CN105205190A - 一种复杂产品设计的本体构建方法 - Google Patents
一种复杂产品设计的本体构建方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105205190A CN105205190A CN201410255795.0A CN201410255795A CN105205190A CN 105205190 A CN105205190 A CN 105205190A CN 201410255795 A CN201410255795 A CN 201410255795A CN 105205190 A CN105205190 A CN 105205190A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- design
- knowledge
- product
- complex product
- class
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种面向复杂产品设计的本体构建方法。该方法包括:对设计所需知识的需求进行分析并确定本体的使用对象、应用背景及实现功能;根据需求同时结合功能-行为-结构对复杂产品设计知识进行分类;建立产品设计本体构建的语义关系框架,确定复杂产品设计中的语义关系,该语义框架指顶层本体SUMO中关系及根据产品特点自定义的关系;对概念本体和设计本体分别进行UML建模;进行复杂产品概念本体和设计本体的构建;运用本体检验与评价的方法,对本体进行修改或完善。本发明公开实现了复杂产品设计领域本体的构建,为设计知识的共享与重用提供支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种本体构建方法,特别是一种面向复杂产品设计的本体构建方法。
背景技术
复杂产品设计是一项多层次、多阶段、分步骤的需要经过反复迭代,涉及行业标准、设计公式、设计图片、设计经验取值、设计流程等多类型知识的复杂活动,包含大量设计任务,需要多主体协同完成。复杂产品设计对设计人员的要求极高,同时对行业标准和以往设计经验依赖较大。因此,对已有的产品设计、行业标准等通用类知识进行组织存储,发掘专家头脑中的设计经验知识并将其表示出来,以便后续设计的共享与重用,将会对设计者进行产品设计活动有很大的帮助。
“本体是概念化的明确的规范说明”其基本元素包括:概念、属性、关系、函数、公理、实例。由于本体具有术语概念统一、语义关系表达明确等特点,近年来在产品设计知识的表示、共享及重用中得到广泛应用,不仅能够形式化地定义产品设计领域知识,而且对产品设计过程中产品功能、行为的语义关系等关键设计知识能充分表达,从而实现设计知识的有效共享。
国内外已有的面向产品设计的本体构建方法可总结为:基于FBS功能-行为-结构及其扩展或改进形式的表达、基于BDE模型的表达、基于产品设计生命周期的表达、以及基于产品自身特点的表达四大类。其中,基于FBS模型的表达方法,由于其理论基础坚实,能很好揭示产品设计中的内部关系而被广泛使用,也有许多学者根据描述对象自身特点对FBS进行改进和扩充。然而,在实际应用中仍然存在知识表示不具有规范性,知识表达不充分,理论构想与实际实现脱节,描述的知识无法为知识共享与重用提供有效的支持等不足。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种面向复杂产品设计的本体构建方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:一种面向复杂产品设计的本体构建方法,步骤如下:
步骤1、确定本体面向的使用对象、构建分类、应用背景和实现功能这些要素及本体中需要表达的知识;
步骤2、结合功能-行为-结构对复杂产品设计知识进行分类;
步骤3、利用顶层本体SUMO中的关系结合复杂产品特点自定义的相关关系,确定本体中的数据属性和对象属性;
步骤4、基于FBS模型进行概念本体和设计本体的建模;
步骤5、利用protégé工具实现概念本体的构建,实现结构知识、实例知识在本体中的表达;
步骤6、利用protégé工具实现设计本体的构建,实现设计流程、设计经验、设计实例在本体中的表达;
步骤7、对复杂产品设计领域本体进行检验与评价,并根据结果对本体进行修正和完善。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:(1)基于顶层本体SUMO实现语义框架确定及基于FBS模型进行本体构建,使设计知识的表示更具有规范性;(2)充分分析复杂产品设计流程及专家需求并提供丰富语义关系,能保证设计知识的充分表达;(3)充分结合已有研究并在实际中探索并总结出方案,结果贴近实际;(4)完整的设计知识领域本体的构建为设计知识的共享与重用提供有效的支持。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明的基于FBS模型的面向复杂产品设计的本体构建和本体推理方法流程图。
图2是身管概念本体的建模图。
图3是身管设计本体的建模图。
图4是身管父子类图。
图5是身管属性图。
图6是身管设计本体的类图。
图7是身管设计本体的对象属性和数据属性图。
图8是身管设计本体的属性图。
具体实施方式
