邢青松 楊 育 劉愛軍 姚 豪

1.重慶大學(xué)機(jī)械傳動國家重點實驗室，重慶，400030

2.重慶交通大學(xué)，重慶，400074

3.馬斯特里赫特大學(xué)，馬斯特里赫特，荷蘭，6211LK

0 引言

產(chǎn)品創(chuàng)新能力已日漸成為決定企業(yè)核心競爭力的重要因素［1］。為了更好地實現(xiàn)以顧客需求為導(dǎo)向的創(chuàng)新，企業(yè)需要充分整合與自身相關(guān)的多種資源來指導(dǎo)未來的產(chǎn)品創(chuàng)新。而客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新通過與客戶、制造商、供應(yīng)商、銷售商及科研院所間的聯(lián)合，可實現(xiàn)對組織優(yōu)勢資源的重新整合和有效利用，從而不僅可以滿足企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新對技術(shù)、人才和信息等的需求，還可以獲取更多的產(chǎn)品創(chuàng)新知識，提高企業(yè)創(chuàng)新能力，獲取競爭優(yōu)勢，最終達(dá)到為企業(yè)價值網(wǎng)絡(luò)增值的目的［2-3］。對此，國內(nèi)外學(xué)者從多個方面開展了深入研究：楊育等［3］提出了客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新工作模型；Fox等［4］建立了包括客戶在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)化虛擬團(tuán)隊工作過程模型；郭清等［5］對客戶知識管理（customer relationship management，CRM）中的客戶創(chuàng)新知識概念、形態(tài)、價值進(jìn)行了定義和綜合分析；Cheng等［6］提出了包括客戶在內(nèi)的基于實例推理和TRIZ創(chuàng)新原理相結(jié)合的協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新方法，并構(gòu)建了實例推理框下的產(chǎn)品創(chuàng)新知識推送系統(tǒng)；Gloor等［7］建立了客戶協(xié)同創(chuàng)新組織的網(wǎng)絡(luò)模型COINs，并對該網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)性能進(jìn)行了評估；楊潔等［8］基于粗糙集方法提出了面向約束滿足的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識推送方法，并基于該方法構(gòu)建了一套知識推送系統(tǒng)；張磊等［9］構(gòu)建了創(chuàng)新平臺工作網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框架，并提出了創(chuàng)新平臺的歸并請求模式及基于Java多線程同步和加鎖機(jī)制的“歸并請求”求解算法。

分析現(xiàn)有的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新模式是隨著互聯(lián)網(wǎng)及其他相關(guān)信息技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步而形成的，但隨著知識量的不斷積累，各類知識分散、多樣和異構(gòu)的特征也日趨明顯，再加上各主體專業(yè)背景、知識水平和興趣偏好等方面存在差異，以及創(chuàng)新對象不同屬性間各種復(fù)雜、相互影響、相互依賴的關(guān)系［10］，使得各主體的創(chuàng)意知識缺乏統(tǒng)一的描述方法，從而影響了創(chuàng)新主體間知識的獲取和共享。對此，林敏等［11］借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的理論與方法，提出了知識轉(zhuǎn)移與共享的網(wǎng)絡(luò)模型，研究了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對組織中知識共享的作用；Adela等［12］通過構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)習(xí)網(wǎng)格，使遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者可以在同步條件下，根據(jù)自己的偏好和實際需求進(jìn)行知識學(xué)習(xí)和共享。然而客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新的知識共享是以創(chuàng)新對象為導(dǎo)航的動態(tài)柔性過程，具有分布式、多樣性和可重構(gòu)性等特點［13］，這就需要建立統(tǒng)一、高效的知識集成機(jī)制和靈活可控的知識共享機(jī)制，以適應(yīng)分布、異構(gòu)的協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境［14-16］。基于知識本體論和認(rèn)識論的知識網(wǎng)格，可以對異構(gòu)、廣域和分布環(huán)境下的各種資源進(jìn)行管理，通過分布的協(xié)作處理、抽取和挖掘技術(shù)，從數(shù)據(jù)源中獲取有用信息，并把這些有用信息通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連通，實現(xiàn)知識資源的全面共享，為知識管理提供統(tǒng)一的平臺［17-18］。文獻(xiàn)［19］針對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下企業(yè)內(nèi)部的知識生產(chǎn)、企業(yè)間的知識供應(yīng)進(jìn)行建模，并提出基于知識網(wǎng)格的知識供應(yīng)系統(tǒng)層次圖以及各個層次的服務(wù)模型；文獻(xiàn)［20］構(gòu)建了一類知識網(wǎng)格服務(wù)不同主體的協(xié)同決策模型；文獻(xiàn)［21］將網(wǎng)格技術(shù)、代理和可擴(kuò)展標(biāo)記語言技術(shù)相融合，建立了基于知識網(wǎng)格的復(fù)雜產(chǎn)品概念設(shè)計系統(tǒng)。上述研究結(jié)合本體、語義Web等技術(shù)為知識網(wǎng)格的應(yīng)用提供了支持，使得知識網(wǎng)格成為具有廣闊應(yīng)用前景的虛擬組織知識共享平臺。

