知識(shí)網(wǎng)格環(huán)境下客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享研究

邢青松 楊 育 劉愛(ài)軍 姚 豪

1.重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(jìng)爭(zhēng)力的重要因素［1］。為了更好地實(shí)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(lái)指導(dǎo)未來(lái)的產(chǎn)品創(chuàng)新。而客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新通過(guò)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(shí)現(xiàn)對(duì)組織優(yōu)勢(shì)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(duì)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(shí)，提高企業(yè)創(chuàng)新能力，獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，最終達(dá)到為企業(yè)價(jià)值網(wǎng)絡(luò)增值的目的［2-3］。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從多個(gè)方面開(kāi)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(duì)工作過(guò)程模型；郭清等［5］對(duì)客戶知識(shí)管理（customer relationship management，CRM）中的客戶創(chuàng)新知識(shí)概念、形態(tài)、價(jià)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(shí)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(shí)例推理框下的產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)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(duì)該網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了評(píng)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(shí)推送方法，并基于該方法構(gòu)建了一套知識(shí)推送系統(tǒng)；張磊等［9］構(gòu)建了創(chuàng)新平臺(tái)工作網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)框架，并提出了創(chuàng)新平臺(tái)的歸并請(qǐng)求模式及基于Java多線程同步和加鎖機(jī)制的“歸并請(qǐng)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(shí)量的不斷積累，各類知識(shí)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(shí)水平和興趣偏好等方面存在差異，以及創(chuàng)新對(duì)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(shí)缺乏統(tǒng)一的描述方法，從而影響了創(chuàng)新主體間知識(shí)的獲取和共享。對(duì)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(shí)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(duì)組織中知識(shí)共享的作用；Adela等［12］通過(guò)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(shí)際需求進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)和共享。然而客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新的知識(shí)共享是以創(chuàng)新對(duì)象為導(dǎo)航的動(dòng)態(tài)柔性過(guò)程，具有分布式、多樣性和可重構(gòu)性等特點(diǎn)［13］，這就需要建立統(tǒng)一、高效的知識(shí)集成機(jī)制和靈活可控的知識(shí)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(shí)本體論和認(rèn)識(shí)論的知識(shí)網(wǎng)格，可以對(duì)異構(gòu)、廣域和分布環(huán)境下的各種資源進(jìn)行管理，通過(guò)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(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連通，實(shí)現(xiàn)知識(shí)資源的全面共享，為知識(shí)管理提供統(tǒng)一的平臺(tái)［17-18］。文獻(xiàn)［19］針對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下企業(yè)內(nèi)部的知識(shí)生產(chǎn)、企業(yè)間的知識(shí)供應(yīng)進(jìn)行建模，并提出基于知識(shí)網(wǎng)格的知識(shí)供應(yīng)系統(tǒng)層次圖以及各個(gè)層次的服務(wù)模型；文獻(xiàn)［20］構(gòu)建了一類知識(shí)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(yǔ)言技術(shù)相融合，建立了基于知識(shí)網(wǎng)格的復(fù)雜產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)。上述研究結(jié)合本體、語(yǔ)義Web等技術(shù)為知識(shí)網(wǎng)格的應(yīng)用提供了支持，使得知識(shí)網(wǎng)格成為具有廣闊應(yīng)用前景的虛擬組織知識(shí)共享平臺(tái)。

為滿足客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新組織知識(shí)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(shí)共享的總體特征，并在此基礎(chǔ)上提出了知識(shí)網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享模型。通過(guò)面向客戶協(xié)同創(chuàng)新知識(shí)共享原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，驗(yàn)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(shí)網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享模型

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

與單個(gè)單位或組織中的知識(shí)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(shí)表述和應(yīng)用背景存在差異，這種差異影響了知識(shí)的獲取與共享。知識(shí)網(wǎng)格作為廣域范圍的知識(shí)共享平臺(tái)是一個(gè)智能的互聯(lián)環(huán)境，它把分布的知識(shí)資源整合為共享的知識(shí)庫(kù)，使用戶或角色有效地獲取、發(fā)布、共享和管理知識(shí)資源，并為用戶提供所需要的知識(shí)服務(wù)。而且，在共享本體的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一語(yǔ)義的知識(shí)共享環(huán)境，使得來(lái)自不同領(lǐng)域、地方、知識(shí)背景和單位的創(chuàng)新主體能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)語(yǔ)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(shí)網(wǎng)格環(huán)境下聯(lián)盟范圍內(nèi)的知識(shí)共享模型來(lái)整合和管理知識(shí)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(shí)共享具有以下主要特點(diǎn)：