结合图1,本发明的一种面向复杂产品设计的本体构建方法,步骤如下:
步骤1、确定本体面向的使用对象、构建分类、应用背景和实现功能这些要素及本体中需要表达的知识;具体步骤如下:
首先确定本体的需求用户为某特定复杂产品领域的设计人员,例如汽车设计人员;其次确定本体的应用背景为某特定复杂产品领域,例如汽车设计领域。
然后确定实现功能在本体中的体现为材料选择功能、子部件类型选择功能、设计文本指导功能、设计流程参考功能和设计参数取值选择功能,其中材料选择功能具体是提供产品所使用的各类材料信息;子部件类型选择功能具体是提供产品所使用各类子部件类型;设计文本指导功能具体是提供设计中可参考文件,包括文档、图片、视频、公式;
最后确定本体需要表达的知识为产品属性、特点、产品设计流程、设计规则、设计实例。
步骤2、结合功能-行为-结构对复杂产品设计知识进行分类;具体步骤如下:
步骤2-1、对复杂产品设计中的具体活动及涉及的知识进行分析,得到涉及产品的材料、功用、设计标准、设计步骤、质量管理、具体应用背景知识;
步骤2-2、利用FBS模型对步骤2-1得到的知识进行分类,所述FBS模型从功能、行为、结构三方面进行分类,具体为:
表1设计知识的分类
步骤3、利用顶层本体SUMO中的关系结合复杂产品特点自定义的相关关系,确定本体中的数据属性和对象属性;
步骤3-1、选取顶层本体SUMO来规范产品设计中的语义关系,并分析SUMO中概念及关系的表述;
步骤3-2、根据步骤3-1,结合复杂产品设计的要求,确定产品设计本体构中属性的命名和定义,确定复杂产品设计本体的语义关系框架,所述语义关系框架指产品设计中所存在的语义关系和逻辑关系;
步骤3-3、根据步骤3-2中的命名规范及语义关系框架,最终确定复杂产品设计中的对象属性,该对象属性包括等级关系和非等级关系。确定等级关系中的种属关系subClassOf,整体部件关系hasPart和isPartOf,contains和properPart;确定非等级关系包括物理位置关系、分类关系、材料属性关系、设计指导关系、过程关系。具体如表2所示;
表2部分对象属性
步骤3-4、确定产品设计中的数据属性,包括文本说明、图片说明、公式说明、材料属性、取值限制,所述文本说明包括英文术语、优缺点、定义、原理、作用、用途、解释,图片说明包括原理图图片ID、结构图图片ID、3D设计模型图片ID,公式说明包括公式编号/说明/名称、单位名称/符号、物理参数符号,材料属性包括材料、材料属性,取值限制包括大于小于、有取值、若干取值选择。具体如表3所示:
表3数据属性
步骤4、基于FBS模型进行概念本体和设计本体的建模;
步骤4-1、确定概念本体对应FBS模型,包括结构模型、行为模型和功能模型,上述模型包括:描述性知识、设计实例知识、设计指导知识、判断性知识、过程性知识、计算性知识和手册性知识;
步骤4-2、对概念本体进行建模,概念本体包括复杂产品设计领域的分类,部件组成,具体实例以及具体描述知识四块内容;所述具体描述知识包括定义、优缺点、原理、作用、经验、用途、限制类;
步骤4-3、对设计本体进行建模,设计本体包括设计任务的确定和细分、设计指导类知识的表示、具体设计过程的确定和细分表示、输出结果表示四块内容,其中设计指导类知识包括设计指标、设计要求、设计注意事项,具体设计过程的确定和细分包括输入参数、输出参数、设计公式、设计图片、参与人员、使用工具这些属性。
步骤5、利用protégé工具实现概念本体的构建,实现结构知识、实例知识在本体中的表达;
步骤5-1、确定需要描述的产品部件及其子部件,具体方法为:将具体的组成部件和其所属部件作为并列类进行组织,两者之间用“整体-部分”对象关系进行连接,其中使用“整体-部分”关系时,需注意AllValuesFrom和SomeValuesFrom的区别;
步骤5-2、确定部件的分类知识,具体方法为:将部件的分类知识作为类与子类进行构建,将不同的分类标准则作为对象属性建立部件和具体类型部件之间的关系进行添加;
步骤5-3、添加部件的数据属性及属性值,部件的数据属性包括定义、作用、原理、限制、优缺点、用途;
步骤5-4、完善部件实例,具体为:在每个部件和子部件下添加具体实例。
步骤6、利用protégé工具实现设计本体的构建,实现设计流程、设计经验、设计实例在本体中的表达;
步骤6-1、确定总体设计任务类知识,所述总体设计任务类知识是产品设计主要需要完成的工作和达到的目标,是整个设计流程的驱动,具体方法为:构建设计任务的大类和具体子任务的子类,并和部件以“hasDesignTask”连接;
步骤6-2、确定文本性的设计指导经验类知识,所述设计指导类知识是总体设计任务驱动下的具体指导,文本性的设计经验包括设计注意事项、设计原则、设计要求、设计调整这些能以文本性的形式展现的设计知识,具体方法为:新建具体设计原则、设计要求类,添加“hasExperience”数据属性并添加具体的属性内容,通过对象属性和对应的部件类进行连接;
步骤6-3、确定设计参数与公式类构建知识,具体方法为:构建公式的大类,添加公式的属性;
步骤6-4、确定设计图片类知识,所述产品设计中的设计图片包括三维设计图、部件或整体的实例图、用于说明操作方式的原理图、位置关系的结构图、解释设计流程的流程图五类;具体方法为:将各种类型的图片ID作为类或者实例的数据属性添加,图片则存储于数据库中;