為滿足客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新組織知識共享的需求，本文首先分析并總結(jié)了該類創(chuàng)新模式知識共享的總體特征，并在此基礎(chǔ)上提出了知識網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享模型。通過面向客戶協(xié)同創(chuàng)新知識共享原型系統(tǒng)的設(shè)計，驗證了所提出模型及相關(guān)技術(shù)的可行性和有效性。

1 知識網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享模型

1.1 知識網(wǎng)格環(huán)境下客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享的特點

與單個單位或組織中的知識共享相比，客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新中不同主體間的創(chuàng)意知識表述和應(yīng)用背景存在差異，這種差異影響了知識的獲取與共享。知識網(wǎng)格作為廣域范圍的知識共享平臺是一個智能的互聯(lián)環(huán)境，它把分布的知識資源整合為共享的知識庫，使用戶或角色有效地獲取、發(fā)布、共享和管理知識資源，并為用戶提供所需要的知識服務(wù)。而且，在共享本體的指導(dǎo)下實現(xiàn)統(tǒng)一語義的知識共享環(huán)境，使得來自不同領(lǐng)域、地方、知識背景和單位的創(chuàng)新主體能夠?qū)崿F(xiàn)知識語義上的傳遞和相互理解。為此，從提高協(xié)同創(chuàng)新水平的角度出發(fā)，需要建立知識網(wǎng)格環(huán)境下聯(lián)盟范圍內(nèi)的知識共享模型來整合和管理知識資源。結(jié)合客戶協(xié)同創(chuàng)新的相關(guān)特性［2，5，9-10，22-26］，客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享具有以下主要特點：

（1）在宏觀上，客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新組織為多單位、多主體參與的虛擬組織；在微觀上表現(xiàn)為面向創(chuàng)新對象的矩陣式組織結(jié)構(gòu)。為此，其知識的共享客觀上要求以創(chuàng)新對象為中心進(jìn)行管理，把知識集成到創(chuàng)新過程的各個環(huán)節(jié)中，從而實現(xiàn)知識的及時供應(yīng)。

（2）具體到每個創(chuàng)新主體而言，可將其視為客戶協(xié)同組織的基本共享單位。因此，為提高產(chǎn)品創(chuàng)新水平，要求各成員具備更好的開放性（即對數(shù)據(jù)、信息和知識的統(tǒng)一、一致的理解和共享），最終反映在知識共享上就是需要參與客戶協(xié)同創(chuàng)新組織的各主體共同確立一種以創(chuàng)新對象為主導(dǎo)、組織范圍內(nèi)易于實現(xiàn)創(chuàng)意知識轉(zhuǎn)化、具有統(tǒng)一語義描述的知識表述方法。

（3）在技術(shù)手段上，客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享系統(tǒng)的構(gòu)建涉及知識存儲方式、本體建模程序選擇、訪問端口、知識庫融入網(wǎng)格程序接口等方面，為消除上述障礙，協(xié)同組織需要采用建立系統(tǒng)的框架模型支持系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用。

由此可見，知識網(wǎng)格環(huán)境下客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新共享是根據(jù)創(chuàng)新對象的需要動態(tài)地構(gòu)建跨組織邊界的知識共享虛擬組織，并支持大范圍的動態(tài)知識共享環(huán)境，以滿足不同地域、領(lǐng)域和知識背景的創(chuàng)新主體對產(chǎn)品創(chuàng)新知識的需求，并最終達(dá)到有效提高產(chǎn)品創(chuàng)新水平的目的。

