ECL@SS 是产品,服务的分类和描述系统。本文介绍其内部的数据模型。

ECL@SS的作用

ECL@SS 标准的目标是为了实现工业界数据交换的标准化。这个标准主要作用是产品的分类和描述。

分类

为了有效地物料管理,供应链管理和电子商务,需要对物料进行分类和编号。有许多的标准化组织致力于物料分类。

美国通用规范标准(GS1)

联合国标准产品和服务代码(UNSPSC)

描述

仅仅是物品分类是不够的,物料管理和数据交换还需要对产品的描述加以规范和标准化,也就是所谓语义标准化。同样有一些国际标准规范产品描述中的语义,它们包括了产品的特性(技术参数),计量单位,概念进行标准化。形成了标准化的工业物料的字典(Dictionary)。

-IEC61360 -IEC Common Data Dictionary(CDD)

ECL@SS 中的分类码

ECL@SS 标准实现了物料的分类与描述。它包括了45000个产品分类。它们分成了四层:

段(Segment)

主群(Main Group)

群(Group)

子群(Sub-Group ,Commodity Class)

第四层(子群)包含了许多的特征(Property):

分层结构

每个物品都有许多的特性,同样的一个特征可能在许多的物料中被应用(比如功耗,会在电机,电脑等多种物品中使用,在ECL@SS中定义了19000个特征可被引用。

分类的分层架构是使用编码名称(code name ,也称为类编码Class Code)来表示的。使用8位数字表示。每两位表示一层,层的编码名称中,底层编码填零。例如

16-00-00-00 -食品,饮料,烟草

16-04-00-00水果

16-04-03-00 草莓

16-04-03-01 黑莓

ECL@SS 的特征数据模型

ECLASS 的特征数据相对比较复杂一点,不同的物料可能具有相同的特征,比如电机和电脑同样具有功耗,重量等特征。

另外在特征描述中还会包含一些概念,比如计量单位(UNIT)。于是,ECLASS 的特性描述是一种结构化信息模型。它是一种面向对象设计的模型,在ECLASS 的文档中采用了UML 描述:

注:为了便于理解,我标注了类图的关系。

继承(泛化),它指定了子类如何特化父类的所有特征和行为。

关联,就是这个类有一个属性是其他类。

聚合 是一种has-a关联关系

从上面的类图表明:

字典是由各种版本构成的。

每个版本的字典由所谓的结构单元(Structure-Element) 构成。Ecl@ss 中的所有其它概念-数据类都是由结构类型派生出来的。

结构单元的基本特征是有一个唯一的标识符(IRDI),下一节我们将详细讨论IRDI,由于其它的类都继承了结构单元,因此,在ECL@SS 中,每一个数据类都具有一个IRDI。

IRDI 与CodeName 是不同的两种编码,物料使用CodeName 类编码,而属性由IRDI来编码。 每个物料有一个CodeName ,又有一个IRDI,例如27-24-22-19是PLC 的CodeName,而0173-1#01-BAA707#018 是PLC 的IRDI。

结构单元

结构单元是真实世界概念的表示,它关联了一个术语描述信息(Terminologicalinformation),它包含了名称,语言等。

IRDI

IRDI 的全称是国际注册数据标识(International RegistrationData Identifier).它基于 ISO/IEC 11179-6, ISO 29002, 和 ISO 6532国际标准。每一个注册的机构都有一个唯一的编号。ECLASS的编号是0173,它们称为 ICD (International Code Designator) 标识符。

IRDI 的编码方案

  • ECLASS 的ICD 为0173

  • Code Space Identifer (CSI) 标识对象的类型

CSI

Category of administered item

Used in ECLASS XML

CT

concept type

-

TM

term

-

DF

definition

-

IM

image

-

AB

abbreviation

-

GS

graphical symbol

-

TS

textual symbol

-

LG

language

-

OG

organization

-

01

class

YES

02

property

YES

05

unit of measure

YES

07

property value

YES

08

currency

-

09

data type

YES

10

document

-

11

ontology

YES

Z2

aspect of conversion

YES

Z3

template

YES

Z4

quantity

YES

Z5

keywords

YES

Z6

synonyms

YES

  • 概念编码为6位字符(图中为Item Code,ECLASS中称为Concept Code)例如AAA123

结构元素

特征(Property)