步骤6-5、确定设计流程和流程中涉及的参数限制类知识,具体方法为:构建部件设计流程大类,将之与部件以“hasDesignProcess”连接,将具体设计流程作为设计流程类的子类添加,用时间关系属性表示设计流程的前后关系,在设计流程子类上添加流程解释、经验、使用的工具、涉及的公式图片及得到的结果这些数据属性;构建设计参数大类,具体参数作为子类添加,并通过“hasInputParameter”和“hasOutPutParameter”的对象属性和设计流程类进行连接,对具体参数进行属性值、取值上限、取值下限、取值选择这些数据属性的限制。
步骤7、对复杂产品设计领域本体进行检验与评价,并根据结果对本体进行修正和完善。
步骤7-1、对本体进行完整性和一致性检验,所述完整性检验主要检验的是实例的完整性。如子部件下的具体实例不是任何父部件下实例的子部件,则说明父部件的实例添加未完整,或子部件的实例添加有误;所述一致性检验主要检验的是关系的一致性。如组成关系“hasPart”和“isPartOf”的检验,由于“hasPart”定义的属性特征为传递性,且“hasPart”和“isPartOf”为互逆关系,利用protégé自带的racer推理机帮助完善本体的关系定义;在完善关系定义的基础上检验关系定义是否与现实有不一致性或出现逻辑混乱。
步骤7-2、在7-1检验的基础上对本体从结构层、功能层、应用层三个层面展开进行本体的评价。结构层:本体概念的完整性、正确性、层次清晰性;本体概念关系的适用性,关系定义的完整性与正确性;设计实例的完整性,功能性。功能层:本体是否能实现预先设计的功能,对预先分类的知识是否能够清晰地表达;应用层:应用层主要是针对使用对象而言的可用性,如本体结构是否清晰易理解;是否有本体使用手册帮助设计人员使用;是否有基于本体的更直观的应用系统的推送,在每个设计流程中为设计者推送相关经验知识。
下面结合实例对本发明做进一步详细的描述:
研究目标:身管设计领域本体构建
数据说明:身管为自行火炮中的重要部件,身管设计领域本体的构建的知识来源主要有领域内经典教科书、机械设计手册、特定术语的文献、《英汉兵器大词典》及专家经验知识等。
命名规范说明:本体中类的命名主要参照书本及文献上的专业术语;实例以XX式XXmm的XX炮的身管的XX子部件为命名标准,当涉及首字母为数字时在前面加上下划线;属性的命名以SUMO顶层本体的复用和自行定义结合,表达英文为主,翻译自《英汉兵器大词典》,表达规范为首字母小写其次单词首字母大写。
步骤1,获取与分析身管设计领域专家的需求,具体为:
1)为实现身管设计领域本体的构建和设计知识的共享,首先需要明确相关重要因素,主要有:
身管设计领域本体的需求用户:身管设计人员;
身管设计领域本体实现的功能:身管设计领域相关基本知识的查询支撑,设计流程、设计标准、以往设计经验等在应用系统中的推送支撑和语义查询支撑;
身管设计领域本体的分类:表达基本属性、特点等结构类知识的概念本体;表达身管设计流程、设计规则、设计实例等的设计本体。概念本体是设计本体的根本和支撑,设计本体是产品设计领域本体的核心,对设计者在设计过程中的帮助最为直观。
身管设计功能在本体中的体现:身管材料选择、身管子部件类型选择、身管设计文本指导、设计流程、设计参数取值选择等。
2)选取身管设计人员中资历较深的专家,鼓励并引导其提出需求,并对其需求进行分析得出本体中需要描述的知识。具体如表4所示。
表4设计专家需求分析
步骤2,分析身管设计活动包含的内容与涉及知识的特点,根据专家需求结合功能-行为-结构对身管设计知识进行分类,将身管设计知识分为描述性知识(定义、作用、原理、优缺点、结构、结构图片等)、实例知识(部件实例、部件设计实例、实例图片等)、设计指导知识(设计任务、设计注意事项、设计原理等)、判断性知识(因果或条件关系等)、过程性知识(具体过程及过程中涉及的参数等)、计算性知识(设计过程中的设计公式等)和手册性知识(设计经验取值、行业标准等)。
步骤3,基于顶层本体SUMO确定身管设计领域本体中的语义关系,具体为:
1)对SUMO顶层本体进行分析,SUMO是由IEEE标准上层知识本体工作小组所构建,具有丰富的语义关系,全面的公理定义,清晰的逻辑框架。SUMO由11个子部分组成,分别为:基础本体、结构本体、集合论、数值函数、算法函数、时间关系理论、整体/部分关系公理、洞理论、图形理论、相关单位系统理论、过程体系与公理、对象体系与公理、属性体系与公理。对这11个部分进行深入理解和分析。
2)结合SUMO和身管设计需表达的语义关系,确定身管设计领域本体中的对象属性,如表5所示。
表5身管本体中的对象属性
3)结合SUMO和身管设计需表达的语义关系,确定身管设计领域本体中的数据属性,如表6所示。
表6身管本体中的数据属性
步骤4,基于FBS模型进行概念本体和设计本体的建模,具体如下:
1)基于FBS模型进行身管设计分析:身管为炮身的重要组成部分。身管的功能为发射时赋予弹丸初速和射向;要实现此功能,身管的行为是使弹丸速度在其中从0m/s加速到标准的弹丸初速,并为弹丸提供精确的射向;为实现此行为,需要身管的结构去支撑,身管必须是具有一定长度的管状件,必须要有合适的材质和厚度的材料,必须包括药室、坡膛和导向部等部件。
2)身管概念本体的建模,由分类、组成、文本描述和实例组成,如图2所示。
3)身管设计本体的建模,由设计任务、设计指导、设计图片、设计流程及参数、设计实例等组成,如图3所示。
