0 引言
在产品全生命周期管理(PLM)过程中，以产品知识(专利、文献和标准等)为基础的产品创新与研发、制造、商务服务和管理等，已成为当今企业获取可持续利润的新增长点。据英国《知识管理》杂志的资料显示，产品知识的使用能提高PLM过程中产品创新和服务能力达73％以上，因此，如何在PLM过程中获取各种产品知识并向企业提供有效的产品知识服务，已经引起了越来越多的企业特别是机电类制造企业的极大关注，越来越被人们所重视。
目前，虽然企业及相关研究人员已对产品知识在PLM中的应用进行了一定的研究，例如刘运通等人提出了一种基于有向无环图的知识组织模型构建产品设计过程知识服务系统的方法；李军宁等人构建了一个支持产品全生命周期的设计知识服务平台构架模型；胡恒杰等人结合行业网络资源的特点，给出了一个面向行业网络的知识发现及共享的服务平台；xi等人将复杂产品设计过程中的原理性知识特征进行融合，并通过知识流的控制来获取新的产品知识等。但上述研究只是考虑对PLM过程中某个具体阶段的产品知识如何服务，并没有考虑整个PLM过程中的产品知识服务能力，也没有考虑各种产品知识存储、调度和服务如何实现等问题，因而，提供产品知识服务的能力很有限。
为了在PLM过程中像使用水、煤和电一样向制造企业提供方便快捷的产品知识服务，本文把云计算和云制造的思想及技术引入到产品知识管理中，从而对产品知识云服务模式进行研究，以期实现对产品知识更好的共享和重用，进而提高产品知识在整个PLM过程中的服务能力。
在云知识环境下的产品知识服务的实现过程中，涉及到很多需要解决的具体问题，本文主要从基本原理和实现方法出发，重点研究和分析以下3个问题：首先要了解云知识的意义、内涵、产品知识服务原理及其与云制造和云计算的关系；其次是如何构建云知识环境下的产品知识服务的系统架构，从而搭建起为企业提供产品知识服务的桥梁；最后是产品知识服务系统架构建立之后，如何把产品知识服务推送给相应的企业，也即如何实现产品知识服务过程。
1 云知识的定义及服务原理
1.1 云知识的定义及内涵
结合云计算、云制造等技术和相关研究成果，本文对云知识的概念定义如下。
定义1：云知识是一种利用网络、云计算、云制造和产品知识服务平台，按用户需求组织网上产品知识资源，为用户提供PLM过程中各类产品知识按需服务的新模式。云知识技术是云制造技术与知识管理的融合，是“制造即服务”到“知识即服务”理念的拓展，实现了企业内外各类产品知识资源(企业的CAD模型、实例和经验，企业外的文献、专利和知识等)统一的、集中的智能化管理和经营，为PLM过程提供可随时获取的、按需使用的、安全可靠的和优质价廉的各类产品知识服务。
定义2：云知识环境是一个集成了网络、云计算、云制造和产品知识的集成服务环境，在该环境中，用户能根据自身需求获取所需产品知识资源，并能为用户提供PLM过程中各类产品知识服务的新服务环境。云知识环境一般应包括云知识资源、云知识管理平台、产品知识服务节点及用户等几个部分。
1.2 云知识环境下的产品知识服务原理
云知识环境下的产品知识服务原理如图1所示，服务的实现主要包括公有云产品知识资源池、私有云产品知识资源池、云知识管理平台，以及企业用户等几个重要部分。图1中的公有云产品知识资源池是企业外的各种产品知识资源，包括企业外部的各种产品知识库、文献库(中文文献和外文文献，如中国学术期刊全文数据库(CNKI))、专利库(如中国专利数据库、美国专利数据库及欧洲专利数据库等)；私有云产品知识资源池是企业自身拥有的知识库(如实例库、模型库、规则库及专家库等)和数据库，涉及到企业的核心技术机密，不能进行企业间共享；云知识管理平台对公有云和私有云的产品知识资源进行虚拟接人和服务封装，并实现对产品知识资源的服务进行选择、组合、评价、存储、计价及租用等统一管理和调度，从而实现对各企业及企业不同用户产品知识的按需服务。
图1 云知识环境下的产品知识服务原理
1.3 云计算、云制造及云知识的特点
云计算、云制造及云知识的特点如表1所示。云知识具有如下特点。
1)产品知识资源的全面共享：支持各种产品知识资源的感知和接人。
2)产品知识资源按需高效使用：产品知识服务环境的构建与运行均根据产品知识资源需求动态调度和增减资源，以达到高利用率。
3)高可靠性：通过容错技术，使得单点故障发生时产品知识环境可动态迁移至其他产品知识资源节点继续运行，确保其他产品知识资源节点的运行不受影响。
4)高安全性：支持对产品知识资源的多层次、多粒度安全隔离，一旦遭受攻击也能够保证任务迁移至其他产品知识资源节点继续运行。
5)高可用性与普适化：支持对PLM企业各用户按需定制个性化的终端设备、运行环境、界面内容和交互方式。
