t h ef u n c t i o no fi n f o r m a t i o ni n t e r f a c ei sp u t t i n gt h e e x c h a n g eo f p a r t si n f o r m a t i o ni n t oe f f e c t e s t a b l i s hap a r t ss t o r e h o u s ep r o t o t y p ef o l l o w i n g i s o1 3 5 8 4i nw h i c ht h es t o r e h o u s ea d o p tc l a s s i f i e dt a b l et r e ea n da l l o c a t ec h a r a c t e r i s t i c i n t od i f f e r e n tt a b l ei no r d e rt op r o v i d em o r ei n q u i r yp o s s i b i l i t y c a dd e s i g n e rc a nv i s i t t h ec a t a l o g u ei t e m so f e v e r ye n t e r p r i s ea n dp r o d u c t i o ne n t e r p r i s et h r o u g hb r o w s e ra n dg e t d a t a s u p p l i e rc a na l s oi s s u ei t sp r o d u c ti n f o r m a t i o no np a r t ss t o r e h o u s e t h eh i g h l ye f f e c t i v et e c h n o l o g yo fm a n u f a c t u r i n gi n f o r m a t i o nr e s o u r c ed i s c o v e r yi s o n eo f t h ek e yp a r t so fw e b p a r t sl i b r a r y b a s e do ut h ec h a r a c t e r i s t i c so fw e bi n f o r m a t i o n d e s c r i p t i o i l ，t h i sp a p e r a c t u a l i z e st h e d i s c o v e r ya n de x t r a c t i o n o fm a n u f a c t u r i n g i n f o r m a t i o nb ya d o p t i n gt h ew e bt o p i cs e a r c ht e c h n o l o g y t h es t r u c t u r a l l ys e m a n t i c a l l y i n f o r m a t i o no fe x t r a c t e dm a n u f a c t u r i n gr e s o u r c ei sd e s c r i b e d ，w i t hp l i bo n t o l o g ya n d x m l t e c h n o l o g i e s i tr e a l i z e st h ec o n c e p tr e t r i e v a lo f p a r t sr e s o u r c ei n f o r m a t i o n f i n a l l y , t h es u p p l i e ri n f o r m a t i o ns e r v i c es y s t e m ，b a s e do nw e bp a r t sl i b r a r y , i si m p l e m e n t e d 。s o t h a ts u p p l i e rc o u l di s s u et h ep a r t si n f o r m a t i o nw h i c hc o u l db ed i s t i n g u i s h e db yc o m p u t e r , a n du s e rc o u l df i n dt h ep r o p e rp a r t si n f o r m a t i o nt h r o u g he f f e c t i v ei n q u i r yr o u t e k e yw o r d s ：w e bp a r t sl i b r a r y ；w e br c s e a r c l l ：x m l ；p l i b , o n t o l o g y 面向w e b 零件库的制造信息服务关键技术研究 第一章绪论 1 1 信息服务技术概述 1 1 1 信息服务分析 随着人们对w e b 服务的种类和质量要求越来越高，各种各样的信息服务系统也 应运而生，并不断朝前发展。