步骤5,实现身管设计领域概念本体的构建,具体如下:
1)身管中的分类知识作为本体中的类与子类进行构建,而不同的分类标准则作为对象属性建立子本体和具体类型之间的关系。身管的分类层次关系如图4所示。
身管按其结构和应力状态分,可分为单筒身管、可分解身管、增强身管、复合材料身管、多药室身管、组合式变口径身管、辅助装药身管,按炮膛结构分可分为滑膛身管和线膛身管。
添加“身管”大类及“单筒身管”、“可分解身管”等子类。添加对象属性“byBoreStructure”、“byTubeStructure”,并用于连接身管及其具体的类型。此外,如具体类型还有具体的分类,可进一步添加。如可分解身管可进一步分为带被筒的单管、活动衬管、活动身管、短衬管几种类型。需要注意的是分类的对象属性应添加在具体类型的身管上,对对象属性的限制为AllValuesFrom。
2)身管中具体的组成部件和其所属部件作为并列类进行组织。而两者之间用整体-部分对象关系进行连接。不同类型的部件包含的子部件不尽相同,在父位类上添加的子部件则以最主流类型的子部件为准。对不需要详细说明的子部件,可通过“isConsistOf”数据属性来添加具体的子部件。
身管的子部件包括炮膛和膛线。炮膛又名内膛,可进一步分为药室和坡膛。膛线可进一步分为阳线、明线、膛线导转侧。
分别建立这些子部件的类,并和“身管”类并列组织。“身管”和“炮膛”、“膛线”以“hasPart”的对象属性连接,连接的限制为SomeValuesFrom。相反地,在子部件上以“isPartOf”的对象属性和“身管”连接,限制为AllValuesFrom。此外,进一步添加“炮膛”和“内膛”的等同关系,添加“炮膛”、“膛线”的组成关系。特殊的是,膛线的组成关系需要添加的是“contains”和“properPart”的一组组成关系,由于阳线、明线等本无异,但在身管中位置不一而拆分为两种名字来区分。
3)身管结构知识中含有大量作用、原理、定义、限制、优缺点、用途等描述类知识,这些知识作为类或实例的数据属性添加具体的属性值。
如需描述“身管”的定义,在身管的类上添加事先定义好的“hasDefinition”数据属性,并在hasValue中输入具体的作用“身管为炮身的主要组成部分,发射时赋予弹丸初速和射向的管状件”。其他原理、
4)添加完善实例,并通过实例检查本体的正确性和完整性
在每个部件和子部件下添加具体的实例。通过实例检查本体构建的完整性。如单筒身管的实例有56式152mm榴弹炮的身管、56式85mm加农炮的身管、59式100mm高射炮的身管等。
步骤6,对身管设计领域设计本体进行构建,具体如下:
1)确定与添加设计本体中的类
身管设计领域设计本体的主要类有:身管、材料、身管设计任务、身管设计注意事项、身管技术指标、身管寿命影响因素、单筒身管设计流程、单筒身管设计流程参数等。其中最重要的为设计流程和设计参数类。身管设计本体的类如图6、图7所示。
2)对属性与属性侧面进行确定与添加
身管设计领域设计本体中主要的数据属性和对象属性如图7所示。对象属性主要有表明流程先后关系的justEarlierThan和justLaterThan,表明部件和具体文本说明连接的hasDesignTip、hasDesignProcess等。表明参数类取值相关关系的hasSameValue、valueGreaterThan等。
数据属性主要有材料的相关属性、身管的重要参数(初速、口径、弹丸重量等)、参数取值区间限制、相关图片、公式等。
此外,添加属性的侧面。如对象属性的逆属性、属性特点(对称型、自反型等)、定义域、值域、数据属性的定义域、数据类型和值域。身管部分属性的侧面如表7所示。
表7身管部分属性的侧面
3)对具体的对象属性与数据属性值进行添加
如在单筒身管设计流程中,设计步骤为:结合内外弹道进行身管内膛结构设计、确定和绘制身管的理论强度曲线、绘制高低温压力曲线、根据强度要求设计身管外形等。由于本体本身无法表达先后关系,需要添加表达先后关系的对象属性,如添加“绘制高低温压力曲线”的紧前步骤为“结合内外弹道进行身管内膛结构设计”。此外添加输入输出参数的对象属性,如添加hasInputParameter“弹丸重量q”,添加具体的图片ID和公式ID。具体如图8所示。
4)对身管设计实例进行添加
具体设计实例在具体类别的部件下面添加。如56式85mm加农炮的身管的设计实例,添加其与炮尾连接方式为连接筒连接,使用材料为PCrNi_1Mo,药室类型为药筒分装式药室,初速为793m/s、口径为86mm、弹丸重量为9.54kg等设计因素。身管设计实例的添加不仅使得身管设计本体实现设计实例的结构化添加,同时使设计者基于以往的设计实例实现材料选择、连接设计、子部件类型选择等重要设计因素。身管设计实例具体内容如表8所示。
表8身管设计实例
步骤7,对身管产品设计领域本体进行检验与评价
1)对身管设计领域本体进行实例的完整性和关系的一致性检验:
如身管具体子部件的实例“XX型身管的XX型号的XX部件”的父部件“XX型身管”是否为身管的实例?若不是,则说明身管的实例添加未完整,或其子部件的实例添加有误;
如组成关系hasPart和isPartOf的检验,由于hasPart定义的属性特征为传递性,且hasPart和isPartOf为互逆关系,利用protégé自带的racer推理机帮助完善本体的关系定义,在完善关系定义的基础上检验关系定义是否与现实有不一致性或出现逻辑混乱。