1.2 客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享模型

利用知識網(wǎng)格在整合重塑知識資源方面的優(yōu)勢，并結(jié)合上述客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享的特征，對客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識資源進(jìn)行管理，將地理上廣布且歸屬不同組織的創(chuàng)新主體、具有異構(gòu)特性的軟硬件資源通過網(wǎng)絡(luò)連接，以產(chǎn)品創(chuàng)新對象為驅(qū)動引擎，實現(xiàn)知識資源間多向度靈活組合、分配、調(diào)度和聚合以及知識交換、交流和共享等功能。

圖1所示為客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享模型。在該模型中，客戶、供應(yīng)商、制造商及相關(guān)科研院所等單位或組織通過登錄開放知識網(wǎng)格服務(wù)系統(tǒng)（即網(wǎng)格環(huán)境）中的用戶層和連接控制層，并經(jīng)過訪問身份驗證、用戶權(quán)限識別和網(wǎng)格系統(tǒng)安全認(rèn)證后，針對創(chuàng)新對象，在協(xié)同決策、商討的基礎(chǔ)上，確定各創(chuàng)新主體在協(xié)同創(chuàng)新組織中的角色及所承擔(dān)的創(chuàng)新任務(wù)，進(jìn)而結(jié)合創(chuàng)新主體本人專業(yè)知識背景和興趣偏好，激發(fā)非結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)意知識，包括外觀創(chuàng)意、功能創(chuàng)意、色彩創(chuàng)意和結(jié)構(gòu)等。這些多樣和非結(jié)合化的創(chuàng)意通過領(lǐng)域本體來進(jìn)行統(tǒng)一語義描述，形成結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)新知識，并與知識網(wǎng)格服務(wù)系統(tǒng)中的知識服務(wù)器節(jié)點相匹配。開放知識網(wǎng)格服務(wù)系統(tǒng)通過知識服務(wù)器及共享平臺為產(chǎn)品創(chuàng)新所需知識提供統(tǒng)一的表示和操作視圖，主要包括與外形創(chuàng)意知識、功能創(chuàng)意知識、工藝創(chuàng)意知識和結(jié)構(gòu)創(chuàng)意知識相匹配的概念型知識、規(guī)則型知識和實例型知識等。當(dāng)協(xié)同組織中成員或創(chuàng)新對象發(fā)生變化時，只需改變相應(yīng)的映射關(guān)系就能滿足新的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新組織的知識共享需求。

圖1 知識網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享模型

2 客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享過程的關(guān)鍵點研究

2.1 客戶非結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品創(chuàng)新知識轉(zhuǎn)化

由于對產(chǎn)品功能和性能等方面的認(rèn)識和了解程度不同，客戶創(chuàng)意知識常采用符合自己語言習(xí)慣的描述性語義方式對創(chuàng)意進(jìn)行描述，反映在對產(chǎn)品創(chuàng)新知識的具體描述中，則更多的是一種非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。對此，有關(guān)學(xué)者往往采用質(zhì)量功能展開（QFD）的需求分析方法，把主體產(chǎn)品創(chuàng)意類化為客戶需求，然后在綜合考慮各種設(shè)計約束的條件下，將上述類化后的需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品特性，并通過需求求解產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)以達(dá)到產(chǎn)品創(chuàng)新的目的。但隨著市場需求的快速變換、企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新模式的變革，尤其是客戶專業(yè)技能技巧及感性認(rèn)知的提高，使得客戶創(chuàng)意表述日趨多樣化和復(fù)雜化。顯然，基于QFD方法的知識轉(zhuǎn)換方式已經(jīng)不能滿足市場對產(chǎn)品創(chuàng)新的要求［27］。

針對此，筆者通過構(gòu)建“創(chuàng)意-問題-功能”模型（IPFM）實現(xiàn)客戶非結(jié)構(gòu)化的創(chuàng)意向結(jié)構(gòu)化創(chuàng)意轉(zhuǎn)化，以便于在知識網(wǎng)格環(huán)境下建立一個對外開放、方便快捷、安全可靠且能滿足不同創(chuàng)新主體進(jìn)行創(chuàng)意表達(dá)和語義交換的集成創(chuàng)新平臺。

圖2 客戶非結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品創(chuàng)新知識轉(zhuǎn)化模型

