一种印刷机导向辊云制造信息模型的本体构建方法

1.本发明属于印刷装备云制造信息共享技术领域，具体涉及基于本体的一种印刷机导向辊云制造信息模型的本体构建方法。


背景技术：

2.导向辊是印刷机械中用量最大的核心零部件，具有种类众多、用途广泛等特点，在平版印刷机、凹版印刷机等各类印刷机械的零部件中都占有很大的比重。导向辊的制造效率和制造质量严重制约着印刷机械的生产与发展及印刷企业的效益，已成为印刷机械行业所关注的焦点。由于导向辊的生产存在着制造资源分散、产业协同不足、人力成本高、制造效率低等问题，因此借助互联网技术实现其协同制造是印刷机械制造业发展的必然趋势。
3.云制造是在“制造即服务”理念的基础之上，借鉴了云计算思想发展起来的新概念，将其引用到导向辊制造中，能够有效提高资源利用率，促进企业跨域协同制造，实现印刷机导向辊制造的智能化、服务化升级。而建立统一可共享的云制造信息模型是实现云制造的关键，因此要实现导向辊的云制造就必须先建立其信息模型。导向辊信息模型的缺失已经成为制约印刷设备实现云制造的瓶颈问题。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种印刷机导向辊云制造信息模型的本体构建方法，实现导向辊云制造奠定基础，具有简单高效、统一程度高、完整性良好的特点。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种印刷机导向辊云制造信息模型的本体构建方法，包括以下步骤：
6.步骤一，明确构建印刷机导向辊云制造信息模型的目的及所涉信息范围；
7.步骤二，根据步骤一所确定的模型信息范围，确定印刷机导向辊云制造信息模型的类及类的属性信息；
8.步骤三，根据步骤二所搜集整理的类及父属性建立印刷机导向辊云制造信息框架模型；
9.步骤四，对步骤三的印刷机导向辊云制造信息框架模型进行形式化描述，得到印刷机导向辊云制造信息模型；
10.步骤五，对步骤四所建立的印刷机导向辊云制造信息模型进行评价；
11.步骤六，采用prot
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软件完成印刷机导向辊云制造信息模型的可视化；
12.步骤七，将印刷机导向辊云制造信息模型保存。
13.所述的步骤一，建立导向辊云制造信息模型目的是利用本体的思想和描述语言组织导向辊云制造信息领域知识，解决印刷机导向辊云制造信息模型缺失问题，为导向辊云制造信息管理、应用系统开发、资源智能匹配提供基础；导向辊云制造信息模型主要涉及导向辊制造过程中所有的制造资源以及工序制造需求信息。
14.所述的步骤二，导向辊云制造信息模型的类包括导向辊工序需求类与设备制造资源服务类；导向辊工序需求的父属性包括：工序发布信息、工序加工信息、工序约束信息；设备制造资源服务的父属性包括：设备服务信息、设备可加工范围、设备服务约束信息；工序发布信息的子属性包括：需求名称、完成期限、起批量、要求地址范围、最大费用、付款方式；工序加工信息子属性包括：加工方法、加工重量、加工材料、加工图纸、加工尺寸；工序约束信息子属性包括：加工精度、动平衡克数范围、热装温度、材料提供方式；设备服务信息子属性包括：设备名称、设备型号、设备类型、设备地址、设备状态、服务费用、服务时间、付款方式、接受起批量；设备可加工范围子属性包括：可用加工方法、可加工重量最大值、可加工材料、可加工尺寸范围；设备服务约束信息子属性包括：最高动平衡克数、热装温度、最高加工精度。
15.所述的步骤三中，框架模型分别为印刷机导向辊工序需求模型框架和印刷机导向辊设备制造资源服务模型框架。
16.所述的步骤四，印刷机导向辊云制造信息模型使用集合的形式，用导向辊工序需求类与设备制造资源服务类及其属性信息的英文首字母作为代号；其中，类及其父属性信息采用大写字母的形式表示，其余子属性采用首字母大写、剩余字母小写的形式表示。
17.所述的步骤五，评价标准为：概念完整性、关系一致性和模型可拓展性；采用基于语料库的概念评价方法对印刷机导向辊云制造信息模型概念完整性评价；采用基于概念语义相似度算法对印刷机导向辊云制造信息模型概念间关系的一致性、可拓展性评价；待评价结束后，判断评价结果是否满足要求，如果不满足要求需要返回步骤二、步骤三重新确定领域知识、修正本体的逻辑框架；如果满足要求，则继续进行下一步骤。
