產(chǎn)品結構的日益復雜化，功能的日益集成化促使了知識比重在新產(chǎn)品開發(fā)過程中的提高。面對激烈的市場競爭和產(chǎn)品設計開發(fā)要求的提高，以最快的速度將所需新知識融入新產(chǎn)品中已是各企業(yè)競爭成敗的關鍵。設計的成功與否主要是由其所需知識決定的，特別是新知識的含量。
基于知識的機械產(chǎn)品開發(fā)的集成信息系統(tǒng)，是以支持知識管理及技術創(chuàng)新作為核心，是整個信息集成系統(tǒng)當前及今后的發(fā)展趨勢。雖然當前不少機械企業(yè)都已開始進行CAX系統(tǒng)的實施和應用，但這些機械產(chǎn)品的開發(fā)集成系統(tǒng)的知識集成仍相當缺乏，也缺少相關知識管理系統(tǒng)的支持。因此，有必要就其相關內(nèi)容進行相應的研究。
一、CAX集成信息
在機械產(chǎn)品的開發(fā)過程中，通過CAX分系統(tǒng)得出了組成產(chǎn)品零部件的主物料楣關的信息，此信息直接注明了零部件的相關物理特征，例如，零部件標號、名稱、重量、單位等，此外，還產(chǎn)生了產(chǎn)品設計物料清單的相關內(nèi)容，以及零件工藝路線、工序工步等相關信息。對于任一具體的機械零部件甚至整件，其都具有一些同CAD/CAPP/CAE等模型相對應的共同屬性，并可抽象出新的CAD/CAPP/CAE模型的實體，具體的零部件或整件均繼承了其所有的屬性。所以，可將已有CAD/CAPP/CAE各分系統(tǒng)數(shù)據(jù)的模式進行相應的集成，使其形成一個整體模式。以下就CAX集成信息的主要內(nèi)容進行介紹：
1.CAX集成信息的描述
CAX集成系統(tǒng)是集成的平臺及其框架，管理企業(yè)中同產(chǎn)品相關的所有信息和同產(chǎn)品相關的所有過程都同其密切相關，如何將此類信息進行有效的組織以便對產(chǎn)品的開發(fā)集成技術的主要內(nèi)容進行研究和查看。總體來看，機械產(chǎn)品的設計開發(fā)過程中，相關的數(shù)據(jù)管理信息可分為以下三個部分：
1)產(chǎn)品的信息。主要是指對產(chǎn)品的結構、設計信息以及相關文檔的描述，包括了零件的分類信息、管理信息、BOM信息以及更改單、審批結果。
2)過程控制的信息。主要包括了需求的定義、相關技術要求、應用系統(tǒng)輸出的信息以及工藝制造信息等。
3)組織緒構的信息。指的是對于產(chǎn)品整個開發(fā)過程中所參與的工作組、角色以及工作人員組織結構以及權限的相關描述。
2.CAX集成信息的組織
信息的一個重要的有效組織手段之一是根據(jù)對象的管理機制進行產(chǎn)品結構信息樹的建立。機械產(chǎn)品進行開發(fā)的過程中，采用產(chǎn)品層層分解的方式對數(shù)據(jù)模型進行組織。層層間形成了類屬或聚合的關系，并最終建立了一個基于產(chǎn)品結構樹的產(chǎn)品結構信息樹。此結構提供了一種單一形式的產(chǎn)品數(shù)據(jù)源，為所有數(shù)據(jù)的一致性以及共享性都打下了基礎。如下圖1的機械產(chǎn)品結構信息樹。
圖1 機械產(chǎn)品結構信息樹
整個機械產(chǎn)品結構信息樹除了根節(jié)點之外，均為對相應數(shù)據(jù)庫中所獨立存在的零部件的引用，僅有零部件一個存儲實例在數(shù)據(jù)庫中，而對此例的修改將會導致所有對此零部件進行引用的所有結構的聯(lián)動修改，此聯(lián)動修改對產(chǎn)品結構樹的及時更新產(chǎn)生了極大地維護作用，確保了信息樹相關數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)一性。
此產(chǎn)品信息結構樹的建立原則為“引用”。若尚不存在所需建立零部件的引用關系時，應先進行此零部件的創(chuàng)建，然后在通過引用關系來進行使用。因此，需進行相應子裝配體和零件的組織，以便于查詢。下圖2為基于零部件單位的數(shù)據(jù)組織形式。
圖2 機械零件及其關聯(lián)屬性引用模型
二、集成產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的結構
本文基于關系型數(shù)據(jù)庫的基礎上，在結合面向?qū)ο髮臃�，先進行面向?qū)ο髷?shù)據(jù)結構的建立，然后將對象分別映射至關系數(shù)據(jù)庫的表格中，使CAX系統(tǒng)間的信息傳遞能夠以集成平臺為基礎來進行，不必直接進行信息傳遞。