多樣的客戶創(chuàng)意決定了不同類型的創(chuàng)新問題域。本文中問題域的概念沿襲并擴(kuò)展了SBF2模型［28］，即在功能、行為、流和結(jié)構(gòu)等知識概念層面的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了“創(chuàng)意-問題-功能”轉(zhuǎn)換模型（IPFM）及方法，如圖2所示。在該轉(zhuǎn)換模型中，分別包括一個創(chuàng)意類、問題類和功能類，其中，創(chuàng)意類有五個屬性：名稱、描述、類型、屬性、創(chuàng)意相關(guān)功能，分別對應(yīng)問題類的6個屬性。其中，類型提供對創(chuàng)意／問題／功能本體中詞匯的引用，而創(chuàng)意／問題／功能本體類型分為6類，即質(zhì)量、能量、形狀、信息、時間和綜合6類基本問題／功能集；創(chuàng)意類型、屬性和描述將分別與問題／功能類型、屬性、關(guān)系、名稱、層次、目標(biāo)等關(guān)聯(lián)起來；創(chuàng)意相關(guān)功能將問題與對應(yīng)功能關(guān)聯(lián)起來。功能類型和功能層次提供對問題／功能本體中詞匯的引用，功能類型利用文獻(xiàn)［22］提出的標(biāo)準(zhǔn)功能（便于問題／功能本體的形式表達(dá)及分類）。元功能、子功能和模塊功能描述功能間的層次關(guān)系以及與產(chǎn)品部件的聯(lián)系；功能目標(biāo)表示功能的預(yù)定目標(biāo)；功能相關(guān)部件和功能相關(guān)輸入輸出流分別將功能與對應(yīng)部件和流關(guān)聯(lián)。其具體轉(zhuǎn)換過程描述如下：

（1）主體創(chuàng)意的描述。包括創(chuàng)意名稱、創(chuàng)意表述、創(chuàng)意類型、創(chuàng)意屬性和創(chuàng)意相關(guān)功能。

（2）創(chuàng)意／問題的對應(yīng)變換。包括名稱對應(yīng)、描述對應(yīng)、類型對應(yīng)、屬性對應(yīng)、關(guān)系對應(yīng)、層次和目標(biāo)對應(yīng)。

（3）問題的重要程度排序?；谀：畔㈧乩碚摵投Z義方法對問題相關(guān)功能子模塊進(jìn)行重要性排序，以獲得能夠真實反映主體創(chuàng)意的產(chǎn)品知識，保證重要程度高的問題能映射到最終的新產(chǎn)品功能上。

（4）問題的功能形式表達(dá)。基于前文提及的功能分類，對于重要程度高的問題，用功能形式加以表達(dá)，并將不同的問題按照重要程度的高低歸一到不同的功能形式上，形成基本的問題／功能集。

（5）問題向功能的轉(zhuǎn)換。針對不同主體創(chuàng)意，采用不同的“創(chuàng)意-問題-功能”轉(zhuǎn)換方法。對需求類創(chuàng)意／問題，基于質(zhì)量功能展開方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換；對感性創(chuàng)意／問題，采用模糊認(rèn)知圖、感性工學(xué)和模糊k均值算法進(jìn)行轉(zhuǎn)換；對于基于主體基本知識背景提煉出的創(chuàng)意／問題，采用聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則和多元回歸分析等數(shù)據(jù)挖掘方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

通過“創(chuàng)意-問題-功能”轉(zhuǎn)換模型，將多樣、不規(guī)范、非結(jié)構(gòu)化的客戶創(chuàng)意描述轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的產(chǎn)品創(chuàng)新知識表達(dá)形式，并創(chuàng)建其知識概念本體，從而實現(xiàn)知識網(wǎng)格環(huán)境下協(xié)同創(chuàng)新組織各主體、各單位間產(chǎn)品創(chuàng)意和知識的無障礙共享及交流。

