集成产品设计学什么-基于知识的集成产品设计与制造.pdf

文章 ID：l009-0l93 (2002) 04-0048-04！ 中国科学院成都计算机应用研究所基于知识的集成产品设计与制造，四川成都6l004l； 2. 贵州工业大学CAD/CIMS中心, 贵州贵阳 550003） CAPP/CAM集成技术架构、集成平台架构、知识型CAD/CAE/CAPP/CAM知识型CAD/CAE/CAPP/CAM集成系统中集成的关键技术和知识管理策略。 关键词：CAD/CAE/CAPP/CAM； 一体化; 知识管理; 建筑学; 关键技术 在集成阶段，如图所示，在PDM系统集成的基础上，引入数据与流程集成的集成平台和集成框架，实现CIMS环境下各子系统的集成； 使得实现企业内各种应用的信息集成、功能集成、流程集成成为可能； 通过PDM中间平台进行信息传递，克服了传统3C系统（特别是CAD和CAPP）之间集成的复杂性。 但基于PDMC3P（CAD/CAE/CAPP/PDM）的集成存在一些缺陷，主要表现在集成系统的智能化水平较低、人机集成程度较差。

基于产品协同商务(CPC)的集成系统建立了协同的运营条件/环境，但其集成缺乏智能化。 知识管理作为知识经济发展的支撑和知识创新的手段，已成为企业和政府关注的焦点，也成为管理学、经济学、信息管理等学科研究的新课题。 知识开始成为企业的关键经济资源，成为主导甚至唯一的竞争优势来源。 以支持知识管理和技术创新为核心的知识型集成信息系统是信息集成系统的发展趋势。 技术架构知识型集成产品设计与制造技术架构主要以知识推理为核心，采用基于CORBA标准的面向对象的集成框架，实现CAD/CAE/CAPP/CAM之间的智能集成，实现CAD/CAE /CAPP/CAM之间高效协作，实现企业利润最优化。 在技​​术架构中（如图2所示），用户界面中有知识访问和订单访问两个模块。 知识访问是领域专家和工程技术人员的访问接口。 通过知识接入，将可能成为知识规则的信息导入到系统中。 订单接入是业务作业进入系统的通道，也是生产规则的前提部分。 CAD/CAE/CAPP/CAM不仅可以物理上分布，而且可以处于完全异构的环境下。 CAD/CAE/CAPP/CAM可以使用CORBA集成标准进行集成。 CORBA将面向对象技术和网络通信技术有机地结合起来，实现分布式环境下的应用集成，使得基于对象的软件在分布式环境下可重用、可移植、可互操作。

作为分布式中介，它隔离了互操作性的两侧。 客户端对象和服务对象只需要遵守IDL接口定义，与具体的编程语言无关。 技术架构语言定义了通用接口，使得客户端对象可以透明地访问远程服务对象。 CORBA标准定义的接口可以在CAD/CAE/CAPP/CAM之间透明调用，从而实现系统集成。 系统中CAD/CAE/CAPP/CAM各部分按照CORBA标准编写接口定义语言。 其中，数据输入和输出应符合STEP规范，并与其他集成技术相连接。 一体化平台架构知识型一体化产品设计制造平台以基础环境（软件、硬件、网络、设备）为支撑，以企业知识库为核心，应用于不同产品系列，具有CAD、CAE、CAPP、以CAM为基础集成产品设计学什么，以“创新原理、创新技术”等知识工程技术为创新工具，综合应用信息技术和先进制造技术，实现产品的快速创新设计。 集成平台的架构如图3所示。系统集成平台以企业知识库为核心，企业知识库的建立就是不断积累、继承和发展企业的知识资源，促进企业知识资源的不断积累、传承和发展。企业的可持续发展。 企业在多年的产品研发、生产、营销等实践活动中积累了大量的知识，在基于知识的集成产品设计与制造平台架构中，这是企业知识库的重要内容，分为五个部分：工具系统类型：针对不同产品的应用系统； 实现不同系列产品的快速开发和创新设计； 2）公共或基础工具系统，如知识抽取工具、描述工具、管理工具、集成工具等，支持企业长期设计/制造过程中产生的大量技术信息和技术数据细化实践活动，不断丰富企业知识库。

知识库的建立和推理机制知识库用于存储CAD/CAE/CAPP/CAM各个系统领域所获得的经验知识以及知识工程师关于加工和应用知识的知识。 基于一阶谓词逻辑，结合关系数据库和逻辑编程，将人工智能思想和方法引入传统数据库领域，建立具有演绎和推理功能的数据库系统。 该数据库系统通过使用谓词逻辑来管理大量的知识。 针对一些集成制造领域数据形式多样、知识不完整的情况，通过建立主动数据库、模糊演绎推理数据库等新型智能数据库来扩展知识库系统。 知识库系统的核心是它的推理机制，它完成对知识的操纵。 推理机根据用户提出的问题集成产品设计学什么，按照一定的推理策略搜索知识库，推理知识库中的相关知识，得到解决问题的结论。 推理策略将基于CAD/CAE/CAPP/CAM数据信息研究，采用正向推理、目标驱动反向推理或两者相结合的混合推理方法。 集成系统优化技术 CAD/CAE/CAPP/CAM集成过程是一个复杂的系统问题。 从某种意义上来说，这是一个优化问题。 流和价值流经过优化配置和优化运行。 基于知识的系统优化方法如图4所示。 集成系统优化模型 基于知识的CAD/CAE/CAPP/CAM集成在解决系统优化问题时将具有智能化的特点，主要体现在（1）优化具有自学习和自动优化的流程； （2）用于系统优化（3）可以在历史数据的基础上挖掘适合系统优化的新知识； （4）某些算法（如遗传算法）对于系统优化是可行的，不能被其他算法替代； （5）一些复杂问题（如集成过程中的资源优化、各环节功能优化、各环节协同工作、系统功能优化等）有望得到圆满解决； （6）在解决非确定性问题方面具有优势； （7）集成系统的自适应能力将进一步提高； (8)界面将真正智能化。