（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(duì)象的矩陣式組織結(jié)構(gòu)。為此，其知識(shí)的共享客觀上要求以創(chuàng)新對(duì)象為中心進(jìn)行管理，把知識(shí)集成到創(chuàng)新過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)的及時(shí)供應(yīng)。

（2）具體到每個(gè)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(kāi)放性（即對(duì)數(shù)據(jù)、信息和知識(shí)的統(tǒng)一、一致的理解和共享），最終反映在知識(shí)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(duì)象為主導(dǎo)、組織范圍內(nèi)易于實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意知識(shí)轉(zhuǎn)化、具有統(tǒng)一語(yǔ)義描述的知識(shí)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(shí)共享系統(tǒng)的構(gòu)建涉及知識(shí)存儲(chǔ)方式、本體建模程序選擇、訪問(wèn)端口、知識(shí)庫(kù)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(jì)與應(yīng)用。

由此可見(jiàn)，知識(shí)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(duì)象的需要?jiǎng)討B(tài)地構(gòu)建跨組織邊界的知識(shí)共享虛擬組織，并支持大范圍的動(dòng)態(tài)知識(shí)共享環(huán)境，以滿足不同地域、領(lǐng)域和知識(shí)背景的創(chuàng)新主體對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)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(shí)共享模型

利用知識(shí)網(wǎng)格在整合重塑知識(shí)資源方面的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合上述客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享的特征，對(duì)客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)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(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，以產(chǎn)品創(chuàng)新對(duì)象為驅(qū)動(dòng)引擎，實(shí)現(xiàn)知識(shí)資源間多向度靈活組合、分配、調(diào)度和聚合以及知識(shí)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(shí)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(guò)登錄開(kāi)放知識(shí)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(guò)訪問(wèn)身份驗(yàn)證、用戶權(quán)限識(shí)別和網(wǎng)格系統(tǒng)安全認(rèn)證后，針對(duì)創(chuàng)新對(duì)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(shí)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(shí)，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(guò)領(lǐng)域本體來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一語(yǔ)義描述，形成結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)，并與知識(shí)網(wǎng)格服務(wù)系統(tǒng)中的知識(shí)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)相匹配。開(kāi)放知識(shí)網(wǎng)格服務(wù)系統(tǒng)通過(guò)知識(shí)服務(wù)器及共享平臺(tái)為產(chǎn)品創(chuàng)新所需知識(shí)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(shí)、功能創(chuàng)意知識(shí)、工藝創(chuàng)意知識(shí)和結(jié)構(gòu)創(chuàng)意知識(shí)相匹配的概念型知識(shí)、規(guī)則型知識(shí)和實(shí)例型知識(shí)等。當(dāng)協(xié)同組織中成員或創(chuàng)新對(duì)象發(fā)生變化時(shí)，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(shí)共享需求。

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

2 客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)研究

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

由于對(duì)產(chǎn)品功能和性能等方面的認(rèn)識(shí)和了解程度不同，客戶創(chuàng)意知識(shí)常采用符合自己語(yǔ)言習(xí)慣的描述性語(yǔ)義方式對(duì)創(chuàng)意進(jìn)行描述，反映在對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)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(duì)此，有關(guān)學(xué)者往往采用質(zhì)量功能展開(kāi)（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(jì)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(guò)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(chǎng)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(shí)轉(zhuǎn)換方式已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新的要求［27］。

針對(duì)此，筆者通過(guò)構(gòu)建“創(chuàng)意-問(wèn)題-功能”模型（IPFM）實(shí)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(shí)網(wǎng)格環(huán)境下建立一個(gè)對(duì)外開(kāi)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(yǔ)義交換的集成創(chuàng)新平臺(tái)。