2.2 產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享概念本體創(chuàng)建

產(chǎn)品創(chuàng)新知識概念本體是協(xié)同聯(lián)盟內(nèi)創(chuàng)建的與知識共享相關(guān)的本體術(shù)語集，類似概念的語義詞典，主要用于轉(zhuǎn)化后的結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品創(chuàng)新知識概念的定義、本體創(chuàng)建及概念間的上下位關(guān)系，從而為基于Web本體語義描述的知識表示語法結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。本文通過定義七元組ITO＝（ITOC，ITODs，ITORs，ITOM，ITOR，ITOA，I）來描述協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識的概念。其中，ITOC表示主體對產(chǎn)品創(chuàng)新對象（innovation target ontology，ITO）的創(chuàng)意所屬知識領(lǐng)域的概念；ITODs為概念I(lǐng)TOC上的一組屬性的結(jié)構(gòu)化的描述；ITORs為概念與其他概念間的關(guān)系集合，包括概念本體之間整體和局部的關(guān)系（“part＿of”）、某個概念是另外某個概念的屬性關(guān)系（“attribute＿of”）、概念之間 的 實 例 關(guān) 系 （“instance＿of”）、繼 承 關(guān) 系（“kind＿of”）、等價關(guān)系（“same＿of”）等；ITOM 為主體創(chuàng)意作用于產(chǎn)品創(chuàng)新對象時所涉及的創(chuàng)新方法，包括可拓學(xué)方法、發(fā)明問題創(chuàng)新原理、關(guān)聯(lián)矩陣和工程更改等方法；ITOR為執(zhí)行主體創(chuàng)意時應(yīng)予以配置協(xié)同創(chuàng)新組織的資源；ITOA描述創(chuàng)新任務(wù)相關(guān)的活動及其關(guān)系；I為產(chǎn)品創(chuàng)新成功案例集。同時，定義如下產(chǎn)品創(chuàng)新知識概念在OWL中的上下位關(guān)系：

定義1 概念匹配關(guān)系（concept matching relation，CMR）反映本體中的兩個概念在本體圖中的上下位關(guān)系。將兩個概念I(lǐng)TOC1和ITOC2的概念匹配關(guān)系CMR＝（ITOC1，ITOC2）的值域定義為集合Set＝｛Equipollence，Containing，Becontaining，Irrelevant｝。其中，Equipollence表示等價匹配，即兩個概念等同或具有等價關(guān)系；Containing表示ITOC1?ITOC2，即ITOC2是ITOC1的子概念；Becontaining表示ITOC1?ITOC2，即ITOC1是ITOC2的子概念，反映在知識概念本體關(guān)系中是以“part＿of”、“attribute＿of”、“same＿of”等具有上下位關(guān)系關(guān)聯(lián)的概念類；Irrelevant表示兩個概念不相關(guān)，匹配失敗。

2.3 基于OWL的產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享本體表示

在上述創(chuàng)建的產(chǎn)品創(chuàng)新知識概念本體的基礎(chǔ)上，根據(jù)文獻(xiàn)［14］和文獻(xiàn)［20］的知識概念類別定義，從知識層次角度即概念層、規(guī)則層和實例層，來實現(xiàn)知識網(wǎng)格環(huán)境下基于OWL的產(chǎn)品創(chuàng)新知識概念的統(tǒng)一本體語義表示，究其原因是OWL作為W3C推薦的用來描述Web服務(wù)屬性及其功能的標(biāo)記語言，能夠使Web服務(wù)成為計算機(jī)可理解的實體［8，28］。

概念型知識的描述通過OWL中的陳述來表示，即主體、謂詞及客體三部分構(gòu)成一條陳述。其中，主體是產(chǎn)品創(chuàng)新知識刻畫的創(chuàng)新對象，謂詞部分則刻畫主客體之間的關(guān)系，客體是與主體有關(guān)聯(lián)的屬性或者屬性值。于是，概念型知識的表示可由BNF范式定義如下：

實例型產(chǎn)品創(chuàng)新知識一般是由不同專業(yè)背景和興趣偏好的創(chuàng)新主體對與創(chuàng)新對象相似或類似的實例，通過功能、結(jié)構(gòu)類比并加上其本人的理解提出的。本文通過定義實例類Case，并將實例分成三部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理：即問題描述部分（Problem）、方案解決部分（Solution）和效果評價部分（Evaluation），分別用于描述實例發(fā)生的背景、原因，用于解決問題的理論、方法、技術(shù)和手段，對解決效果的反映及對類似問題的啟示。然后把結(jié)構(gòu)化后的實例屬性按照問題描述相關(guān)屬性（超類為HasProblem）、方案解決相關(guān)屬性（超類為HasSolution）和效果描述評價相關(guān)屬性（超類為Has Results）分為三種類型。于是，某實例具體結(jié)構(gòu)化時所抽取的屬性必定是其中一類的子屬性，其知識表示的BNF范式定義如下：

2.4 客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享訪問機(jī)制

（1）客戶協(xié)同聯(lián)盟中各創(chuàng)新主體通過知識網(wǎng)格節(jié)點端口TCP＝（wsa，P）提交非結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)意知識請求；

