Catena-x标准解读：X-0003 SAMM Aspect Meta Model v1.1.0 语义方面元模型

1. 介绍

语义方面元模型 (SAMM) 是一种开放标准，用于定义通过数字孪生表示的资产的不同方面的语义。方面模型是机器可读的，可以从中派生出其他工件。方面模型是通过资产管理外壳的标准化数字孪生 API 访问数据的 http/REST API 的通用基础。

在 Catena-X 和 GAIA-X 中，数字孪生将被视为在数据空间中交换数据的核心概念。

数字孪生架构模式专注于通过联合系统中的数字孪生和语义模型确保（语义）互操作性。

数字孪生系统通过逐步创建一致的数据同质性和互操作性，为生产和物流的全面数字化奠定了基础。由于并非每个人都需要相同的信息集，因此数字孪生是一个资产各个方面的集合。例如，一个方面可以捆绑有关机器故障的所有信息。这些方面以具体的方面模型为特征，这些模型正式描述了一个方面的结构。方面模型以机器可读的方式描述温度传感器的测量单位和可能的值范围。这允许在接收数据时对其做出更快、更自动化的响应。

在这里，元模型是定义方面模型所使用的构造和属性的模型。向数据的消费者表达这一方面的语义可以开辟全新的可能性。换句话说，方面元模型提供了在整个方面模型系统中使用的机器可读语言或语义。

因此，语义方面元模型（SAMM）允许创建元模型，通过定义数字双胞胎的领域特定方面来描述其语义，这些方面包含有关运行时数据结构的信息（例如，数据中有一个称为“温度”的属性，并且它具有一个数值）和不属于运行时数据的信息（如单位或范围）。

然而，它不包含实际的运行时数据（例如，表示当前温度的数值），因为这将由符合此Aspect模型的Aspect提供。原始运行时数据及其相应的Aspect模型的组合产生了信息。此外，SAMM允许在不同的方面模型之间重用语义描述。

体系结构

架构组件“语义中心”被认为是一个核心服务（core service）。架构组件“数字孪生注册表”被认为是一种赋能服务。“赋能服务是一组分散的服务，可以参与Catena-X数据空间。每个参与者都必须部署和使用赋能服务来连接到数据空间，并根据各自用例的要求实现标准化的交互。”有关更多详细信息，请参阅Catena-X运营模式白皮书。

数字孪生注册表（Digital Twin Registry ）包含数据提供者的数字孪生以及与数字孪生相关的单个方面的访问信息。此外，数字孪生的每个方面都包含有关其语义的信息。语义是通过符合本文档中指定的语义方面元模型的方面模型来描述的。

Eclipse数据空间连接器（EDC）（参见标准CX-0018）定义了不同数字孪生体和数字孪生体各方面的访问和使用策略。

例子

一个例子是交换产品碳足迹（PCF）信息的方面模型。此方面模型将指定必须传输以下信息：足迹本身以及产品足迹标识符、产品足迹规范版本和产品类别。可选地，还可以提供土地使用排放。

符合语义方面元模型的方面模型的相应机器可读规范的摘录可能如下：

:ProductFootprintVersionCharacteristic a samm:Characteristic;

    samm:name "ProductFootprintVersionCharacteristic";

    samm:preferredName "Product Footprint Version Characteristic"@en;

    samm:description "Characteristic for defining a product footprint version as specified by the WBCSD (World Business Council for Sustainable Development) Pathfinder initiative."@en;

    samm:see https://wbcsd.github.io/introduction/;

    samm:dataType xsd:positiveInteger.

有关符合语义方面元模型的方面模型的更多示例，请参阅https://github.com/eclipse-tractusx/sldt-semantic-models.

2. 语义方面元模型（SAMM）

2.1 Eclipse语义建模框架

语义方面元模型（SAMM）被指定为开放标准，是Eclipse语义建模框架（ESMF）的组成部分。这部分也是顶级项目Eclipse数字孪生的一部分。Eclipse数字孪生顶层项目是Eclipse基金会的一项合作开源倡议，旨在为工业数字孪生协会（IDTA）推动的活动开发参考实现。

Eclipse语义建模框架的核心是语义方面元模型（SAMM）的开发。除了SAMM指定了在“Aspect Model”中定义子模型语义的语言外，ESMF还包括一个编辑器、不同编程语言的SDK、一个用于验证、生成文档和不同序列化的命令行工具，以及其他简化其在数字孪生项目中的使用和实现的功能。此外，用于支持“资产管理外壳”的aasx生成器也在范围内。

方面模型用定义的资源描述框架（RDF）词汇表表示模式，并通过形状约束语言（SHACL）中的一组全面规则进行验证。域语义由结构元素、关系、名称空间和具体化命名概念的组合捕获。

Eclipse 语义建模框架 (ESMF) 与资产管理外壳的规范和开源解决方案相结合，加速了数字孪生技术的发展并推动了其在生态系统中的应用。

2.2语义方面元模型

语义方面元模型（SAMM）提供了一组预定义的对象，允许领域专家定义方面模型，并用语义基础补充数字孪生。

2.3创建和维护

Catena-X中发布或标准化的每个方面模型都必须在Tractus-X中维护：https://github.com/eclipse-tractusx/sldt-semantic-models.

每个语义模型都必须有一个符合SAMM中元模型标识符定义的唯一标识符。对于在Catena-X范围内开发的语义模型，唯一标识符必须以

urn:samm:io.catenax.

方面模型“可回收材料”的唯一标识符示例：

urn:samm:io.catenax.material_for_recycling:1.0.0#MaterialForRecylcing

2.4使用方法

在Catena-X数据空间中可访问的数字孪生注册表（见CX-0002）中注册的数字孪生的每个方面都必须具有与关联的唯一方面模型ID一致的语义描述（语义ID）（见“创建和维护”一章）。
semanticId示例：

urn:samm:io.catenax.material_for_recycling:1.0.0#MaterialForRecycling

CX-0003 SAMM Aspect Meta Model v1.1.0 | Catena-X - LibraryABSTRACThttps://catenax-ev.github.io/docs/next/standards/CX-0003-SAMMSemanticAspectMetaModel

by 软件工程小施同学