最初，人们希望能够设计出既大而全又质量好的信息 采集系统( 即基于整个w e b 的信息采集) ，这显然是一个非常困难的问题，因为两 方面都要求必然造成两方面都不能做得很好。人们经过不断的努力和探索，从最初 的w e bw o r m 到现在的g o o g l e ，从基于词的语义信息理解到w e b 链接结构信息挖掘， 发展到了今天已经取得了令人瞩目的进步。基于整个w e b 的采集器以及相关的搜索 引擎，已经在很多方面为人们利用w e b 信息提供了大量帮助。然而，随着时代的发 展和需求的提高，基于整个w e b 的信息采集也越来越显得力不从心。一方面它们不 得不为提高信息采集速度、增加存储空间、优化采集算法，另一方面又越来越不能 满足用户对个性化数据的需求，人们需要寻找新的出路。目前采用的基于词的语义 信息理解显然不能准确把握整个文章的语义，而要上升到对句子甚至段落信息的理 解却还有待于自然语言理解的大发展，现在这一方面困难重重；基于已有结构信息 的挖掘( 例如g o o g l e 的p a g e r a n k 算法) 也已基本达到饱和，很难有新的算法达到 较大突破；而对于纷乱的w e b 制定新的标准，减少不确定性以提高性能，这一方面 的发展也不能寄予过高的期望：随着w e b 服务逐渐向基于主题以及用户个性化的方 向迈迸、a g e n t 的技术发展、迁移式思想的出现，单纯的为了检索的信息采集技术 必将向着基于主题以及个性化主动信息采集服务方向全方位拓展。 在制造领域，面向大批量定制的制造业将具有高度专业化分工和高度协同的特 点。每个企业专注于自己的核心能力和核心产品( 或零部件) ，而将非核心能力的任 务和零部件扩散出去，这样企业可以集中精力使自己的核心能力和核- t l , 产品( 或零 部件) 具有世界顶尖水平，从而使企业在竞争中取胜，同时也降低了企业的风险和 投资。国外的调查结果表明，产品中外购零件所占的比重从5 年前的4 0 上升到现 在的8 0 。因此，越来越多制造企业将考虑以下的问题： 如何在全国或全球范围内迅速找到最佳的零部件设计和加工的合作企业? 如何在全国或全球范围内迅速找到最适合本企业的零部件设计和加工任务? 换句话说，就是如何能够得到最准确及时地制造信息，现在虽然存在众多的搜 索引擎，但是能够很好的实现在特定领域内的搜索研究做得还不够，如果采用现有 堡主堂垡堡苎 的搜索引擎来对企业设备资源信息进行采集的话会出现一些问题： ( 1 ) 非专业式检索方式无法适应专业化用户的需求。现有大部分信息检索系统采 用关键词输入方式进行检索，对任何用户都是一种模式，很容易让一般用户 感到迷茫，同时使专业用户无法准确地找到自己感兴趣的对象。 ( 2 ) 用户与检索系统的交互方式比较简单。现有系统普遍采用相关反馈技术作为 用户和系统迸行交互的主要手段。针对不同需求的用户，提供不同的输入方 式是目前现有各种搜索系统所缺少的。 ( 3 ) 缺少分布式智能专业信息检索和适应异构信息源信息变化的能力。现有系统 如w e b w a t c h e r ，主要通过学习用户的历史关联信息，再现引导用户检索感 兴趣的信息，这种为用户导航的方式每次只能浏览一个站点，效率比较低， 而且无法避免用户浏览以前已经浏览过而现在不需再看的文档或链接。 ，一 心 1 1 2 国内外信息采集的研究情况 目前，w e b 信息采集技术的发展正如火如荼，在传统的w e b 信息采集技术的基 础上，又出现了许多轻型的各具特色的采集技术。我们根据国内外流行的看法，把 w e b 信息采集的发展方向分为以下几种f l j ( 如表1 1 ) ： ( 1 ) 基于整个w e b 的信息采集。是一种较传统的采集思想，在实际应用中占较 为主流的地位，适合搜索广泛的主题，有很强的应用需求。 ( 2 ) 增量式w e b 信息采集。采集器只需要采集新产生的或者已经发生变化的页 面，而对于没有变化的页面不进行采集，是实际采集系统的首选。 ( 3 ) 基于主题的w e b 信息采集。对它的研究现在比较热门。它也是本文所要讨 论的重点，我们将在以后的章节里详细论述。 ( 4 ) 基于用户个性化的w e b 信息采集。是一种轻量级的采集系统，它的目标就 是通过用户兴趣制导或与用户交互等灵活手段来采集信息。 ( 5 ) 基于a g e n t 的信息采集。智能a g e n t 系统具有人类的社会智能，在面临诸如 基于主题和用户个性化的采集时，更加方便灵活和适应力强。如在基于用户 个性化的采集中，能像人一样感知用户的兴趣变化，自主地灵活地智能地调 整采集策略。 ( 6 ) 迁移式信息采集。它并不像其他采集器在本地向w e b 站点服务器发页面请 求，而是将自己上载到它所要采集的服务器中，在当地进行采集，并将采集 结果压缩后，回传到本地。 ( 7 ) 基于元搜索的信息采集。元搜索引擎( m e t a s e a r c h ) 的研究直是搜索引擎 研究的一个热点。它对用户提交的查询请求通过多个领域或门户搜索引擎搜 索，并将结果整合后以统一的界面提交个用户。 面向w e b 零件库的制造信息服务关键技术研究 表1 1w e b 信息采集的研究现状比较 基于整个增量式基于主题 基于用户基 于迁移式信基于元搜 w e b 的信w e b 信息 的w e b 信个性化的 a g e n t 的 息采集 索的信息 息采集采集息采集w e b 信息信息采集采集 采集 采集的特 以整个 只采集新采集与预采集的内有很强的将自己上搜索后将 点w e b 为产生的或先定义好容基于用自主性载到服务结果整 目标的采者已经发的主题集户个性化可灵活地器中，采合，以统 集生变化的相关页面的设置智能调节集后将结一的界面 页面果压缩同提交给_ h | 传到本地 声 采集数量非常巨大 极大减小 较少较少 采集时空很高 极大减小采集速度 速度较幔 开销 时空开销并不太快 土要缺点 待刷新的增加了算隐式页面准确地采临时到网 采集站点 数据序选 页面多。法的复杂要通过人集用户的上搜索， 会由于给 择算法是 刷新时间性和难工手段获个性化需所以尽管访问者权元搜索引 长；增加度。不易取，在采求比较困搜索精确限太大而擎技术的 并行采集根据页面 集之前需难度甚至更易遭剑病难点 器的数量的变化快要人工辅 好，速度毒攻击 对系统能慢分配系助来事先 却比较慢 力的提高统的采集填好领域 变小能力信息 府川领域门户搜索是实际采新闻的个多用于面 引擎和大集系统的性化采集临诸如基 型的w e b首选，多 于主题或 服务提供数系统应个性化等 商的数据用这种技较灵活的 收集部分术采集策略 典型实例g o o g l eg o o g l e 、 s p h n q xs p h j n x m e r c a t o r 、信息采集信息采集 i n t e r n e t器器 a r c h i v e 3 一 堡兰竺丝苎 面对当今的商业社会，各个企业或者单位已经成为物质交流的主体，对于大公 司来说，每天有无数的文件和数据要存储，这些文件和数据查找起来是件很困难的 事情，尤其是业务和分公司遍布全球的跨国公司，很多资料都存储在各分公司内部 系统中，而且文件和数据的格式也都不同，全球各公司间的文件共享十分必要，但 是想准确及时地查找到这些数据，就不是那么容易了有了“企业搜索技术”，那些 整天都有大量数据和信息资料等待处理的公司就不再头疼了，他们的员工再也不用 为了查找公司某些内部信息而花上大半天的时间。作为一种重要的商业科技，很多 大型公司已经开始部署企业内部搜索技术。 和互联网搜索相比，企业网络搜索的信息量尽管要少得多，但复杂程度却要高 得多。与互联网不同的是，企业的信息可能存储在多个地方，而且以多种格式进行 存储。另外，企业级客户还要求稳定的存储系统，同时需要遵守相关的监管条例。 企业搜索与互联网搜索的另一个重大区别是，在企业网络中搜索需要从多个数掘源 收集信息，并发现数据之间的逻辑关系。i b m 公司同前开发出了名为“m a s a l a ”的企 业搜索技术，在这款技术大大改进了进入大型组织获取数据的方式。它可索引和定 位不同数据来源中的文档，并可以做到随源文件的更新而同步更新。据i b m 公司信 息管理集团的总经理珍妮特佩尔纳( j a n e tp e r n a ) 称，i b m 公司一直在悄悄地开发 数据存储软件，该软件将能够极大地提高企业查找“分散”在网络上的各种文档【2 】。 1 2w e b 零件库理论研究概述 目前围绕零件库国际标准，国内外已经有了一些关于基于w e b 的零件库建库方 法及其应用技术的研究。现对于本课题相关的研究现状综述如下【3 1 。 1 2 1 国外理论研究现状 由于计算机技术的迅猛发展、c a d 技术和标准化技术的广泛应用，国外对零件 库技术一直给予了充分的重视，基于i s o1 3 5 8 4 标准的零件库建库方法及零件库系 统的开发已经得到了一定的发展。 