圖2 客戶非結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)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(wèn)題域。本文中問(wèn)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(shí)概念層面的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了“創(chuàng)意-問(wèn)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(gè)創(chuàng)意類、問(wèn)題類和功能類，其中，創(chuàng)意類有五個(gè)屬性：名稱、描述、類型、屬性、創(chuàng)意相關(guān)功能，分別對(duì)應(yīng)問(wèn)題類的6個(gè)屬性。其中，類型提供對(duì)創(chuàng)意／問(wèn)題／功能本體中詞匯的引用，而創(chuàng)意／問(wèn)題／功能本體類型分為6類，即質(zhì)量、能量、形狀、信息、時(shí)間和綜合6類基本問(wèn)題／功能集；創(chuàng)意類型、屬性和描述將分別與問(wèn)題／功能類型、屬性、關(guān)系、名稱、層次、目標(biāo)等關(guān)聯(lián)起來(lái)；創(chuàng)意相關(guān)功能將問(wèn)題與對(duì)應(yīng)功能關(guān)聯(lián)起來(lái)。功能類型和功能層次提供對(duì)問(wèn)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(wèn)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(duì)應(yīng)部件和流關(guān)聯(lián)。其具體轉(zhuǎn)換過(guò)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(wèn)題的對(duì)應(yīng)變換。包括名稱對(duì)應(yīng)、描述對(duì)應(yīng)、類型對(duì)應(yīng)、屬性對(duì)應(yīng)、關(guān)系對(duì)應(yīng)、層次和目標(biāo)對(duì)應(yīng)。

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

（4）問(wèn)題的功能形式表達(dá)?；谇拔奶峒暗墓δ芊诸?，對(duì)于重要程度高的問(wèn)題，用功能形式加以表達(dá)，并將不同的問(wèn)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(wèn)題／功能集。

（5）問(wèn)題向功能的轉(zhuǎn)換。針對(duì)不同主體創(chuàng)意，采用不同的“創(chuàng)意-問(wèn)題-功能”轉(zhuǎn)換方法。對(duì)需求類創(chuàng)意／問(wèn)題，基于質(zhì)量功能展開(kāi)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換；對(duì)感性創(chuàng)意／問(wèn)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(duì)于基于主體基本知識(shí)背景提煉出的創(chuàng)意／問(wèn)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(guò)“創(chuàng)意-問(wèn)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(shí)表達(dá)形式，并創(chuàng)建其知識(shí)概念本體，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)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(shí)的無(wú)障礙共享及交流。

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

產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)概念本體是協(xié)同聯(lián)盟內(nèi)創(chuàng)建的與知識(shí)共享相關(guān)的本體術(shù)語(yǔ)集，類似概念的語(yǔ)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(shí)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(yǔ)義描述的知識(shí)表示語(yǔ)法結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)。本文通過(guò)定義七元組ITO＝（ITOC，ITODs，ITORs，ITOM，ITOR，ITOA，I）來(lái)描述協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)的概念。其中，ITOC表示主體對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新對(duì)象（innovation target ontology，ITO）的創(chuàng)意所屬知識(shí)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(gè)概念是另外某個(gè)概念的屬性關(guān)系（“attribute＿of”）、概念之間 的 實(shí) 例 關(guān) 系 （“instance＿of”）、繼 承 關(guān) 系（“kind＿of”）、等價(jià)關(guān)系（“same＿of”）等；ITOM 為主體創(chuàng)意作用于產(chǎn)品創(chuàng)新對(duì)象時(shí)所涉及的創(chuàng)新方法，包括可拓學(xué)方法、發(fā)明問(wèn)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(shí)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(dòng)及其關(guān)系；I為產(chǎn)品創(chuàng)新成功案例集。同時(shí)，定義如下產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)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(gè)概念在本體圖中的上下位關(guān)系。將兩個(gè)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(jià)匹配，即兩個(gè)概念等同或具有等價(jià)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(shí)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(gè)概念不相關(guān)，匹配失敗。