2)对身管设计领域本体从结构层、功能层、应用层三个层面展开进行评价。在结构层上对概念的完整性、正确性、层次清晰性,关系的适用性、完整性与正确性,设计实例的完整性、功能性等进行评价;在功能层上对本体是否能实现预先设计的功能,对预先分类的知识是否能够清晰地表达上进行评价;在应用层上对本体结构是否清晰易被设计者理解,是否有本体使用手册帮助身管设计人员使用等进行评价。
由上可知,本发明公开了一种面向复杂产品设计的本体构建方法,根据该方法,运用FBS模型进行本体构建,使得身管设计知识的表示具有完整性和规范性,其最终展示结果与实际接触紧密,为身管设计领域设计知识的共享与重用提供了有效的支持。
Claims (8)
1.一种面向复杂产品设计的本体构建方法,其特征在于,步骤如下:
步骤1、确定本体面向的使用对象、构建分类、应用背景和实现功能这些要素及本体中需要表达的知识;
步骤2、结合功能-行为-结构对复杂产品设计知识进行分类;
步骤3、利用顶层本体SUMO中的关系结合复杂产品特点自定义的相关关系,确定本体中的数据属性和对象属性;
步骤4、基于FBS模型进行概念本体和设计本体的建模;
步骤5、利用protégé工具实现概念本体的构建,实现结构知识、实例知识在本体中的表达;
步骤6、利用protégé工具实现设计本体的构建,实现设计流程、设计经验、设计实例在本体中的表达;
步骤7、对复杂产品设计领域本体进行检验与评价,并根据结果对本体进行修正和完善。
2.根据权利要求1所述的面向复杂产品设计的本体构建方法,其特征在于,步骤1中确定本体面向的使用对象、应用背景和实现功能这些要素及本体中需要表达的知识,具体步骤如下:
首先确定本体的需求用户为某特定复杂产品领域的设计人员;其次确定本体的应用背景为某特定复杂产品领域;
然后确定实现功能在本体中的体现为材料选择功能、子部件类型选择功能、设计文本指导功能、设计流程参考功能和设计参数取值选择功能,其中材料选择功能具体是提供产品所使用的各类材料信息;子部件类型选择功能具体是提供产品所使用各类子部件类型;设计文本指导功能具体是提供设计中可参考文件,包括文档、图片、视频、公式;
最后确定本体需要表达的知识为产品属性、特点、产品设计流程、设计规则、设计实例。
3.根据权利要求1所述的面向复杂产品设计的本体构建方法,其特征在于,步骤2中结合功能-行为-结构对复杂产品设计知识进行分类,具体步骤如下:
步骤2-1、对复杂产品设计中的具体活动及涉及的知识进行分析,得到涉及产品的材料、功用、设计标准、设计步骤、质量管理、具体应用背景知识;
步骤2-2、利用FBS模型对步骤2-1得到的知识进行分类,所述FBS模型从功能、行为、结构三方面进行分类,具体为:
表1设计知识的分类
4.根据权利要求1所述的面向复杂产品设计的本体构建方法,其特征在于,步骤3利用顶层本体SUMO中的关系结合复杂产品特点自定义的相关关系,确定本体中的数据属性和对象属性,具体步骤如下:
步骤3-1、选取顶层本体SUMO来规范产品设计中的语义关系,分析SUMO中概念及关系的表述;
步骤3-2、根据步骤3-1,结合复杂产品设计的要求,确定产品设计本体构中属性的命名和定义,确定复杂产品设计本体的语义关系框架;
步骤3-3、根据步骤3-2中的命名规范及语义关系框架,最终确定复杂产品设计中的对象属性,该对象属性包括等级关系和非等级关系,其中非等级关系包括物理位置关系、分类关系、材料属性关系、设计指导关系、过程关系,具体如表2所示:
表2对象属性
步骤3-4、确定产品设计中的数据属性,包括文本说明、图片说明、公式说明、材料属性、取值限制,所述文本说明包括英文术语、优缺点、定义、原理、作用、用途、解释,图片说明包括原理图图片ID、结构图图片ID、3D设计模型图片ID,公式说明包括公式编号/说明/名称、单位名称/符号、物理参数符号,材料属性包括材料、材料属性,取值限制包括大于小于、有取值、若干取值选择;具体如表3所示:
表3数据属性
5.根据权利要求1所述的面向复杂产品设计的本体构建方法,其特征在于,步骤4中基于FBS模型进行概念本体和设计本体的建模,具体步骤如下:
步骤4-1、确定概念本体对应FBS模型,包括结构模型、行为模型和功能模型,上述模型包括:描述性知识、设计实例知识、设计指导知识、判断性知识、过程性知识、计算性知识和手册性知识;
步骤4-2、对概念本体进行建模,概念本体包括复杂产品设计领域的分类,部件组成,具体实例以及具体描述知识四块内容;所述具体描述知识包括定义、优缺点、原理、作用、经验、用途、限制类;
步骤4-3、对设计本体进行建模,设计本体包括设计任务的确定和细分、设计指导类知识的表示、具体设计过程的确定和细分表示、输出结果表示四块内容,其中设计指导类知识包括设计指标、设计要求、设计注意事项,具体设计过程的确定和细分包括输入参数、输出参数、设计公式、设计图片、参与人员、使用工具这些属性。
6.根据权利要求1所述的面向复杂产品设计的本体构建方法,其特征在于,步骤5中利用protégé工具实现概念本体的构建具体为:
步骤5-1、确定需要描述的产品部件及其子部件,具体方法为:将具体的组成部件和其所属部件作为并列类进行组织,两者之间用“整体-部分”对象关系进行连接;
步骤5-2、确定部件的分类知识,具体方法为:将部件的分类知识作为类与子类进行构建,将不同的分类标准则作为对象属性建立部件和具体类型部件之间的关系进行添加;