v g h a s k a d b i 对现有c a d 系统中标准零件库进行了分析，指出了其不足之处， 提出了基于i s o1 3 5 8 4 标准建立零件库的思想 4 1 。g a u s e m e i e r , j 和f r a n k ，t 等人认为 零件库为c a d 、c a p 、p p s 和其它应用系统提供了零件的具体信息，建立零件库系 统必须遵循相关的欧洲和国际标斛卯。l o o p ，h 和h a u s e l e ，e 描述了开发标准件c a d 库的不同阶段，用户可以通过零件库将标准件的几何模型调入其的绘图模型中，并 通过在i v e c o 公司的实践证明了建立c a d 标准零件库的必要性【6 】。p i e r r a , g 和 p o t i e r , j c 等人认为新一代c a d 系统的主要缺点是缺少内部数据结构的交换能力， 通过建立标准零件库可以实现参数化模型的交换【_ 7 】【8 】。a r n d t ，w 和e h i n g e r , g 等人认 4 面向w e b 零件库的制造信息服务关键技术研究 为c a d 标准零件库中既包括简单的标准件，也包括c a d 库中所没有的特殊零件， 通过事物特性表和变型程序建立标准零件库的d i n 思想得到了广泛的认可【9 】1 1 0 l 。 信息技术和网络技术的发展不断提升着企业的需求，网络环境下实施m c 的企 业也存在对w e b 零件库的迫切需求。目前，许多国家也纷纷开始对网络环境下的零 件库进行研究，如美国的e c c i 项目1 1 1 1 和只本的j e m i m a 项目等。 综合国外对这一领域的研究状况可以看出，国外关于零件库的研究大多是在其 早期的电子产品目录基础上发展起来的，零件库的理论研究、系统开发等工作已经 得到了较大的发展【1 2 。按照d i n 标准或i s o1 3 5 8 4 国际标准建立零件库已经有了 一定的进展，目前标准件库已经处于广泛的应用阶段。但目前国外处于应用阶段的 基于i n t e m e t 零件库都只能提供图形文件下载服务，并且所提供的图形文件的格式不 尽相同，这给不同c a d 平台的用户使用零件库带来不便。因为上述各零件库数据存 储机制不同，并且各零件库系统不对外公开自己的数据存储或者图形生成机制，所 以不同的零件库之间没有实现真正意义上的资源共享。用户难以快速j 下确地获得零 件相关资源，因此在i n t e r n e t i n t r a n e t 网络环境下基于i s o1 3 5 8 4 标准的企业零件库 系统的构建方法及信息的网络发布、发现及获取技术等方面正逐步成为研究的热点。 1 2 2 国内理论研究现状 随着各种c a d 系统在国内企业中的广泛应用，许多企业在c a d 系统中提供的 标准件库基础上建立了企业自己的零件库系统，并基于i g e s 和s t e p 标准实现零件 信息在不同c a d 系统之间的数据交换。这些零件库信息描述完整性程度及所包含零 件的范围都非常有限，严重制约着产品资源在同一企业不同部门、不同企业中的应 用，存在着很大的局限性。 王平等人从实现零件供应商到产品制造工厂的信息集成出发，论述了基于标准 数据接口的标准件信息系统，该系统包括库内容、库管理系统、语义字典、交互式 人机界面和几何传输接口等五个子系统，并讨论了标准件库在产品设计中的应用。 中国机械工业电脑应用技术开发公司( m i c t ) 与中国矿业大学和中国工程图学会合 作，按现有的国家标准及德国d i n 标准，提取了2 4 类2 7 0 个标准件的事物特性， 建立了事物特性表，制订了相应的图形规范。在此基础上，基于s i g r a p h d e s i g n 系统开发了包含这些标准件的标准零件库。马金辉等人为了克服传统封闭式结构的 零件库的局限性，提出了开放式结构零件库的系统框架，建立了开放式结构零件库 o s p b ，实现了o s p b 与f o x b a s e 的接口。在此基础上，完成了1 1 种标准件共1 0 0 0 余个零件的建库工作。苏宝华等人基于零件库国际标准( i s o1 3 5 8 4 ) ，对零件库建 立的方法及基于零件库实现产品资源共享的原理进行了研究，分析了网上信息交互 的类型，讨论了零件库在产品设计中的应用。 文献【l5 l 中提出了一种利用e x t ( x m l 的一个子集) 表示零件信息、基于数掘字 5 堡主兰丝丝苎 典的零件信息的网络表示和共享的方法：提出基于特征的精确集合表达模型，并阐 述了网络驱动的参数化设计的实现方式。