子系统知识传递推理机制在子系统知识传递中建立推理机，主要包括调度器、执行器和一致性协调器三部分。 调度器控制整个推理过程，使推理能够按照一定的流程进行； 执行器执行调度器选择的动作，并负责读取知识库中的知识和全局黑板中的信息； 一致性协调器保持推理中间结果的一致性，主要用于逆向推理。 推理机根据不同的知识表示采用不同的控制策略。 我们这里实现的是基于规则集的知识表示。 基于这种知识表示的推理机采用“识别-动作”的方式来循环执行规则。 智能CAD/CAE/CAPP/CAM集成系统中的大量知识包括事实和规则。 一般浅层知识只代表客观事物的表象及其与结论的关系，而不能反映事物的本质。 涉及领域原理和模型的深入知识，体现了事物的本质、因果关系的内涵和基础知识等。对于CAD/CAE/CAPP/CAM中较复杂的问题，可以借助帮助提高解决问题的能力。的深入知识。 能力和敏感性。 为了获得这些知识，重点研究知识细化，找出初始知识库中的问题（局部或全局），并确定知识细化的方向。 通过一些典型数据和相关知识，采用启发式方法获取通用和具体的系统集成知识和元知识，从而实现知识库的动态构建和知识库中规则的动态添加和修改； 同时，对于知识库的内部验证也应该进行动态测试，以确保知识库消除冗余和不一致。

特别是对于非确定性知识，需要使用相应的算法来控制一致性检查； 知识的获取不能仅限于最初的收集，更进一步，必须对所获取的知识进行整理，使所获取的知识具有完整性、正确性、合理性的要求。 资源优化的目标是利用动态资源优化技术，合理利用集成系统的资源，使系统运行在最佳状态。 在智能CAD/CAE/CAPP/CAM集成中，资源共享是其特点之一。 而且，在智能CAD/CAE/CAPP/CAM集成中，资源的分配和利用是动态的，资源本身也在不断变化。 因此，资源的动态特性、资源的共享以及资源的动态配置，必然会导致分布式环境下资源利用的冲突。 如何解决这一矛盾，使系统优化运行，就是使系统稳定、高效、优化。 的关键。 集成过程的智能规划和控制 基于PDM的集成过程没有实现整个系统的智能规划和控制。 基于知识的集成将努力使集成过程智能化规划和控制。 智能规划是利用知识工程的技术对系统进行优化规划，以提高集成过程的效率，而智能控制则是保证系统集成过程是最优的，即使质量是最好的。 该技术的解决方案将使系统集成过程既及时又可靠。 知识管理流程 在基于知识的CAX集成平台中，知识管理流程是一个循环渐进的过程，如图5所示，两种典型的知识管理循环流程分别对应显性知识和隐性知识。

图的中间部分是隐性知识和显性知识管理的共同部分。 基于知识的CAX集成平台中的知识管理流程是基于基于经验的隐性知识。 获得信息后，将信息智能化，进而将知识数字化。 后续的管理流程与显性知识管理相同。 对于可排序和存储的显性知识，获取后经过描述、加工和整理，以易于交流和传播的方式吸收到企业知识库中，并与其他相关知识库和数据库建立链接，从而使提供集成平台中的应用成为可能。 显性知识管理的目的是使现有知识通过廉价的知识重用为企业创造价值，并可能创造出新的知识，为整个知识管理周期提供经济和智力动力。 知识管理策略 知识管理策略 根据不同单位系统的性质和知识的特点，知识管理自然应该采取不同的策略。 根据知识的特点表情包设计，知识管理策略可分为显性策略和隐性策略。 显性知识的显性策略是指将显性知识处理并存储在数据库中，并进行重用。 对于隐性知识，由于它与经验等不易加工和组织的因素密切相关，而且往往与特定个体密切相关，因此应采用隐性策略。 即强调通过与知识创造者的直接接触和交流，实现知识的学习和共享。 该策略中知识管理的目的是使隐性知识显性化。 显性知识管理策略采用知识数字化的方法：知识被创造出来后，通过数字化而独立于其创造者； 知识主要通过间接方式传播和再利用； 大规模的知识复用成为可能，从而提高产品设计和开发能力吉祥物，产生可观的直接和间接经济效益。

分析了知识管理与CAD/CAE/CAPP/CAM集成的关系，重点研究了基于知识的CAD/CAE/CAPP/CAM集成的技术架构和集成平台架构； /CAE/CAPP/CAM集成关键技术，以及基于知识的CAD/CAE/CAPP/CAM集成系统中的知识管理策略：隐性知识管理策略和显性知识管理策略。 参考文献：[1]约瑟夫制造企业产品数据管理[M]． 北京：机械工业出版社，2000。敏捷企业产品数据管理系统研究[J]． 计算机集成制造系统—CIMS，2001，(5)：32 基于知识的并行设计智能支持系统［J］． 计算机集成制造系统—CIMS，2000，(10)：35 38．［4］Applehans． 知识管理：网络应用实践指南［M］． 北京：清华大学出版社，2000．[5]JERRY Honeycutt微软知识管理战略[M]． 北京：清华大学出版社，2001。