煙草行業制絲線制造資源建模研究

武寶生

摘要：本文首先介紹了本體技術和模型，從原理上介紹了煙草行業制造資源建模，對煙草行業制絲線制造資源建模的研究。

關鍵詞：煙草行業、制絲線、資源建模

一、制造資源本體建模技術

隨著智能車間接入技術的不斷增強，接入物聯網的設備越來越多。面向智能車間加工設備智能化、服務化的需求，需要構建基于物聯網的智能車間全部要素的信息交換模型。由于智能車間物聯網對象本身具有層次關系，為了構建一個具有客觀性、完整性和可擴展性的模型，本項目采用本體技術，使用OWL（WebOntologyLanguage）語言實現對智能車間物聯網對象分層要素的本體模型構建。

（一）本體技術

1.本體的定義

本體技術（Ontology）是對共享概念模型進行的明確、形式化規范說明，是實現信息交換和共享的基礎。本體技術通過對某個領域內的概念進行統一的表示和組織，解決該領域中的知識共享和重用方面的問題。

2.設備本體模型構建的原則

客觀性與完整性。本體應該具有完整表達所描述設備的意義，保證描述語言所描述概念具有高度的獨立性、客觀性和完整性。

可擴展性。在構建不同設備本體的過程中應該有一個共享的詞匯庫、概念庫，有利于提高本體的可擴展性，同時可以實現在可預見的任務范圍內提供相應本體構造的概念基礎，用戶可以在現有概念框架的基礎上完成新術語的定義，添加新詞匯、概念到原有詞匯庫及概念庫中。

一致性。第一，設備本體保持整個過程的一致性，即推理得到的概念與原有概念保持一致性；第二，設備本體間應保持相應術語的一致性，即描述設備間同一領域時保持一致的描述，有利于后期本體間的相互通信、相互操作。

3.本體模型的構建過程

本體模型的建立包括以下幾個步驟：

分析領域知識，給出概念分類模型；

抽象概念特征，建立本體信息模型；

利用本體編輯軟件建立相應的本體模型；

對所建立的本體進行一致性和可擴展性等標準的檢查。

（二）本體的描述語言

本方案中煙機設備的信息模型本體的描述使用的是OWL語言。OWL：WebOntologyLanguage的簡稱，是W3C最新推薦的本體描述語言的標準，是在萬維網上發布和共享的Ontology的語義標記語言。OWL與RDF相比，提供了更多的具有形式語義的詞匯，所以在Web內容機器上，OWL的可理解性要強于XML、RDF和OWLFull。OWL底層格式符合XML標準格式，可在不同類型的操作系統和應用語言不同類型的計算機之間進行交換。

（三）本體的開發工具

本體編輯工具又稱本體構建工具，是輔助本體構建、編輯、維護與開發的軟件系統。這些工具有很多，根據所支持的本體描述語言分為兩類：第一類是基于某種特定語言的工具，如Ontolingua，OntoSaurus，WebOnto及WebODE等，其中前三個在一定程度上也支持基于AI的多種本體描述語言；第二類是獨立于特定語言的工具，如Protege，OntoEdit，OilED等，它們支持導入及導出多種本體描述語言格式（如XML、RDF、RDFS、OWL等）。其中前兩個是整合的本體開發工具，它們能夠很容易添加新的模塊，可擴展性良好。上面提到的幾種編輯工具都是比較常用的本體構建工具，本文中的本體構建采用的是Protege。

（四）基于本體技術構建設備資源本體模型

對接入物聯網設備的描述可以分為兩個方面：一方面，是物聯網設備本身所攜帶的信息，另一方面，是由設備接入所產生的信息。

1.設備的屬性信息：描述設備的基本屬性及設備特有的領域屬性。設備的基本屬性是指所有設備都具有的公共的屬性，包括設備ID、設備名稱、設備類型、設備型號、設備結構等；設備的領域屬性信息是指不同類型的設備所特有的屬性

2.設備的狀態信息：描述設備的性能狀態（描述資源是否可以使用）、設備使用狀態（描述設備是否正在被使用）、設備故障狀態等。

3.設備的控制信息：描述設備提供的訪問控制該設備的接口信息、通信方式和描述。通訊方式包括TCP/IP、串口通訊方式，描述包括通訊協議、返回值類型、參數信息等。

4.設備關系信息：描述了設備資源單體相互依賴的關系。包括并發關系、選擇關系、前驅/后繼關系、控制關系、支持關系。其中，并發關系，表示資源A和B的使用和選擇需要同時發生；選擇關系，資源A和B的使用二者擇其一；前驅/后繼關系，表達了資源使用之間的先后關聯；控制關系，資源A的應用對于另外一個資源B的選擇與應用產生支配和決定關系；支持關系，資源A的使用需要另一資源B的應用為支持。

二、煙草行業制造資源建模

（一）設備層建模

烘絲機本體模型信息參數

屬性信息：設備編碼、資源名稱、資源型號、設備制造商、設備功能特征、設備位置、設備基本技術參數、設備隨機資料

狀態信息：設備狀態信息、生產狀態信息

控制信息：接口類型、通信方式、控制方式、關鍵參數信息、操作描述、報警描述

關系信息：并發、選擇、前驅/后繼、控制、支持

（二）執行單元層建模

執行單元信息參數

屬性信息：任務單元編碼、任務單元名稱、所屬生產線編碼、人員類型、物料類型、標準規范

任務信息：批次信息（工單編碼、工單順序號、批次編碼、牌號、計劃開始時間、計劃結束時間、計劃產量、班次、班組）、工藝信息（所屬工藝版本號、版本狀態、產品路徑編碼、產品路徑名稱、參數類型編碼、參數類型名稱、參數編碼、參數名稱、單位、設定值、水電氣要求、溫濕度環境要求）、物料信息（BOM版本號、投入物料編碼、投入物料名稱、投入物料數量、投入物料順序、輔料名稱、輔料數量、輔料比例、產出物料編碼、產出物料名稱）

狀態信息：生產模式、生產狀態、任務狀態

控制信息：關鍵參數信息

關系信息：并發、選擇、前驅/后繼

參考文獻：

[1]王鋒.面向煙草行業的生產管理系統研究與開發[D].杭州：浙江大學，2003

[2]張昌柱.精細化在卷煙廠制絲線生產管理中應用研究[D].合肥：合肥工業大學，2006