文献【1 6 l 介绍了如何利用成组技术和面向对 象方法组建基于w e b 的c a d 零件图库系统，并讨论了网络协同设计的关键技术。 文献7 铡用c o r b a 技术构建一个基于i n t e r n e t 的共享零件库系统d f i g l i b ，全面叙 述了d f i g l i b 的功能设计与实现过程，详细讨论了在分布式环境下保证系统安全性 的实现策略。文献l l 剐利用一个以c + + 开发的程序b z h j e x e 不断读取数据表，以处 理用户要求得到零件图纸对应的s t e p 格式文件的请求，对请求进行处理生成对应 零件图纸的s t p 文件从而使得用户可以下载。 文献i l9 】提出了一种基于w e b 的参数化零件库系统的框架模型以及解决方案，实 现了参数化尺寸驱动生成零件c a d 文件。文献研究的图形服务器在c a x a 的e b 平台上进行开发，利用e b 的图形环境来生成并处理工程图，它收到零件请求后， 从零件库中找到相应的零件，并通过参数驱动，生成相应的零件图，从而使得用户 可以通过第三方控件浏览或者下载。 与国外相比，国内在零件库的理论研究及实现技术方面落后于国外。基于i s o 1 3 5 8 4 国际标准的零件库理论的研究大多处于概念及基本原理的探讨阶段，在零件 库的开发方面仅限于部分标准件库的开发，对符合i s o1 3 5 8 4 国际标准的零件库信 息传输接口、非标准件及基于i n t e r n e t 环境的零件库的开发技术与应用等方面几乎没 有涉及。对于w e b 零件库的关键技术，例如，网络环境下w e b 零件库的构建方法、 w e b 零件库的发展模式、零件信息传输接口、零件信息的描述方法和参数化驱动的 零件几何图形在线浏览等，国内都尚处于初始研究阶段，与国外存在较大的差距。 实际工程应用为研究背景，基于i n t e m e t w e b 环境开展零件库建库方法及应用研究， 对于缩短这一领域与国外的差距，提高设计过程中产品资源的重用性和共享性，进 而缩短产品开发设计周期，提高我国制造企业的市场竞争力，具有极其重要的现实 意义。 1 3 论文研究内容 浙江大学现代制造工程研究所先进制造系统及管理研究室的顾新建教授、祁国 宁教授等对w e b 零件库进行了长期的理论和应用研究。作者在两位老师的带领下参 加了以w e b 零件库为研究内容的部分科研项目的理论研究和应用开发工作。论文是 在这些项目的研究与开发工作的基础上展开的。 面向w e b 零件库的制造信息资源服务的实现流程如图1 1 所示。w e b 制造信息 资源主要存在于企业门户、行业网站和w e b 数据库中，因此首先需要采用主题搜索 技术实现对互联网中的制造主题网站的识别。对于制造主题网站，根据w e b 零件库 的需要，进行相关制造信息抽取。将抽取得到的信息按照p l i b 标准进行结构化， 面向w e b 零件库的制造信息服务关键技术研究 转化为x m l 文档。最终，零件库用户可以实现制造信息的概念检索，如供应商信 息等。 ( _ 主题搜索 p l i b i 概念检索 王 = 型 王 i 通过零件族浏览查找； ( 2 ) 通过关键词检索零件族； ( 3 ) 根据供应商名称检索； ( 4 ) 根据零件族语义特征组合检索： ( 5 ) 根据关键词检索企业。 针对零件供应商：支持供应商可视化地建立本企业的零件族；企业可以为零件 族树中的任何一个节点建立事物特性表，添加具体零件；企业可以根据需要添加零 件特征关键词。 针对系统管理员：其中，标准件族的建立与编辑、标准件族事物特性表的建立 与编辑同供应商功能中介绍的类似。其它的还包括供应商信息的统计和管理、零件 特征关键词的管理等。 2 2 3 零件库与网络技术的应用集成 目前国外已有多家极具规模的w e b 零件库，如w e b 2 c a d 、i n p a r t 、3 d c o n t e n t c e n t r a l 、c a d e l i c k 、p a r t s x l 等鲫。下面简要介绍其中几个。 堡主堂竺丝苎 ( 1 ) w e b 2 c a d ( w w w w e b 2 c a d 。c o m ) w c b 2 c a d 提供了6 种语言的支持( 英、德、意、日、法、葡) ，有超过9 0 多家 世界主要的零件制造商加盟( 如b o s c h 、s i e m e n s 等) ，提供了4 0 0 0 多万个2 d 和3 d 机械零件c a d 模型供用户免费下载。