6)技术无关性：在云知识环境下，所有计算、存储和协调等与用户行为没有关系。
7)可扩展性：不同的多片知识“云”可以整合成一片知识“云”，并能提升整片知识“云”的服务能力。
表1云计算、云制造及云知识的特点
2 云知识环境下的产品知识服务框架
通过对云知识环境下的产品知识服务模式进行分析，企业不同的用户可以向云知识平台提出自身的个性化产品知识服务需求，云知识平台对产品知识运行、维护、接人、组合、搜索和安全等进行管理，并对不同用户的产品知识个性化需求进行分析，通过调度、优化和组合等操作，向用户提供所需的产品知识服务。通过云知识平台，用户可便捷地使用产品知识资源。
云知识环境下的产品知识服务主要包括PLM过程中的设计知识服务(即规划知识、概念设计知识和详细设计知识等)、实验与仿真知识服务、加工与装配知识服务、生产过程管理知识服务，以及商务知识服务等。
基于PLM的云知识环境下的产品知识服务系统架构如图2所示，其主要包括产品知识资源层、云知识平台层和应用层，共3个层次。
产品知识资源层主要包括企业内专利库、模型库、算法库、经验库、实例库和专家库资源等，以及企业外的专利库、文献库、经验库、标准库和专家库资源等。
云知识平台层主要由中间件层、云知识核心技术层和产品知识服务管理层构成。其中，中间件层主要是对产品知识资源进行感知、抓取和虚拟化接入等的操作，首先通过射频识别技术、网络爬虫和无线网络等，对产品知识资源层中的各知识资源进行感知和接人，接着采用虚拟机对这些知识资源进行虚拟化处理，并通过通信接口传输到云知识平台核心技术层中；核心技术层对来自中间件层的虚拟化知识资源进行产品知识模块本体的构建，对构建的模块本体在云服务器上进行注册、封装和邦定等操作，从而实现产品知识资源的存储与监控、组合与调度、封装与控制、定价与计费，以及安全管理等功能；产品知识服务管理层主要是实现对在核心技术层中云服务器上已注册、封装和邦定的产品知识进行发布和查寻，进而在PLM过程中向企业内外用户提供按需服务的产品知识。
应用层主要提供PLM过程中产品规划、产品设计、产品制造与装配、产品销售与服务，以及产品回收等各阶段所需的产品知识服务支持。
图2 基于PLM的云知识环境下产品知识服务系统架构
3 云知识环境下的产品知识服务实现
云知识环境下的产品知识服务实现是对云平台(包括公有云和私有云)中各种已虚拟化的产品知识资源(包括文献、专利、技能技巧、各种信息和数据等)进行服务封装、绑定、发布和查询等，并对知识服务过程进行搜索、服务组合、调度、定价及安全评估等，从而保证PLM过程中的产品知识服务的有效性。基于PLM的云知识环境的产品知识服务实现过程如图3所示。在图3中，产品知识服务实现过程主要由PLM中的产品知识服务应用、云知识平台中的产品知识服务注册和云知识环境中的产品知识服务实现组成，共3个层次。其中PLM中的产品知识服务应用主要是把在云知识平台中已注册的产品知识，通过Web服务的形式提供给PLM中的设计人员、制造人员、销售人员和服务人员等进行应用；云知识平台中的产品知识服务注册，主要是实现对公有云和私有云产品知识资源池中各产品知识资源的服务注册、邦定与发布，为产品知识的web服务实现创造条件；云知识环境中的产品知识服务实现是通过产品知识模块本体全局模式，对产品知识进行本体构建和形式化的组织，便于企业用户在PLM过程中为进行产品知识的准确查询提供更好的搜索方法。
图3 基于PLM的云知识环境的产品知识服务实现过程
与图3相对应，云知识环境下的产品知识服务实现过程可形式化为可扩展标记语言(Extensible Mark-up Language，XML)元素的形式，实现产品知识服务的自动化。具体形式化过程(部分)如下。
4 结语
产品知识服务的实现是提高产品全生命周期过程中的产品设计、制造、服务及管理创新的主要途径。本文对云知识环境下的产品知识服务模式进行了研究，主要内容包括：给出了云知识的定义和内涵，提出了云知识环境下的产品知识服务原理，并分析了云计算、云制造及云知识之间的关系；提出了云知识环境下的产品知识服务系统架构，该系统架构主要由产品知识资源层、云知识平台层和应用层组成；给出了云知识环境下的产品知识服务实现过程及相应的XML实现表示形式。本文只是从原理和实现方法上对云知识环境下的产品知识服务实现模式进行了一定研究和分析，其具体的实现过程还涉及到很多具体的技术问题，这将是以后的研究重点。
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本文标题：基于PLM的云知识环境下知识服务模式研究
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