2.3 基于OWL的產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享本體表示

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

概念型知識(shí)的描述通過(guò)OWL中的陳述來(lái)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(shí)刻畫的創(chuàng)新對(duì)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(shí)的表示可由BNF范式定義如下：

實(shí)例型產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)一般是由不同專業(yè)背景和興趣偏好的創(chuàng)新主體對(duì)與創(chuàng)新對(duì)象相似或類似的實(shí)例，通過(guò)功能、結(jié)構(gòu)類比并加上其本人的理解提出的。本文通過(guò)定義實(shí)例類Case，并將實(shí)例分成三部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理：即問(wèn)題描述部分（Problem）、方案解決部分（Solution）和效果評(píng)價(jià)部分（Evaluation），分別用于描述實(shí)例發(fā)生的背景、原因，用于解決問(wèn)題的理論、方法、技術(shù)和手段，對(duì)解決效果的反映及對(duì)類似問(wèn)題的啟示。然后把結(jié)構(gòu)化后的實(shí)例屬性按照問(wèn)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(píng)價(jià)相關(guān)屬性（超類為Has Results）分為三種類型。于是，某實(shí)例具體結(jié)構(gòu)化時(shí)所抽取的屬性必定是其中一類的子屬性，其知識(shí)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(shí)共享訪問(wèn)機(jī)制

（1）客戶協(xié)同聯(lián)盟中各創(chuàng)新主體通過(guò)知識(shí)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)端口TCP＝（wsa，P）提交非結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)意知識(shí)請(qǐng)求；

（2）創(chuàng)新主體非結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)意知識(shí)請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)“創(chuàng)意-問(wèn)題-功能（IPFM）”模型實(shí)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(shí)共享概念本體，并采用OWL對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)按照概念型、規(guī)則型和實(shí)例型，進(jìn)行本體語(yǔ)義描述；

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

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

通過(guò)知識(shí)共享訪問(wèn)機(jī)制，對(duì)協(xié)同聯(lián)盟成員的創(chuàng)意知識(shí)請(qǐng)求，按照“創(chuàng)意-問(wèn)題-功能（IPFM）”模型實(shí)現(xiàn)知識(shí)網(wǎng)格注冊(cè)表引導(dǎo)下的創(chuàng)意知識(shí)轉(zhuǎn)換，然后基于OWL本體語(yǔ)義描述，把各創(chuàng)新主體知識(shí)請(qǐng)求變成對(duì)應(yīng)的具有統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)的概念本體，并在本體的幫助下從分布式知識(shí)網(wǎng)格服務(wù)節(jié)點(diǎn)的客戶協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟知識(shí)庫(kù)中匹配出符合條件的產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)，使得創(chuàng)意知識(shí)共享成為可能。

3 原型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

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

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

為實(shí)現(xiàn)協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新中的不同創(chuàng)新主體知識(shí)共享，構(gòu)建了知識(shí)網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)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(shí)封裝為知識(shí)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)，并注冊(cè)到開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)體系的知識(shí)共享中心，包括產(chǎn)品知識(shí)、產(chǎn)品專利、產(chǎn)品實(shí)例、產(chǎn)品模型、創(chuàng)新工具、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、知識(shí)地圖、創(chuàng)新方法等各類知識(shí)服務(wù)器，并且每個(gè)知識(shí)服務(wù)器都是知識(shí)網(wǎng)格中一個(gè)節(jié)點(diǎn)。各主體通過(guò)登錄基于Web服務(wù)層應(yīng)用程序的客戶端界面來(lái)進(jìn)行創(chuàng)意知識(shí)發(fā)布與獲取服務(wù)知識(shí)發(fā)布接口對(duì)知識(shí)進(jìn)行語(yǔ)義描述，然后通過(guò)Jena應(yīng)用程序接口實(shí)現(xiàn)OWL文件的解析和語(yǔ)義匹配實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)資源的注冊(cè)、請(qǐng)求處理、匹配及共享。