（2）創(chuàng)新主體非結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)意知識請求，經(jīng)過“創(chuàng)意-問題-功能（IPFM）”模型實現(xiàn)客戶非結(jié)構(gòu)化的創(chuàng)意向結(jié)構(gòu)化創(chuàng)意轉(zhuǎn)化；

（3）構(gòu)建結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品創(chuàng)意知識共享概念本體，并采用OWL對產(chǎn)品創(chuàng)新知識按照概念型、規(guī)則型和實例型，進(jìn)行本體語義描述；

（4）將基于OWL描述的產(chǎn)品創(chuàng)新知識，按照不同的Pj接口屬性推送到協(xié)同聯(lián)盟的知識網(wǎng)格下與DB中產(chǎn)品創(chuàng)新知識按照概念匹配關(guān)系CMR＝（ITOC1，ITOC2）進(jìn)行匹配，有關(guān)知識匹配表示的BNF范式定義為

同時考慮到產(chǎn)品創(chuàng)新的相關(guān)約束規(guī)則時，可表示為

通過知識共享訪問機(jī)制，對協(xié)同聯(lián)盟成員的創(chuàng)意知識請求，按照“創(chuàng)意-問題-功能（IPFM）”模型實現(xiàn)知識網(wǎng)格注冊表引導(dǎo)下的創(chuàng)意知識轉(zhuǎn)換，然后基于OWL本體語義描述，把各創(chuàng)新主體知識請求變成對應(yīng)的具有統(tǒng)一術(shù)語的概念本體，并在本體的幫助下從分布式知識網(wǎng)格服務(wù)節(jié)點的客戶協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟知識庫中匹配出符合條件的產(chǎn)品創(chuàng)新知識，使得創(chuàng)意知識共享成為可能。

3 原型系統(tǒng)的實現(xiàn)與應(yīng)用

3.1 客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享原型系統(tǒng)設(shè)計

圖3 知識網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享原型系統(tǒng)框架

為實現(xiàn)協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新中的不同創(chuàng)新主體知識共享，構(gòu)建了知識網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享系統(tǒng)，其基本框架組成如圖3所示。協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟各單位及創(chuàng)新主體把需要共享的知識封裝為知識網(wǎng)格節(jié)點，并注冊到開放網(wǎng)格服務(wù)體系的知識共享中心，包括產(chǎn)品知識、產(chǎn)品專利、產(chǎn)品實例、產(chǎn)品模型、創(chuàng)新工具、產(chǎn)品設(shè)計、知識地圖、創(chuàng)新方法等各類知識服務(wù)器，并且每個知識服務(wù)器都是知識網(wǎng)格中一個節(jié)點。各主體通過登錄基于Web服務(wù)層應(yīng)用程序的客戶端界面來進(jìn)行創(chuàng)意知識發(fā)布與獲取服務(wù)知識發(fā)布接口對知識進(jìn)行語義描述，然后通過Jena應(yīng)用程序接口實現(xiàn)OWL文件的解析和語義匹配實現(xiàn)對產(chǎn)品創(chuàng)新知識資源的注冊、請求處理、匹配及共享。

該網(wǎng)格系統(tǒng)的開發(fā)平臺基于Intel、Windows XP軟硬件系統(tǒng)和Globus Toolkits3。首先在獲取創(chuàng)新主體產(chǎn)品創(chuàng)意知識的基礎(chǔ)上，利用Stanford大學(xué)的Protégé3本體建模語言對產(chǎn)品創(chuàng)新知識進(jìn)行描述和整合；然后采用MySQL作為數(shù)據(jù)庫，Jena2.3作為本體解析器進(jìn)行本體的解析、開發(fā)、程序推理及存??；利用XML的SOAP協(xié)議，建立基于Web Services體系結(jié)構(gòu)的不同創(chuàng)新主體知識服務(wù)網(wǎng)格節(jié)點。該網(wǎng)格節(jié)點不僅負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)中的基本本體和目錄本體，同時兼作UDDI私有注冊服務(wù)器，設(shè)計中采用集成工具包JWSDP（Java Web services developer pack）中包含的JWSDP Registry Server實現(xiàn)UDDI注冊表的設(shè)計。

系統(tǒng)在使用時，不同創(chuàng)新主體通過本地知識服務(wù)網(wǎng)格節(jié)點Protégé-owl Api實現(xiàn)對客戶產(chǎn)品創(chuàng)意知識本體的查詢操作，并以附件方式把本體文件下載到本地計算機(jī)，然后通過Protégé等本體建模工具進(jìn)行瀏覽或本體擴(kuò)展。