1.UML對象模型
為實現(xiàn)機械產(chǎn)品集成開發(fā)系統(tǒng)中產(chǎn)品數(shù)據(jù)的有效管理，采用面向?qū)ο蠓▽Ξa(chǎn)品信息進行了描述，對產(chǎn)品類、零部件類、視圖類、工作組類以及人員類進行了相應的定義，通過類層次性結構對產(chǎn)品信息進行了表達，并采用了建模語言UML的類圖對數(shù)據(jù)結構進行了設計。通過產(chǎn)品及零部件類的描述，可獲得產(chǎn)品的大概信息，視圖對象類則對面向產(chǎn)品開發(fā)的不同的階段進行了描述。
2.對象映射
對照關系可實現(xiàn)對任意復雜機械產(chǎn)品零部件的對應關系進行描述，數(shù)據(jù)庫的存儲可通過E2R語義建模方法進行描述。新產(chǎn)品的設計其實就是一個反復的過程，產(chǎn)品設計的過程也是一個探索前進的過程。若要廢棄某種設計，只需將相應引用關系進行切斷即可，此設計實例仍保存在數(shù)據(jù)庫中，若需重新使用時，只需重建其引用關系即可。
三、基于知識的機械產(chǎn)品開發(fā)集成體系的框架
1.體系描述
基于知識的機械產(chǎn)品開發(fā)集成體系的基本集成框架為產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，同耐還融入了知識管理的相關理念，結合了機械產(chǎn)品設計的實例及其規(guī)則推理，將知識庫及產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫的設計作為核心，人人交互式設計作為基礎，實現(xiàn)了基于知識庫管理的智能工具的集成化。此體系主要包含了設計知識管理系統(tǒng)以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理兩大系統(tǒng)，見下圖3。
圖3 基于知識的機械產(chǎn)品開發(fā)集成體系的框架
基于知識的機械產(chǎn)品開發(fā)集成體系為產(chǎn)品的開發(fā)提供了軟件平臺為基礎、應用軟件系統(tǒng)為核心、服務支持為保障的環(huán)境以及實時信息和決策的支持，實現(xiàn)了高效快速的智能管理。此系統(tǒng)主要是由CAD/CAE/CAPP/CAM系統(tǒng)進行大量產(chǎn)品相關生產(chǎn)信息的提供，然后通過管理系統(tǒng)中的知識數(shù)據(jù)庫、聯(lián)機分析處理及智能推理等系統(tǒng)進行相關數(shù)據(jù)和知識的處理，并通過決策支持系統(tǒng)進行準確和及時的響應。
2.技術體系的結構
基于知識的機械產(chǎn)品開發(fā)集成體系不僅僅在PDM中引入設計知識管理系統(tǒng)這么簡單，其為PDM系統(tǒng)和KMS的一個融合體，是智能技術和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的一個有機結合體。
基于知識的推理作為此體系結構的核心，其還包括了知識獲取模塊、知識庫以及推理機。知識獲取模塊主要負責信息的篩選及其處理，通過數(shù)據(jù)挖掘算法進行大量信息的分析，以得到知識規(guī)則，然后將總結的知識存到知識庫里。知識的表示可為產(chǎn)生式規(guī)則，也可使用框架結構或語義網(wǎng)絡。相應的知識存儲方式會由于知識表示的不同而出現(xiàn)不同，但其最終都是通過一個知識庫的形式而存在的。形成知識庫之后，如何以現(xiàn)有知識及條件推出有意義的結果，還需通過推理機的選揮作用。推理機即推理策略的實現(xiàn)方法，知識推理過程中，較為重要搜索策略的選擇以及推理模型的建立都處于推理機的負責范疇之內(nèi)。
基于知識的機械產(chǎn)品開發(fā)集成系統(tǒng)通過基礎環(huán)境的支持，將企業(yè)知識庫作為中心，不同的產(chǎn)品作為應用的對象，CAD、CAE、CAPP以及CAM作為基礎，創(chuàng)新原理和技術等工程技術作為其創(chuàng)新的手段，通過信息技術、制造技術的綜合應用，實現(xiàn)了機械產(chǎn)品的設計的創(chuàng)新性和快捷性。
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本文標題：試論基于知識的機械產(chǎn)品開發(fā)集成技術問題
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