当一种基于本体的PDM产品结构管理系统的构

一种基于本体的PDM产品结构管理系统的构建

信息化已成为企业生存的关键，各种不同的PDM/PLM系统得到广泛应用，目前国外的PDM/PLM系统大都价格昂贵，很多功能并不实用，不适合在一些中小企业中推广，针对这种状况，本文提出一种基于本体的产品结构管理系统的框架模型，并在系统层面上加以实现，该系统已在盐城某机床厂试用。系统的开发对提高盐城地区中小企业产品结构管理的效率，节约企业的生产成本具有重要意义。

产品数据管理(PDM)是以产品为核心，用于管理所有与产品相关的信息和过程的一种使用技术。它提供一个企业数据管理的集成框架，是企业信息化的基础。作为PDM系统的重要组成部分，产品结构管理以BOM(bill of material)信息为其组织核心，把定义最终产品的所有工程数据与产品结构关联起来，实现对产品数据的有效组织、管理和控制。

1 本体论

1.1 本体的概念

本体是通过对于概念、术语及其相互关系的规范化描述，勾画出某一领域的基本知识体系和描述语言。它属于人工智能领域中的内容理论，研究特定领域知识的对象分类、对象属性和对象间的关系，为领域知识的描述提供术语。

1.2 OWL

OWL(Web Ontology Language)作为一种本体建模语言，是W3C推荐的语义互联中本体描述语言的标准。针对不同的需求OWL有3个子语言：OWL-Lite、OWL-DL和OWL-Full，主要的分类依据是它们的表达能力。

OWL的基本元素：类、个体和属性。

OWL规定，任何东西都是类owl：Thing的一个成员(实例)。因此，任何用户定义的类都是owl：Thing类的子类。

1.3 Jena简介

Jena是惠普公司的一个项目，Jena为应用程序开发人员提供了一套java接口对本体进行操作。Jena主要由API、SPI组成。用户编程只需使用API。Jena库由包来管理，Jena API以接口方式定义。可以调用Jena API，构建应用程序，实现RDF，OWL本体进行创建，修改，查询以及推理操作。其功能包括：读写RDF数据，本体子系统、推理子系统，本体的持久化存储、查询模型等。

1.4 Protégé简介

Protégé是由美国Stanford大学开发研制。它使用Java和开放资源作为操作平台，可自己设置输入格式，也可插入插件扩展特殊的功能。它提供一个图形和交互式的知识本体设计和基于知识的开发环境。Protégé支持以文件或数据库形式存储知识本体。

2 系统体系结构

参照PDM的国际标准，基于本体的产品结构管理系统为B/S结构，其系统结构如图1。

图1 体系结构图

系统结构分为4层：数据层，应用层、表示层和客户端层。数据层保存产品数据和用户信息；应用层主要实现系统的功能逻辑，在接受调用请求后进行逻辑处理，可将处理结果保存到数据层，同样也可从数据层取出数据，经过处理后，发送给表示层；表示层用来接收客户端请求，然后调用应用层的功能模块进行处理，并把处理结果返回到客户端；客户端层则用来提供应用的Web操作界面。

系统模块主要包括2部分：用户功能模块和领域功能模块。领域功能模块的实现以Jena作为本体开发接ISI，主要有Item、Master_Form、Dataset、BOMLine、BOMView等类，每个类都有一些简单属性。本体模型主要类及类之间的关系说明如下：

Item(产品条目)：表示真实世界中的一个产品、部件或零件对象等。

Master_Form：Form(表格)将各种属性信息数据直接存入关系型数据库中。Form与Item直接关联。Form的属性包括图纸编号、中文名称、材料，设计者等。

Dataset：用来管理(存放)应用软件生成的数据(文件)的一种对象。

BOMView：一种具体定义Item(装配件)信息的数据对象，它存放了该Item(装配件)的装配结构。BOMView必须依附于Item。

BOMLine：当添加一个零组件到一个装配件时，就是创建一个从零组件到上级装配件的装配关系，这个装配关系的显示为一个BOMLine。

3 系统实现中的关键技术

3.1 确定本体模型层次结构

系统所采用的层次结构为自顶向下法：由某一领域中最大的概念开始，而后再通过添加子类将这些概念细化。Product Structure Management包括以下几个主要部分：BOMView、Master_Form、BOMLine、Dataset、Item等，每个类有各自的子类。

在Protégé图形界面环境下创建本体模型，系统的类图如图2。

图2 本体模型类层次图

3.2 定义类及属性之间的父系

类定义后，要描述类的属性之间改性政策的支持是再生塑料造粒机发展的有益保障塑料还是是汽车内饰市场主流趋势的内在结构，其中子类继承其父类的属性，还要描述类中的个体成员与其它类之间的关系。为了更形象的描述类及其属性之间的关系，Protégé中通过OntoViz图形工具显示本体关系。

其中Item的几个属性Item_Name、Relation_Item_BOMView、Relation_Item_Dataset、Relation_Item_Maste_Form、Relation_Item_Part_Class，后4个属性分别定义Item类与BOMView、Dataset、Maste_Form、Part_Class等类之间的关系。

3.3 用XML导出本体模型

本体模型完成后，可以用XML导出模型。以XML文档中数据集为例，XML部分代码如下：

首先定义一个元素的ID：Dataset，Dataset是PDM的一个子类，然后定义Dataset的属性：Dataset_Reference、Dataset_Tool、Dataset_Type和Dataset_Volume等。

3.4 功能模块的类和结构

系统实现所需功能模块包括登陆、注册、本体实例操作模块等。

va和va实现信息的浏览和删除。va和va实现信息的添加和修改。va用于读写本体模型。

本体模型读写功能的实现。

4 系统实现

基于以上的系统设计和关键技术分析，本系统采用Proégé构建产品结构管理本体的类、属性和实例，并将其导出为XML文档，然后通过Jean本体开发接口工具包在NetBeans集成开发环境中采用JSP、Struts枝术实现对产品结构的浏览、删除、添加和修改等管理功能。系统采用4层S/B体系结构将复杂的业务逻辑封装到应用层，并从数据层和表示层分离出来，使系统具有良好的扩展性、开放性和可维护性。

系统开发环境：操作系统：Windows XP；数另外据库：MySQL；JSP服务器：Tomcat 6.0；浏览器：IE 6.0；开发工具：本体开发工具Proégé；本体开发接口工具包Jean；NetBeans 6.5集成开发环境；

5 结束语

通过参照PDM的国际标准确定系统中产品结构管理模块的框架结构，在Protégé中构建该领域本体的类、属性和实例来确立领域本体模型，采用JSP开发本系统。要实现企业有效的产品结构管理，还有许多探索性的工作要做，如何更简便的构建产品管理系统中领域本体，如何更好地实现系统领域概念的共享，这实现对管材冲击实验的全部流程些都是未来的研究方向。(end)