面向机械产品设计的知识服务关键技术研究

【摘要】近年来,随着国际经济环境的持续低迷与动荡以及经济全球化进一步加深,中国制造企业正面临着制造产业业务流失、制造行业利润持续走低的困境。对于中国制造企业来说,加大研发力度,提升产品设计创新能力,增强核心竞争力,是摆脱这一困境的唯一出路。产品设计是一个知识积累、复用的螺旋上升过程。由于产品设计过程中知识获取困难、设计人员知识应用效率低下以及产品设计知识库维护尚存不足等因素,影响了企业中知识的复用,阻碍了企业设计能力的提升。因此,本文对面向产品设计的知识服务体系构架及其知识集成、知识整合以及知识推送三个关键技术开展了研究,以提高设计人员知识复用的效率,提升产品设计创新能力,增强核心竞争力,促进我国制造业的结构化转型,向价值链的高端环节延伸。针对设计人员知识需求的特点以及企业数据与知识管理的现状,在传统知识获取服务模式的基础上扩展了知识应用服务模式,建立了涵盖知识资源层、知识组织层、知识供应层和设计执行层四个层次的知识服务体系架构,形成了从离散知识组织到主动知识供应的知识服务过程,通过知识集成、知识整合和知识推送三种手段达到降低知识应用难度、提高知识检索效率以及改善知识获取方式的目的,为提高知识复用效率奠定了理论基础。针对传统基于知识工程的工具构建方法在通用性、易用性方面存在不足,难以满足知识集成工作要求的问题,研究了以产品设计向导作为知识集成的载体、基于产品设计向导构建方法的知识集成模式。首先,根据产品变型设计的特点,建立了变型设计产品层次结构模型、对产品设计知识进行了分类、定义了设计元素间的知识约束关系,提出了基于知识约束的设计活动过程动态规划方法,构建了产品设计向导模型,提出了产品设计向导快速构建过程,为企业产品设计集成工作提供了系统的方法与技术支撑。然后,基于该方法设计并开发了基于图形用户界面的产品设计向导快速开发平台,为企业提供了一种便捷、易用的知识集成辅助工具,提高了企业知识集成工作的效率与质量。针对知识服务系统中装配体模型检索困难的问题,建立了基于语义标注方法的装配体模型知识整合框架。以标准语义结构作为装配体模型高层语义信息与低层几何信息间“语义鸿沟”的桥梁,提出了基于标准语义结构的装配体语义自动标注方法,提高了语义标注的效率以及确保了语义标注的统一性,实现了装配体模型的整合。而后,针对空间结构对于装配体模型工程语义的重要影响，提出了基于空间结构的装配体模型相似评价方法,扩展了标准语义结构的可选择范围,提升了装配体语义自动标注方法的适应性。为了提高知识推送的准确性,基于设计任务多样性以及设计人员知识需求个性化、动态化的特征,构建了包含用户轮廓和任务轮廓的知识需求模型。提出基于知识复用行为与记忆-遗忘模型的知识需求获取与演化更新方法,实现了对于设计人员知识需求的自动获取与动态更新,避免传统手工设置方法的主观性强、效率低以及无法跟踪设计人员知识需求动态变化的问题,提高了知识需求获取的效率及准确性。设计了基于用户轮廓和任务轮廓的知识推送引擎,实现了面向设计人员的个性化知识推送。最后,在知识服务体系架构及其关键技术研究的基础上,建立了知识服务系统的业务流程模型,基于山东山大华天软件有限公司的可定制产品全生命周期管理平台设计开发了面向机械产品设计的知识服务原型系统,并对系统进行了应用验证。
【作者】伍英杰；
【导师】高琦；
【作者基本信息】山东大学，机械工程，2014，博士
【关键词】产品设计；知识服务；知识整合；知识集成；知识需求获取；

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