步骤5-3、添加部件的数据属性及属性值,部件的数据属性包括定义、作用、原理、限制、优缺点、用途;
步骤5-4、完善部件实例,具体为:在每个部件和子部件下添加具体实例。
7.根据权利要求1所述的面向复杂产品设计的本体构建方法,其特征在于,步骤6利用protégé工具实现设计本体的构建,具体步骤如下:
步骤6-1、确定总体设计任务类知识,所述总体设计任务类知识是产品设计主要需要完成的工作和达到的目标,是整个设计流程的驱动,具体方法为:构建设计任务的大类和具体子任务的子类,并和部件以“hasDesignTask”连接;
步骤6-2、确定文本性的设计指导经验类知识,所述设计指导类知识是总体设计任务驱动下的具体指导,文本性的设计经验包括设计注意事项、设计原则、设计要求、设计调整这些能以文本性的形式展现的设计知识,具体方法为:新建具体设计原则、设计要求类,添加“hasExperience”数据属性并添加具体的属性内容,通过对象属性和对应的部件类进行连接;
步骤6-3、确定设计参数与公式类构建知识,具体方法为:构建公式的大类,添加公式的属性;
步骤6-4、确定设计图片类知识,所述产品设计中的设计图片包括三维设计图、部件或整体的实例图、用于说明操作方式的原理图、位置关系的结构图、解释设计流程的流程图五类;具体方法为:将各种类型的图片ID作为类或者实例的数据属性添加,图片则存储于数据库中;
步骤6-5、确定设计流程和流程中涉及的参数限制类知识,具体方法为:构建部件设计流程大类,将之与部件以“hasDesignProcess”连接,将具体设计流程作为设计流程类的子类添加,用时间关系属性表示设计流程的前后关系,在设计流程子类上添加流程解释、经验、使用的工具、涉及的公式图片及得到的结果这些数据属性;构建设计参数大类,具体参数作为子类添加,并通过“hasInputParameter”和“hasOutPutParameter”的对象属性和设计流程类进行连接,对具体参数进行属性值、取值上限、取值下限、取值选择这些数据属性的限制。
8.根据权利要求1所述的面向复杂产品设计的本体构建方法,其特征在于,步骤7对复杂产品设计领域本体进行检验与评价,具体步骤如下:
步骤7-1、对本体进行完整性和一致性检验,所述完整性检验具体是检验实例的完整性;一致性检验检验的是关系的一致性;对本体进行完整性和一致性检验的具体方法为:利用protégé自带的racer推理机帮助完善本体的关系定义,在完善关系定义的基础上检验关系定义是否与现实有不一致性或出现逻辑混乱;
步骤7-2、在步骤7-1检验的基础上对本体从结构层、功能层、应用层三个层面展开进行本体的评价,具体方法为:对于结构层,确认本体概念的完整性、正确性、层次清晰性,本体概念关系的适用性、关系定义的完整性与正确性,设计实例的完整性、功能性;对于功能层:判断本体是否能实现预先设计的功能,对预先分类的知识是否能够清晰地表达;对于应用层,判断本体结构是否清晰易理解,是否有本体使用手册帮助设计人员使用;是否有基于本体的更直观的应用系统的推送,在每个设计流程中为设计者推送相关经验知识。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410255795.0A CN105205190A (zh) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | 一种复杂产品设计的本体构建方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410255795.0A CN105205190A (zh) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | 一种复杂产品设计的本体构建方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105205190A true CN105205190A (zh) | 2015-12-30 |
Family
ID=54952873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410255795.0A Pending CN105205190A (zh) | 2014-06-10 | 2014-06-10 | 一种复杂产品设计的本体构建方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105205190A (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105808853A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-07-27 | 哈尔滨工程大学 | 一种面向工程应用的本体构建管理与本体数据自动获取方法 |
CN106126885A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-16 | 中国船舶工业综合技术经济研究院 | 一种产品设计知识服务方法和装置 |
CN107239937A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-10-10 | 北京理工大学 | 一种支持协同设计知识共享的产品设计方法 |