18.所述的步骤六，可视化又包括以下步骤：利用prot
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软件的classes功能模块创建模型的3个顶层分别为：导向辊制造云运营商、导向辊工序需求、导向辊制造资源服务；利用object properties功能模块创建模型的对象属性，包括6个对象属性，分别为has，表示某个导向辊制造运营商拥有某个导向辊制造资源服务；release，表示某导向辊制造云运营商发布某导向辊工序需求；provision，表示某导向辊制造资源提供某导向辊工序制造服务；had为has的互逆属性，had表示某个导向辊制造资源服务被某导向辊制造运营商拥有；released为release的互逆属性，released表示某导向辊工序需求被某导向辊制造运营商发布；provisioned为provision的互逆属性，provisioned表示某导向辊工序制造服务被某导向辊制造资源提供；利用data properties功能模块创建模型的数据属性；利用individuals by class功能模块创建模型的实例；利用ontograf功能模块获取模型的可视化结果。
19.所述的步骤七，利用jena技术在idea平台上将数据存储到mysql数据库中进行保存，具体步骤包括：首先将在prot
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软件中建立的本体模型保存成rdf/owl格式；接着在idea软件中利用java语言和jena提供的owl文件访问接口编写owl文件访问程序和编写数据库连接程序；连接数据库并将owl格式的导向辊本体信息模型保存在数据库中以便复用。
20.本发明的有益效果：建立了印刷机导向辊云制造信息模型，解决了制约印刷机械设备实现云制造的瓶颈问题，为实现印刷机导向辊的云制造奠定基础。
附图说明
21.图1是面向印刷机导向辊云制造信息的本体构建流程示意图。
22.图2是本发明中印刷机导向辊工序需求模型框架示意图。
23.图3是本发明中印刷机导向辊设备制造资源服务模型框架示意图。
24.图4是本发明中印刷机导向辊云制造信息模型可视化流程图。
25.图5是本发明中印刷机导向辊云制造信息模型保存流程图。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.如图1所示，一种面向印刷机导向辊云制造信息的本体构建方法，具体包括以下步骤：
28.步骤一，明确构建印刷机导向辊云制造信息模型的目的及所涉信息范围，建立导向辊云制造信息模型目的是利用本体的思想和描述语言组织导向辊云制造信息领域知识，解决印刷机导向辊云制造信息模型缺失问题，为导向辊云制造信息管理、应用系统开发、资源智能匹配提供基础；导向辊云制造信息模型主要涉及导向辊制造过程中所有的制造资源信息以及工序制造需求信息；
29.步骤二，确定印刷机导向辊云制造信息模型的类及属性，导向辊云制造信息模型的类包括导向辊工序需求类与设备制造资源服务类；导向辊工序需求的父属性包括：工序发布信息、工序加工信息、工序约束信息；设备制造资源服务的父属性包括：设备服务信息、设备可加工范围、设备服务约束信息；工序发布信息的子属性包括：需求名称、完成期限、起批量、要求地址范围、最大费用、付款方式；工序加工信息子属性包括：加工方法、加工重量、加工材料、加工图纸、加工尺寸(包括长度、直径)；工序约束信息子属性包括：加工精度(包括最高尺寸公差、最高圆跳动、最高圆柱度、表面粗糙度)、动平衡克数范围、热装温度、材料提供方式；设备服务信息子属性包括：设备名称、设备型号、设备类型、设备地址、设备状态、服务费用、服务时间、付款方式、接受起批量；设备可加工范围子属性包括：可用加工方法、可加工重量最大值、可加工材料、可加工尺寸范围(包括最大长度、最大直径)；设备服务约束信息子属性包括：最高动平衡克数、热装温度、最高加工精度(最低尺寸公差、最低圆跳动、最低圆柱度、最低表面粗糙度)；
30.步骤三，根据步骤二所搜集整理的类及属性建立印刷机导向辊云制造信息框架模型，如图2、3所示，该框架模型分别为印刷机导向辊工序需求模型框架和印刷机导向辊设备制造资源服务模型框架；