w e b 2 c a d 目前号称世界第一大零件库， 提供两种搜索方式：按企业名称和零件分类树方法浏览搜索以及按公司名称或零件 名称的直接搜索，图2 6 为w e b 2 c a d 的目录浏览所有零件，企业的界面。 图2 6w e b 2 c a d 的搜索方法 用户搜索到自己所需要的零件后，可在线浏览该零件的2 d 或3 d 模型，见图2 7 。 用户也可直接把c a d 模型保存到自己的硬盘上，然后在自己的设计中使用。 图2 7 在线浏览该零部件的3 d 模型 该网站不是存储了所有零件的c a d 数据文件，而是采用了“母图十参数”的技 1 6 面向w e b 零件库的制造信息服务关键技术研究 术，大大减少了数据存贮量。用户可以在线设置自己所用的c a d 系统，下载c a d 文件时，c a d 模型可以自动转换为目前世界上较流行的c a d 系统( 如a u t o c a d 、 p r o e n g i n e e r 、m e c h a n i c a ld e s k t o p 、i n v e n t o r 、s o l i de d g e 、s o l i dw o r k s 、c a t i a 等) 的格式。 ( 2 ) i n p a r t ( w w w c l e a r p a t h m e d i a c o m i n p a r t w e b m i r r o r i n d e x h t m ) i n p a r t 是p t c 公( p a r a m e t r i ct e c h n o l o g yc o r p o r a t i o n ) 的产品，提供了超过1 0 0 万个机械和机电产品的c a d 模型及超过2 0 0 0 万页的技术说明书。l n p a r t 支持的c a d 系统有：p r o e n g i n e e r ，c a d d s5 i ，p m 国e s k t o p 等，此外还提供了i g e s 、s t e p 和d x f 中性数据格式，用户能在线浏览零件。t n p a r t 不是一个w e b 零件库，它采用 c l i e n g s e r v e r 的服务模式，用户在客户端进行零件搜索。产品信息和c a d 模型存储 于服务器端。c a d 模型的提供模式是：由零件供应商提供数据信息，该公司采用内 部的“设计标准( d e s i g ns t a n d a r d s ) ”和“模型规定( m o d e ls p e c i f i c a t i o n ) ”统一创 建c a d 模型。文件一般小于2 5 0 k b ，采用了“o nt h ef l y ”技术，当用户选定一个 具体的零件时，服务器端生成该零件的c a d 模型。一旦用户下载完毕，该c a d 模 型便从服务器端删除。 ( 3 ) c a d c l i e k ( w w w c a d c l i c k d e ) c a d c i i c k 提供有三种搜索方式：目录浏览；根据公司名称检索；根掘 c a d 数据检索。图2 8 是根据某个查询词得到的检索结果，可以根据需要下载所需 格式的零件c a d 文件。供应商可以将企业零件上传到零件库中，但是支持的格式并 不限定。从另一个角度说，c a d c i i c k 和w e b 2 c a d 不同，没有采用“母图+ 参数” 的技术，供应商上传何种格式的零件c a d 文件，用户也就只能获取何种格式的零件 c a d 文件。 腻跏r 蕊 一艘 藿 堡兰堂竺堡苎 其它的还有s o e d w o r k s 公司的3 dc o n t c n t c e n t r a l 、c a d l i b ( w w w c a d l i b c o ，u k ) 、 p a r t s o l u t i o n s ( w w w p a r t s o l u t i o n s d e ) 、c a t d a si n c ( w w - w c a t d a s c o r n ) 、p a r t sw o r k s ( w w w p a r t s w o r k s c o r n ) 等。 国内零件库的应用情况则很不尽人意一方面，现有的w e b 零件库的数量不多； 另一方面，w e b 零件库的内容、结构和功能同国外著名的零件库相比都相去甚远。 例如中国机械网( w w w c h i n a - m a c h i n e c o r n ) 易普零部件3 d 图库是一个分类较为完 善的g b 类标准件库，其中有三大类2 3 个小类，一共三万多个全系列的标准件。图 2 9 显示了一个“紧固件一螺栓一半圆方头颈螺栓”。