CN108133056A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-06-08 | 北京航空航天大学 | 一种基于本体理论的自然环境效应知识表达方法 |
CN108647395A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-10-12 | 北京仿真中心 | 一种面向复杂产品设计过程的设计本体的构建方法 |
CN110516808A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-11-29 | 广东省智能制造研究所 | 一种知识表示模型的创建方法 |
CN112287476A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-29 | 西安电子科技大学 | 一种知识驱动的电子设备机箱参数化模型自动生成方法 |
CN112800024A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-14 | 北京理工大学 | 一种基于本体的装配系统知识库及其构建方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006114299A2 (de) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Ontoprise Gmbh | Graphischer regeleditor |
CN101266660A (zh) * | 2008-04-18 | 2008-09-17 | 清华大学 | 基于描述逻辑的本体不一致性分析方法 |
CN101859348A (zh) * | 2010-06-07 | 2010-10-13 | 华东理工大学 | 一种基于“本体”的ecg知识的表达及知识库的构建 |
CN102184569A (zh) * | 2011-06-11 | 2011-09-14 | 福州大学 | 一种领域本体驱动的单株木建模方法 |
CN102682122A (zh) * | 2012-05-15 | 2012-09-19 | 北京科技大学 | 基于本体构建材料科学领域语义数据模型的方法 |
-
2014
- 2014-06-10 CN CN201410255795.0A patent/CN105205190A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006114299A2 (de) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Ontoprise Gmbh | Graphischer regeleditor |
CN101266660A (zh) * | 2008-04-18 | 2008-09-17 | 清华大学 | 基于描述逻辑的本体不一致性分析方法 |
CN101859348A (zh) * | 2010-06-07 | 2010-10-13 | 华东理工大学 | 一种基于“本体”的ecg知识的表达及知识库的构建 |
CN102184569A (zh) * | 2011-06-11 | 2011-09-14 | 福州大学 | 一种领域本体驱动的单株木建模方法 |
CN102682122A (zh) * | 2012-05-15 | 2012-09-19 | 北京科技大学 | 基于本体构建材料科学领域语义数据模型的方法 |
Non-Patent Citations (8)
Title |
---|
JOHN S.GERO等: "《An Anthology of Theories and Models of Design》", 14 February 2014 * |
丁晟春等: "基于顶层本体的领域本体综合构建方法研究", 《情报理论与实践》 * |
刘宇松: "本体构建方法研究和开发工具研究", 《现代情报》 * |
吴鹏等: "基于本体的机械产品设计知识表示研究", 《情报理论与实践》 * |
沈晓娟等: "基于FBS模型的产品设计本体构建研究", 《2012年全国知识组织与知识链接学术交流会》 * |
王昊: "《信息资源网络模型及应用》", 31 May 2010 * |
王曰芬等: "大数据环境下知识表示与知识组织方法应用", 《数字图书馆论坛》 * |
陈能成等: "《对地观测传感网信息服务的模型与方法》", 31 January 2013 * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105808853A (zh) * | 2016-03-09 | 2016-07-27 | 哈尔滨工程大学 | 一种面向工程应用的本体构建管理与本体数据自动获取方法 |
CN105808853B (zh) * | 2016-03-09 | 2018-08-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种面向工程应用的本体构建管理与本体数据自动获取方法 |