31.步骤四，对印刷机导向辊云制造信息框架模型进行形式化描述，得到印刷机导向辊云制造信息模型。该信息模型使用集合的形式，用各类及其属性信息的英文首字母作为代号。其中，类及其父属性信息采用大写字母的形式表示，其余子属性采用首字母大写、剩余字母小写的形式表示。下面以导向辊云制造信息模型中导向辊工序需求框架为例进行形式化描述，结果如下：
32.ppd＝{ir、pi、ci}；
33.式中，ppd表示导向辊工序需求，ir表示工序发布信息，pi表示工序加工信息，ci表示工序约束信息。
34.其中ir＝{ir-ddnm、ir-ddln、ir-mxct、ir-pymd、ir-adrg、ir-tb}
35.pi＝{pi-pcmd、pi-pcwt、pi-pcmt、pi-pcdw、pi-pcsz}；
36.ci＝{ci-wkac、ci-dbrg、ci-htct、ci-mtsm}；
37.式中，ir-ddnm表示发布信息的需求名称，ir-ddln表示发布信息的完成期限，ir-mxct表示发布信息的最大花费，ir-pymd表示发布信息的付款方式，ir-adrg表示发布信息的地址范围，ir-tb表示发布信息的起批，pi-pcmd表示加工信息的加工方法，pi-pcwt表示加工信息的加工重量，pi-pcmt表示加工信息的加工材料，pi-pcdw表示加工信息的加工图纸，pi-pcsz表示加工信息的加工尺寸，ci-wkac表示约束信息的加工精度，ci-dbrg表示约束信息的动平衡范围，ci-htct约束信息的热装温度，ci-mtsm表示约束信息的材料提供方式，
38.其中，pi-pcsz＝{pcsz-lg、pcsz-dm}；
39.ci-wkac＝{wkac-mxdt、wkac-mxcr、wkac-mxcy、wkac-sfrh}；
40.式中pcsz-lg表示加工尺寸的长度，pcsz-dm表示加工尺寸的直径，wkac-mxdt表示加工精度的最大尺寸公差，wkac-mxcr表示加工精度的最大圆跳动，wkac-mxcy表示加工精度的最大圆柱度，wkac-sfrh表示加工精度的表面粗糙度；
41.步骤五，对所建立的印刷机导向辊云制造信息模型进行评价。评价标准为：概念完整性、关系一致性和模型可拓展性。采用基于语料库的概念评价方法对印刷机导向辊云制造信息模型概念完整性评价；采用基于概念语义相似度算法对印刷机导向辊云制造信息模型概念间关系的一致性、可拓展性评价。待评价结束后，判断评价结果是否满足要求，如果不满足要求需要返回步骤二、步骤三重新确定领域知识、修正本体的逻辑框架；如果满足要求，则继续进行下一步骤；
42.步骤六，采用prot
égé
软件完成印刷机导向辊云制造信息模型的可视化，如图4所示为本发明中印刷机导向辊云制造信息模型可视化流程图，具体实现包括以下步骤：
43.1)利用classes功能模块创建模型的3个顶层分别为：导向辊制造云运营商、导向辊工序需求、导向辊制造资源服务；
44.2)利用object properties功能模块创建模型的对象属性，包括6个对象属性，分别为has(表示某个导向辊制造运营商拥有某个导向辊制造资源服务)，release(表示某导向辊制造云运营商发布某导向辊工序需求)，provision(表示某导向辊制造资源提供某导向辊工序制造服务)，had(表示某个导向辊制造资源服务被某导向辊制造运营商拥有)为has的互逆属性，released(表示某导向辊工序需求被某导向辊制造运营商发布)为release的互逆属性，provisioned(表示某导向辊工序制造服务被某导向辊制造资源提供)为provision的互逆属性；
45.3)利用dataproperties功能模块创建模型的数据属性；
46.4)利用individuals by class功能模块创建模型的实例；
47.5)利用ontograf功能模块获取模型的可视化结果。
48.步骤七，将印刷机导向辊云制造信息模型保存。如图5所示为本发明中印刷机导向辊云制造信息模型保存流程图，具体实现包括以下步骤：首先将在prot
égé
软件中建立的本体模型保存成rdf/owl格式；接着在idea软件中利用java语言和jena提供的owl文件访问接口编写owl文件访问程序和编写数据库连接程序；连接数据库并将owl格式的导向辊本体信
息模型保存在数据库中以便复用。