基于語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和技術(shù)研究.pdf

1、隨著人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷交叉融合，第三代萬(wàn)維網(wǎng)-語(yǔ)義網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)正迅猛發(fā)展并日漸成熟。語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)的主旨在于實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)跨系統(tǒng)的知識(shí)共享、知識(shí)重用、互操作，并最終實(shí)現(xiàn)信息、知識(shí)自動(dòng)處理和應(yīng)用。當(dāng)前，生物醫(yī)療、地理信息、圖書情報(bào)等各領(lǐng)域正積極開展語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用研究。語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究也已起步并逐漸成為研究熱點(diǎn)。然而，目前基于語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)研究主要集中在設(shè)計(jì)知識(shí)共享、設(shè)計(jì)知識(shí)重用以及跨平臺(tái)互操作等知識(shí)集成方面，對(duì)

2、基于語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)信息自動(dòng)處理等方面卻鮮有研究涉足。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“面向中小企業(yè)的基于CAD知識(shí)和工程語(yǔ)義的設(shè)計(jì)知識(shí)重用研究”的支持下，本文就語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)的支持方式和方法進(jìn)行了研究，主要工作如下：
　　 在對(duì)現(xiàn)存本體構(gòu)建方法進(jìn)行全面綜述的基礎(chǔ)上，參考其他領(lǐng)域本體構(gòu)建方法，總結(jié)歸納出一種較全面的領(lǐng)域本體構(gòu)建方法。其中提出的針對(duì)典型應(yīng)用中間擴(kuò)展本體建模法，可使本體在任何

3、進(jìn)化階段都保證完整地回答一部分能力問(wèn)題。提出的體現(xiàn)本體建模原則強(qiáng)一致弱耦合的分而治之本體建模法，可解決一次性構(gòu)建大本體本體承諾過(guò)多，不利于重用的難題。并以需求設(shè)計(jì)本體的構(gòu)建為例，對(duì)此方法進(jìn)行了實(shí)例分析。
　　 在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面，根據(jù)技術(shù)創(chuàng)新理論TRIZ的重要發(fā)現(xiàn)-跨領(lǐng)域重用創(chuàng)新知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)可提高技術(shù)創(chuàng)新的等級(jí)，以TRIZ理論的沖突矩陣為基礎(chǔ)，構(gòu)建了可跨領(lǐng)域統(tǒng)一描述技術(shù)創(chuàng)新案例創(chuàng)新本質(zhì)的語(yǔ)言一技術(shù)創(chuàng)新本體，并提出基于本體的技術(shù)沖突解決

4、方法，給出基于本體的技術(shù)沖突解決流程。此方法可跨領(lǐng)域檢索、共享創(chuàng)新本質(zhì)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(gè)應(yīng)用瓶頸：具體技術(shù)沖突標(biāo)準(zhǔn)化和標(biāo)準(zhǔn)解具體化。
　　 在變型設(shè)計(jì)方面，針對(duì)基于范例推理方法所面臨的主要問(wèn)題：范例表示和范例修改，提出一種基于領(lǐng)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(kù)的共享性、重用性；明確定義范例特征之間的關(guān)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(xiàng)指導(dǎo)范例修正，使范例修正在對(duì)范例特征意圖明確的基礎(chǔ)上進(jìn)行，可避免源范例原已避開的錯(cuò)誤，提高范例修正的成功率。
　　 在詳細(xì)設(shè)計(jì)方面，共做了兩方面探討：基于隱含知識(shí)的技術(shù)文檔檢索和基于本體和MAS的文檔知識(shí)自動(dòng)應(yīng)用。首先，提出“以隱含知識(shí)作為檢索對(duì)象檢索出的技術(shù)文檔同樣具有參考價(jià)值”的思想，并基于此提出基于本體的技術(shù)文檔隱含知識(shí)檢索框架。應(yīng)用SWRL規(guī)則對(duì)本體實(shí)例知識(shí)庫(kù)中對(duì)應(yīng)技術(shù)文檔的顯式知識(shí)進(jìn)行推理

6、擴(kuò)展，得出隱含知識(shí)作為語(yǔ)義檢索的檢索對(duì)象檢索技術(shù)文檔，提高了語(yǔ)義檢索的查全率。其次，借鑒語(yǔ)義網(wǎng)架構(gòu)思想，提出由計(jì)算機(jī)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(shí)并自動(dòng)予以應(yīng)用的基于本體和MAS的機(jī)械設(shè)計(jì)智能文檔框架。從標(biāo)注對(duì)象和插入語(yǔ)義信息兩個(gè)維度給出實(shí)現(xiàn)智能文檔框架所需的細(xì)粒度語(yǔ)義標(biāo)注的基本特征。接著提出實(shí)現(xiàn)智能文檔框架必須針對(duì)不同知識(shí)類型采取不同標(biāo)注策略的思想。在此基礎(chǔ)上，提出了符合FIPA(Foundation for

7、Intelligent Physical Agents)智能Agent參考模型標(biāo)準(zhǔn)的基于本體和MAS的機(jī)械設(shè)計(jì)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(gè)Agent平臺(tái)、四個(gè)Agent社會(huì)以及機(jī)械設(shè)計(jì)本體庫(kù)。最后對(duì)該框架在語(yǔ)義標(biāo)注、語(yǔ)義檢索、文檔知識(shí)自動(dòng)應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行應(yīng)用分析。
　　 以上述各方法為單元技術(shù)，提出了可對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、變型設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面支持的基于語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù)機(jī)械設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)框架，并對(duì)框架的組成部分