特征是一个表示一组值的结构单元,它使用一个数据类型或者指向一个枚举类型(例如 property: color, value: red)。

特征有下列几种

  • 量特征(Quantitative Property )

一个表示物理量的数值,数据类型包括s INTEGER_MEASURE, REAL_MEASURE or RATIONAL_MEASURE 。带一个单位(UNIT)。

  • 依赖性特征(Undepending Property )

该特征依赖于另一个值(称为条件)

块(Block)

块是特性的子集。如果将所有特征排列在类的顶层,显然难以阅读,所以将特征加以分块。有点类似于“子目录”的作用。

引用特性(Reference Property)

引用特征指向一个子块(SubBlock)例如:一个引用属性 “环境条件”指向 “环境条件”特征块 。

单位(UNIT)

在ECLASS 7.0 版本之前,单位是一个简单的字符串类型,由此出现了许多问题,之后加以标准化,现在单位(UNIT) 是一个清晰的结构单元。

UNIT的属性

关键字keyword

关键字也是一种结构单元。是分类类(classification Class)的一部分(聚合)。

值(Value)

Value 是一种可能内容的特征,Value会赋予一个数据类型。

值列表(Value List)

一组可能的值的列表的属性。相当于程序设计语言中的枚举类型。

基于ECL@SS 数据模型的字典系统

构建ECLASS 数据工程浩大,给构建企业产品的分类和描述,企业之间的物料信息带来了便捷和标准化,它能够称为一个工业4.0 的字典。对于物料管理,供应链管理,电子商务,设备维护,备品备件库存管理都具有十分重要的意义。但是在笔者看来,ECLASS 也存在一些问题:

  • ECLASS 是收费的数据。

  • 即便购买了ECLASS 的数据,具体地实施ECLASS 落地也并非易事。国外大多数是通过第三方咨询机构实现的,或者购买相应的软件。

  • 尽管可以参与ECL@SS 数据的开发,但是物料信息维护依赖国外的机构也是不方便的。

因此从长远看,开发国内的物料字典是需要的。当然可以吸取ECLASS 的架构思想,开发相关的软件工具。为企业提供相关的咨询服务。

在此我们研究如何构建ECL@SS 为基础数据字典。

物料模型数据库(Commodity Model Database)

有一点经常会混淆,就是类和对象的关系,类是对象的抽象,对象是类的实例化。类与模型,模板具有类似的含义。

ECLASS 数据字典是物料的数据模型集合,用户访问ECLASS 模型数据库,获取的是物料的模型,而非模型的实例。下面是示意图。

ECLASS 数据库的基本结构

数据库

国际文献上没有过多 ECL@SS 系统实现方案,我们只能自己构想一下:

  • 使用数据库

EClass 系统存储物料和服务的模型,模板数据,因此需要使用数据库来实现ECLASS 字典系统。构建字典,知识图谱方法最好的是采用图数据库技术。但是考虑到系统的可移植性,建议采用NOSQL 文档数据库,例如mongoDB.

  • 数据库包括数据表

  • class

  • property

  • unit

  • aspect

  • 导出格式

  • 物料模板

  • 工业4.0 管理壳

  • OPC UA 模型

结束语

理解一个标准最好的办法是尝试实现它。

构建物料分类和描述标准化是智能制造的基础工作,它与当下主张的工业品电商,工业4.0 管理壳,供应链管理是密不可分的。笔者认为这项工作不能完全依赖国外技术和服务。构建中国自己的字典系统是自主可控工业体系的十分重要。也具有商业价值。希望结识更多感兴趣的人共同探讨这个课题。

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