CN106126885A (zh) * | 2016-06-16 | 2016-11-16 | 中国船舶工业综合技术经济研究院 | 一种产品设计知识服务方法和装置 |
CN107239937A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-10-10 | 北京理工大学 | 一种支持协同设计知识共享的产品设计方法 |
CN108133056A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-06-08 | 北京航空航天大学 | 一种基于本体理论的自然环境效应知识表达方法 |
CN108647395A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-10-12 | 北京仿真中心 | 一种面向复杂产品设计过程的设计本体的构建方法 |
CN110516808A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-11-29 | 广东省智能制造研究所 | 一种知识表示模型的创建方法 |
CN112287476A (zh) * | 2020-10-13 | 2021-01-29 | 西安电子科技大学 | 一种知识驱动的电子设备机箱参数化模型自动生成方法 |
CN112800024A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-14 | 北京理工大学 | 一种基于本体的装配系统知识库及其构建方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105205190A (zh) | 一种复杂产品设计的本体构建方法 | |
JP7210587B2 (ja) | 知識および自然言語処理を統合するための機械学習 | |
US20210165955A1 (en) | Methods and systems for modeling complex taxonomies with natural language understanding | |
Parks et al. | Life in the age of drone warfare | |
CN104102723B (zh) | 搜索内容提供方法和搜索引擎 | |
US10430255B2 (en) | Application program interface mashup generation | |
CN105446966A (zh) | 生成关系数据转换为rdf格式数据的映射规则的方法和装置 | |
CN105912629A (zh) | 一种智能问答方法及装置 | |
US20100145975A1 (en) | Expansion of Search Queries Using Information Categorization | |
Handley | Incorporating the NATO human view in the DoDAF 2.0 meta model | |
CN114860913B (zh) | 智能问答系统构建方法、问答处理方法及装置 | |
CN104462512A (zh) | 基于知识图谱的汉语信息搜索方法和装置 | |
CN110263021A (zh) | 一种基于个性化标签体系的主题库生成方法 | |
Mercuriali | Digital art history and the computational imagination | |
CN106033452A (zh) | 一种数据更新方法及装置 | |
KR101161241B1 (ko) | 시맨틱 웹 기술을 연동한 증강현실시스템의 정보제공시스템 및 그 방법 | |
Priniski et al. | Pipeline for modeling causal beliefs from natural language | |
Ahmed et al. | Gemini-the most powerful LLM: Myth or Truth | |
CN116091045A (zh) | 一种基于知识图谱的通信网络运维方法和运维装置 | |
CN105930162A (zh) | 一种基于子图搜索的特征定位方法 | |
CN107301235A (zh) | 一种通信知识图谱展示系统 | |
Mercuriali | Computational Imagination and Digital Art History | |
Geng | Media bias detecting based on word embedding | |
Melgarejo Galvan et al. | Big data architecture for predicting churn risk in mobile phone companies | |
Guo et al. | A Review of Knowledge Graph Research in Military Domain |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151230 |