但是没有使用事物特性表来描 述零件信息，也就没有实现事物特性表驱动的图形显示。这里的图形显示只是一个 示意图，仅可以下载对应的u g 的c a d 图形文件。 还有其它的一些w e b 零件库。例如，中国机械零部件网( w w w c h i n a m a c h i n e p a r t s c o r n m a i n h t m ) 包括有多种零部件的专业化网站，中国紧固件网 ( w w w c h i n a f a s t e n e r s n c t w e b s i t e m a l l ) 等。但是基本上都处于起始阶段，仅有的初 始化信息主要是网站管理人员收集的“行业动态”和一些供求信息。 图2 9 中国机械网3 d 零件在线浏览 为了更清楚地了解各零件库的优缺点，以便在建立适合我国现状的零件库中能 取长补短。表2 1 对几个国内外的零件库进行了简单的比较。 表2 1 基于w e b 的零件库的比较 w e b 2 c a d l n p u t c a d c l i c k 中国机械网 零件数最4 0 0 0 多万个 1 0 0 多万个不详 不详 供应商数 9 0 多家 几十家几十家 。 不详 量 零件分类树，零件名零件分类树+零件分类树。零1 ，l ： 搜索方式 目录浏览 称，供应商分类树，供有关参数名称，供应商分类 面冉恸零件库昀制造信息服务关键技术研究 廊商名称树、供应商名称 c a d 模型二二维、三维三维多为二维二缝 s a t 、i g e s 、v d a f si g e s ，s t e p 和 u g 系统所 及s t e p 和d x f 等中d x f 等中性格式及 s a t d w g 、d x f 、 c a d 格式支持的所有 性格式及所支持的所支持的c a d 系统 s t e p 格式 c a d 系统的格式 的格式 a u t o c a d ，1 d p s o l i d ， p r o e n g n e e r ， 支持的 p r o e n g i n e e ，支持以上格式的 u gc a d d s 5 i， c a d 系统c a d 系统 s o l i d e d g e s o l i d w o r k s p r o d e s k t o p 等 和c a t i a 等 l n p a r t 提供的客户 客户端w e b 浏览器 w e b 浏览器w e b 浏览器 端软件 c a d 模型 供应商提供c a d 模型 库，w e b 2 c a d 提供在 供应商提供相关数 不详不详 提供方式 据，i n p a r t 公司建模 线编目 c a d 模型 蕴含的信较少满足用户需要较少很少 息晕 采用参数表形式来表可以进行参数化搜提供机械、电子和 特点 示零件族，比较直观 索。建筑行业的零件。 w e b 零件库的国内外应用环境也不完全相同。欧美日等西方发达国家由于市场 集成度高，一些主要的零部件供应商占据了大部分市场。因此，如表2 i 中所示， w e b 零件库中的供应商数量都不是很多，一般只有几十家。在国内零件库市场上， 计划经济下的企业往往追求“大而全”、“小而全”，市场经济实施的时间较短等原因， 国内的零部件供应商绝大多数是中小企业。随着市场经济的发展深入，这些中小企 业又体现出企业集群等特征。 2 3 面向w e b 零件库的制造信息服务模型和体系结构 2 3 1 结构模型 w e b 零件库的最终功能应该是成为众多中小零部件生产商所构成的企业群的门 户网站，促进零件专业化企业集群的发展，形成零件专业生产企业和设计人员以及 整机装配厂商之间的资源共享和协同设计平台。面向w e b 零件库的制造信息服务应 - 1 9 堡主兰堡笙苎 实现在网络范围内采集制造主题信息，找到并使用通用零部件或者解决方案并帮助 零件库建立资源共享系统，最终进行零部件的合作设计和制造，以降低成本和提高 质量，同时提高协作企业的整体效益。 w e b 零件库应该不仅是传统意义上的零件库在w e b 上的零件信息共享应用，还 要为各种用户提供一些扩展信息服务。例如自动搜索零部件供应商信息，零部件供 应商可以在w e b 零件库上发布零部件供应信息，而零部件采购人员也可以发布一些 特定的需求信息，同时，零件信息也应该包括大概的价格、重量和交货周期等。w e b 零件库的使用和管理都是开放的，随着不断的应用，其中的供应商信息、零件族结 构和数据等也逐步实现高度格式同一化、标准化、有序化。 w e b 零件库能够为用户提供多层次的协同用户检索到企业零部件后，通过企业 管理人员是否在线的标识可以进入w e b 零件库中该企业的聊天室同企业人员在线沟 通；也可以通过企业留言板留言。