3.2 應(yīng)用示例

M公司主要從事手持電鉆的研發(fā)和生產(chǎn)，通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鉆空效率高、手柄處防滑性強(qiáng)且不同型號鉆頭容易更換的產(chǎn)品最受市場歡迎。于是M公司市場部和技術(shù)研發(fā)部選取部分有積極創(chuàng)新意圖的用戶會同供應(yīng)商、銷售商及相關(guān)科研院所組成客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新聯(lián)盟，通過發(fā)揮各自的產(chǎn)品創(chuàng)新知識優(yōu)勢，并借助于基于知識網(wǎng)格環(huán)境的產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享系統(tǒng)及集成到其內(nèi)部的TRIZ創(chuàng)新工具包實現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。首先協(xié)同聯(lián)盟各參與產(chǎn)品創(chuàng)新的主體成員通過各自的知識網(wǎng)格節(jié)點端口TCP＝（wsa，P）提交非結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)意知識請求，并利用知識網(wǎng)格節(jié)點中知識服務(wù)器完成產(chǎn)品創(chuàng)意知識請求，并通過上述“創(chuàng)意-問題-功能”模型、產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享概念本體及語義表示方法將相關(guān)非結(jié)構(gòu)化創(chuàng)意知識表達(dá)轉(zhuǎn)換成基于OWL的結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品創(chuàng)新知識表述，結(jié)果顯示：①增大功率，滿足高鉆孔效率需求；②增強(qiáng)摩擦性，滿足防滑性需求；③增強(qiáng)可操作性，滿足易更換性需求。然后運行TRIZ創(chuàng)新工具軟件Goldfire，進(jìn)入知識網(wǎng)格節(jié)點服務(wù)系統(tǒng)中的創(chuàng)新知識匹配搜索，可得出與上述創(chuàng)意需求相匹配的3條創(chuàng)新原理：“18振動”、“40復(fù)合材料”和“12等勢性”；再通過該系統(tǒng)進(jìn)行知識共享發(fā)布，更進(jìn)一步對各參與單位知識網(wǎng)格節(jié)點服務(wù)端知識庫搜索匹配，得到該類型手持電鉆的具體創(chuàng)新方案：

（1）采用表面滾花條紋的高摩擦系數(shù)材料并附加指環(huán)來增加防滑性；

（2）設(shè)置專門的振動電機(jī)，該電機(jī)在使鉆頭小幅前后振動的同時，可緩和齒輪傳動引發(fā)的振動，使運行更平穩(wěn)，從而提高鉆孔效率；

（3）鉆卡內(nèi)部與鉆頭底接觸部分預(yù)置同極磁鐵，這樣在安裝鉆頭時就存在反向預(yù)置力，一方面在松掉鉆卡后鉆頭可以自動彈出，另一方面在緊固鉆卡時可產(chǎn)生預(yù)緊力，增加緊固作用，提高安全性，也未增加產(chǎn)品的復(fù)雜程度。

4 結(jié)束語

為了提高產(chǎn)品創(chuàng)新過程中各主體及單位知識交流與共享的水平，本文對知識網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識共享模型及其關(guān)鍵點進(jìn)行了深入的研究。首先，提出了“創(chuàng)意-問題-功能”模型（IPFM），解決了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計活動中部分創(chuàng)新主體非結(jié)構(gòu)化創(chuàng)意向結(jié)構(gòu)化知識轉(zhuǎn)換的問題；其次，針對結(jié)構(gòu)化后的產(chǎn)品創(chuàng)新知識，在建立其概念本體并定義其上下位關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了一種基于OWL的產(chǎn)品創(chuàng)新知識本體語義表示方法，將各種產(chǎn)品創(chuàng)新知識按照概念型、規(guī)則型和實例進(jìn)行統(tǒng)一描述，從而保證了知識本體的穩(wěn)定性和通用性，也有利于對知識的整合以及屬性、詞匯的擴(kuò)展，并最終實現(xiàn)了知識網(wǎng)格環(huán)境下對協(xié)同聯(lián)盟范圍內(nèi)各類知識進(jìn)行無障礙交流、傳遞和共享目標(biāo)。最后，通過某型號手持電鉆的創(chuàng)新設(shè)計過程驗證了本文所提出的知識共享模型和原型系統(tǒng)的有效性、可行性。

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