网络环境下的工艺信息标准化描述模型

0  引言

    信息共享是虚拟企业运行过程中必不可少的一个方面。由于虚拟企业合作紧密程度越来越高，使得原本属于企业内部的一些信息需要公布出来，与整个虚拟联盟内其他企业实现共享，制造工艺信息就是其中的一类。在网络制造环境下，某个企业如果需要将工艺信息共享到企业外部，会遇到以下四个问题：

    (1) 数据格式不一致
 
    不同企业所使用的计算机辅助工艺规划(Computer Aided Process Planning，CAPP)系统不尽相同，产生的工艺文件数据格式也不同。因此，一个企业无法直接使用另一个企业的数字化工艺信息文件。

    (2) 描述术语不一致
 
    不同企业的工艺信息中对同一种对象采用的描述术语不完全相同，很容易造成另外的企业对工艺信息理解的偏差甚至混乱。

    (3) 企业级标准不通用
 
    工艺信息中的各类符号、标注方式等是按照国标、行标、企标的规定进行使用。对于企标所规定的符号和标注方式，其他企业无法正确完整地理解。

    (4) 信息不完整
 
    工艺信息在企业内部使用时，往往会省略一些企业内部约定俗成的或者默认的为人所共知的信息，但是对于其他企业来说，这种省略会阻碍其对工艺信息的完全理解。

    如果在各个企业中推行统一的工艺表达方式和统一的工艺编制系统来解决上述问题，则需由政府级、行业级部门的统一规划与领导，是一个漫长的实施过程。这不仅要消耗大量人力物力，还会给各个企业在人员培训、生产、经济等诸多方面带来额外负担。

    鉴于此，本文以工艺信息的无障碍共享为出发点，提出工艺信息的标准化描述模型(the Standard Description Model for Process Information，SDM-PI)。模型描述的工艺信息以一种统一的中间格式在企业之间共享与传递。此模型并不需要企业改变其工艺文件架构和工艺编制系统，只须通过自身接口，将不同形式的工艺信息翻译成一种标准的模式，即可共享到企业外部。

1 相关研究

    目前，对于信息描述的研究主要集中在描述语言和信息构成两方面。文献[1]研究了与计算机系统安全漏洞相关的信息，从四个方面来描述此类信息，并提出了一种基于可扩展标记语言(eXtensible Markup Language，XMI。)的普通攻击标记语言(Common Vulnerability Markup Language，CVMl。)描述语言。文献[2]提出了一种基于描述逻辑的方法，对可视化信息进行表达与获取，从形状层、对象层、框架层三个方面对可视化信息进行建模，并提出了两种抽象语言来描述这些信息。文献[3]提出了一种基于XMI。的数据描述模型，该模型分为概念层、框架层和实例层，使数据表达在概念层上适于人的抽象与理解，向下映射到框架层和实例层，逐步适于网络传递和计算机理解。文献[4]提出了一种基于本体的信息描述方法，该方法把信息的表达形式分为八个等级，通过七次变化将人类自然语言信息转化为XIVlL格式的信息。文献[5]研究了基于本体的制造企业知识集成技术，提出了一个基于本体的知识表达语义模型，采用Web本体描述语言(Web Ontology Language，OWL)对该模型进行描述。

    从上述文献可以看出，对于信息描述语言方面的研究，主要侧重于如何更加适于计算机表达与理解，如何更加适于网络传递；对于信息构成方面的研究，主要侧重于领域信息在整体上的结构组成，并采用信息描述语言的研究成果，制定相应的领域信息描述方法。本文所阐述的SDM-PI问题就属于领域信息构成与表达方面的研究。

2 工艺信息标准化描述模型

2.1 标准化的内涵与表现

    要建立SDM-PI，需要明确其中“标准化”的内涵。文献[6]将“标准化”解释为“制定和贯彻标准，以统一产品、零部件、工艺、图纸、代号等技术要求为主要内容的有组织的活动过程”。借鉴该定义，本文将SDM-PI的“标准化”内涵确定为：将工艺信息进行通用化和统一化处理，使其在显示形式和承载形式上满足网络传递与企业外部共享的过程。

    本文提出的SDM-PI并不是面向如何产生工艺信息，因此模型并不涉及工艺信息在技术方面的合理性，只负责信息的完整性和可理解性。通过“标准化”描述的工艺信息表现出以下两方面特点：

    (1) “他明”状态
 
    指无论在企业内部还是外部，工艺信息作为一个整体都能够完全正确地被理解，即工艺信息具有完整性和完全可理解性。

    (2) 承载格式

    工艺信息的承载文件必须能在普通计算机中顺利浏览，即信息的显示不依赖于某个特定系统。

2.2 标准化描述模型

    SDM-PI如图1所示，它是一个由信息元和行为元构成的二元体，MProcess=<CInformation，CAction>。其中：MProcess表示SDM-PI；CInformation表示信息元，负责工艺信息的承载；CAction表示行为元，负责工艺信息的处理。

    2.2.1 信息元

    信息元CInformation是一个三元组：CInformation=<DNatuL，DObjOrtL，DMarkupL>。

    (1) DNatuL表示自然语言描述层

    该层的信息是直接面向人的，即人在自然语言描述层信息的指导下进行相关生产。

    (2) DObjOrtL表示面向对象语言描述层

    该层是对自然语言描述层信息的类化抽象，将自然语言描述层中分散的信息记录在该层相应的类中，实现信息之间的关联。

    (3) DMarkupL表示标记语言描述层

    该层的作用是根据DNatuL和DObjOrtL的信息，形成对工艺信息的标记语言描述，从而实现对工艺信息的最终记录。