同时以a s p 的形式向企业提供应用服务。 图2 1 0 以w e b 零件库为中心的制造信息服务模型 因此，如图2 1 0 ，w e b 零件库的制造信息服务模型应该实现： ( 1 ) 基于p l i b 本体和x m l 技术对制造信息进行结构化的语义描述； ( 2 ) 采用网络主题搜索技术实现了制造信息的发现与抽取； ( 3 ) 实现零件资源信息的概念检索； ( 4 ) 不同用户能够通过w e b 零件库提供的信息服务，快速地建立协作，进行零 部件的合作设计和制造。 总的束说，w e b 零件库不仅是零件发靠的场所，而且是零部件供应商、零部件 采购商和设计人员等不同身份的使用者的信息沟通平台。而面向w e b 零件库的制造 信息服务则是平台实现的重要手段。 2 3 2 功雒特点 2 3 2 1w e b 零件库的自组织性 面向w e b 零件库的制造信息服务关键技术研究 自组织理论是研究自组织现象、规律的学说的一种集合1 2 8 1 。零件库信息的自组 织的定义是：将分散在不同企业或个人的网络制造信息自组织地集中到零件库中来。 成功的零件库需要在因特网环境下不断更新比较完整和可靠的制造资源，这些资源 的搜集和更新靠几个人往往是不够的，需要采用白组织的方法，如图2 1 l 。 幽2 1 1 零竹库内部资源的白组织 w e b 零件库在丌发与运行时应该满足以下要求，才能形成自组织结构【2 9 】： ( 1 ) 遵循开放性：w e b 零件库的运行应该是完全开放的，即w e b 零件库的零件 族结构、零件事物特性表的建立、零件本体库的建立和零件本体的语义特征 描述等零件信息都应该由零部件供应商自助完成，同时零件的管理等也应该 由具有一定权限的零件供应商来实现。 ( 2 ) w e b 零件库自组织地向高熵和宏观有序方向转变：w e b 零件库作为一个动态 发展的系统，只有通过系统的实施和运行逐步完善系统，使系统中的数据从 无序向有序转变、从低度有序向高度有序转变。例如，w e b 零件库中的语义 特征关键词应该能够在使用过程中动态排序，并且动态删除使用频率过低的 特征关键词。 ( 3 ) 零件应用企业和设计人员之间的动态协同：w e b 零件库不仅应该是零件信息 发布的场所，而且应该是零件供应商、零件采购商和设计人员等不同身份的 使用者的信息沟通平台。通过w e b 零件库消除信息的不对称和不畅通现象， 促进企业协同。 ( 4 ) w e b 零件库的正反馈发展：正反馈循环是基于网络的制造的显著特点之一， 是自组织理论中的超循环的一种体现，不仅是一种形式上的循环系统的整 合，而且是一种功能型的综合，具有自适应和自进化的功能。 理想的自组织零件库要实现以下几条： ( 1 ) 将零件库网站和用户互动合作，使企业或个人主动提供资源，通过众多用户 的力量将资源库建大、建全。 ( 2 ) 让企业或个人使用图形化界面来输入资源信息，并且可以在资源基本描述规 则的基础上定义自己的资源扩展描述规则，方便地将资源添加到资源库中。 ( 3 ) 用一种自组织方法来实现资源内容的有序化，提高资源库的管理和使用效 堡主兰垡堡塞 率。 ( 4 ) 对资源的描述和资源的显示资源都采用自组织排序方法，按照资源使用次数 从高到低进行排序，经常被检索和使用的资源排在队列的前面。 ( 5 ) 实现用户自助服务技术例如，企业可以自助建立w e b 零件库中的企业通 用件族，自助定义零件的事物特性表、自助建立产品目录等等。 需要特别指出的是，w e b 零件库运行中的自组织住不是自然而来的，w e b 零件 库的开发人员需要在w e b 零件库设计的时候从多个方面进行规划和考虑。 2 3 2 2 分布式零件库 在设计基于零件库的制造信息服务平台时不能完全采用集中式的管理模式，而 应该采用分布式的自组织管理模式来维护数据和开展应用服务1 3 0 l 。一方面，零件库 的信息服务中需要处理的数据分布在不同企业的内部和外部时，较好的方式是采用 分布式的结构。分布式结构的开发成本较低，其数据存储量理论上将可以没有限制， 并且大大减轻集中维护时的工作量。另一方面，采用基于互联网服务的注册、检索 和调用的分布式应用服务架构可以最大程度的利用互联网上现存的应用服务资源， 便于整个系统的移植和升级。 倒如部分企业希望建立企业自己的w e b 零件库，并使之运行在企业自己的网站 上。w e b p a r t s 可以提供一个简略的版本，企业下载后，可以快速、方便地建立一个 企业自己的w e b 零件库。为了便于描述，将w e b p a r t s 的下载版本称之为w e b p a r t s 企业版