該網(wǎng)格系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)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(shí)的基礎(chǔ)上，利用Stanford大學(xué)的Protégé3本體建模語(yǔ)言對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)進(jìn)行描述和整合；然后采用MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù)，Jena2.3作為本體解析器進(jìn)行本體的解析、開(kāi)發(fā)、程序推理及存取；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(shí)服務(wù)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)。該網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)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(shí)兼作UDDI私有注冊(cè)服務(wù)器，設(shè)計(jì)中采用集成工具包JWSDP（Java Web services developer pack）中包含的JWSDP Registry Server實(shí)現(xiàn)UDDI注冊(cè)表的設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)在使用時(shí)，不同創(chuàng)新主體通過(guò)本地知識(shí)服務(wù)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)Protégé-owl Api實(shí)現(xiàn)對(duì)客戶產(chǎn)品創(chuàng)意知識(shí)本體的查詢操作，并以附件方式把本體文件下載到本地計(jì)算機(jī)，然后通過(guò)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(guò)市場(chǎng)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(hào)鉆頭容易更換的產(chǎn)品最受市場(chǎng)歡迎。于是M公司市場(chǎng)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(huì)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(guò)發(fā)揮各自的產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)優(yōu)勢(shì)，并借助于基于知識(shí)網(wǎng)格環(huán)境的產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享系統(tǒng)及集成到其內(nèi)部的TRIZ創(chuàng)新工具包實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。首先協(xié)同聯(lián)盟各參與產(chǎn)品創(chuàng)新的主體成員通過(guò)各自的知識(shí)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)端口TCP＝（wsa，P）提交非結(jié)構(gòu)化的產(chǎn)品創(chuàng)意知識(shí)請(qǐng)求，并利用知識(shí)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)中知識(shí)服務(wù)器完成產(chǎn)品創(chuàng)意知識(shí)請(qǐng)求，并通過(guò)上述“創(chuàng)意-問(wèn)題-功能”模型、產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享概念本體及語(yǔ)義表示方法將相關(guān)非結(jié)構(gòu)化創(chuàng)意知識(shí)表達(dá)轉(zhuǎn)換成基于OWL的結(jié)構(gòu)化產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)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(yùn)行TRIZ創(chuàng)新工具軟件Goldfire，進(jìn)入知識(shí)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)服務(wù)系統(tǒng)中的創(chuàng)新知識(shí)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(dòng)”、“40復(fù)合材料”和“12等勢(shì)性”；再通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行知識(shí)共享發(fā)布，更進(jìn)一步對(duì)各參與單位知識(shí)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)服務(wù)端知識(shí)庫(kù)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(lái)增加防滑性；

（2）設(shè)置專門的振動(dòng)電機(jī)，該電機(jī)在使鉆頭小幅前后振動(dòng)的同時(shí)，可緩和齒輪傳動(dòng)引發(fā)的振動(dòng)，使運(yùn)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(shí)就存在反向預(yù)置力，一方面在松掉鉆卡后鉆頭可以自動(dòng)彈出，另一方面在緊固鉆卡時(shí)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(yǔ)

為了提高產(chǎn)品創(chuàng)新過(guò)程中各主體及單位知識(shí)交流與共享的水平，本文對(duì)知識(shí)網(wǎng)格環(huán)境下的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)共享模型及其關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了深入的研究。首先，提出了“創(chuàng)意-問(wèn)題-功能”模型（IPFM），解決了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)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(shí)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題；其次，針對(duì)結(jié)構(gòu)化后的產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)，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(shí)本體語(yǔ)義表示方法，將各種產(chǎn)品創(chuàng)新知識(shí)按照概念型、規(guī)則型和實(shí)例進(jìn)行統(tǒng)一描述，從而保證了知識(shí)本體的穩(wěn)定性和通用性，也有利于對(duì)知識(shí)的整合以及屬性、詞匯的擴(kuò)展，并最終實(shí)現(xiàn)了知識(shí)網(wǎng)格環(huán)境下對(duì)協(xié)同聯(lián)盟范圍內(nèi)各類知識(shí)進(jìn)行無(wú)障礙交流、傳遞和共享目標(biāo)。最后，通過(guò)某型號(hào)手持電鉆的創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程驗(yàn)證了本文所提出的知識(shí)共享模型和原型系統(tǒng)的有效性、可行性。

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