基于語義網(wǎng)技術的機械設計方法和技術研究.pdf

1、隨著人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術不斷交叉融合，第三代萬維網(wǎng)-語義網(wǎng)及其相關技術正迅猛發(fā)展并日漸成熟。語義網(wǎng)技術的主旨在于實現(xiàn)跨平臺跨系統(tǒng)的知識共享、知識重用、互操作，并最終實現(xiàn)信息、知識自動處理和應用。當前，生物醫(yī)療、地理信息、圖書情報等各領域正積極開展語義網(wǎng)技術的應用研究。語義網(wǎng)技術在機械設計領域中的應用研究也已起步并逐漸成為研究熱點。然而，目前基于語義網(wǎng)技術的機械設計研究主要集中在設計知識共享、設計知識重用以及跨平臺互操作等知識集成方面，對

2、基于語義網(wǎng)技術的機械設計方法和設計信息自動處理等方面卻鮮有研究涉足。在國家自然科學基金項目“面向中小企業(yè)的基于CAD知識和工程語義的設計知識重用研究”的支持下，本文就語義網(wǎng)技術對機械設計中的創(chuàng)新設計、變型設計、詳細設計的支持方式和方法進行了研究，主要工作如下：
　　 在對現(xiàn)存本體構建方法進行全面綜述的基礎上，參考其他領域本體構建方法，總結歸納出一種較全面的領域本體構建方法。其中提出的針對典型應用中間擴展本體建模法，可使本體在任何

3、進化階段都保證完整地回答一部分能力問題。提出的體現(xiàn)本體建模原則強一致弱耦合的分而治之本體建模法，可解決一次性構建大本體本體承諾過多，不利于重用的難題。并以需求設計本體的構建為例，對此方法進行了實例分析。
　　 在創(chuàng)新設計方面，根據(jù)技術創(chuàng)新理論TRIZ的重要發(fā)現(xiàn)-跨領域重用創(chuàng)新知識和經(jīng)驗可提高技術創(chuàng)新的等級，以TRIZ理論的沖突矩陣為基礎，構建了可跨領域統(tǒng)一描述技術創(chuàng)新案例創(chuàng)新本質的語言一技術創(chuàng)新本體，并提出基于本體的技術沖突解決

4、方法，給出基于本體的技術沖突解決流程。此方法可跨領域檢索、共享創(chuàng)新本質相似的創(chuàng)新案例，并以相似案例輔助克服傳統(tǒng)沖突矩陣的兩個應用瓶頸：具體技術沖突標準化和標準解具體化。
　　 在變型設計方面，針對基于范例推理方法所面臨的主要問題：范例表示和范例修改，提出一種基于領域CBR本體的范例表示和范例修改方法。該方法引入本體表示范例，提高了范例庫的共享性、重用性；明確定義范例特征之間的關系，精確了范例的內(nèi)容意義；本體的一致性檢查，確保了范

5、例的有效性。添加范例特征意圖項指導范例修正，使范例修正在對范例特征意圖明確的基礎上進行，可避免源范例原已避開的錯誤，提高范例修正的成功率。
　　 在詳細設計方面，共做了兩方面探討：基于隱含知識的技術文檔檢索和基于本體和MAS的文檔知識自動應用。首先，提出“以隱含知識作為檢索對象檢索出的技術文檔同樣具有參考價值”的思想，并基于此提出基于本體的技術文檔隱含知識檢索框架。應用SWRL規(guī)則對本體實例知識庫中對應技術文檔的顯式知識進行推理

6、擴展，得出隱含知識作為語義檢索的檢索對象檢索技術文檔，提高了語義檢索的查全率。其次，借鑒語義網(wǎng)架構思想，提出由計算機基于文檔內(nèi)容含義查找所需文檔片段，讀懂文檔片段所含知識并自動予以應用的基于本體和MAS的機械設計智能文檔框架。從標注對象和插入語義信息兩個維度給出實現(xiàn)智能文檔框架所需的細粒度語義標注的基本特征。接著提出實現(xiàn)智能文檔框架必須針對不同知識類型采取不同標注策略的思想。在此基礎上，提出了符合FIPA(Foundation for

7、Intelligent Physical Agents)智能Agent參考模型標準的基于本體和MAS的機械設計智能文檔框架，并介紹了框架的主要組成部分以及各自功能：一個Agent平臺、四個Agent社會以及機械設計本體庫。最后對該框架在語義標注、語義檢索、文檔知識自動應用三個方面進行應用分析。
　　 以上述各方法為單元技術，提出了可對創(chuàng)新設計、變型設計、詳細設計進行全面支持的基于語義網(wǎng)技術機械設計集成系統(tǒng)框架，并對框架的組成部分