CN108171332A - 基于SysML的产品设计知识建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于SysML的产品设计知识建模方法及系统，包括：结构模型建立步骤、行为模型建立步骤、需求模型建立步骤以及参数模型建立步骤中的至少一个。本发明结合了企业的知识特点、常用建模方法的不足，将原本用于系统建模的SysML创新性地运用到知识建模领域，充分发挥SysML中基本建模图形的优势，解决了针对企业知识缺少合适建模方法的问题，保证了知识共享和知识组织的有效性，较好地满足了企业需求。

Description

基于SysML的产品设计知识建模方法及系统

技术领域

本发明涉及知识建模领域，尤其涉及一种基于SysML(Systems ModelingLanguage)的产品设计知识建模方法及系统。

背景技术

随着信息技术飞速发展，以响应速度与创新能力衡量竞争力的知识经济时代已悄然来临。知识经济时代一个最直观、最基本的特征，就是知识作为生产要素的地位空前提高，知识管理已经称为企业在信息化条件下提高竞争力的必要手段。在知识管理的研究浪潮中，知识模型作为知识信息处理系统的重要基础，人们热衷于构建一个好的知识模型以表示该领域所需要的各种知识的能力、操作已表达结构的能力，以及综合附加信息到知识结构中去的能力和顺利获取信息的能力。

构建的企业产品设计知识模型具有以下基本特征：

1)通过数字化和知识化将大量无序信息有序化，为员工提供知识共享的环境，提高其工作效率和创新能力，改善服务质量。如巴克曼实验室与Learner First公司合作开发了一个知识建模项目。开发的工具能为不同的员工针对不同任务提供不同的工作环境，能够随工作环境变化的需要随时进行更新，这有利于知识的共享、传播和存储。

2)扩充企业知识库，将个人知识提升为组织知识，减少员工离职而对正常业务运作的影响。有企业知识库为基础，新员工能很快地熟悉前人的工作环境，学习其他员工的经验。

3)分析外部环境的机会和挑战，获取相关信息，相应调整企业战略。通过对企业外部知识的建模，收集具有突破性技术和变化的外部环境信息，企业可以借助动态更新的知识库敏锐地感知外界环境的变化，并制定适当的调整策略。

4)通过知识将知识和人关联起来，帮助人们在获取知识过程中减少知识的扭曲。知识载体建模能有效组织企业内的知识和员工专长信息，员工在需要时可方便地找到掌握知识的专家，并与其进行直接交流，获取任务相关的知识。

5)方便获取前人累积的知识，并以此为基础不断创新，实现企业的可持续发展。

知识建模是对知识模型的抽象，知识建模目标是分析并建立静态的(关注知识源)和动态的(关注知识处理过程)的知识模型。

目前，知识建模方法主要有基于一阶谓词逻辑、基于框架、基于规则、基于本体等，对于企业知识建模，上述方法很难满足要求，如：基于一阶谓词逻辑的知识建模，存在不适宜于不确定性知识建模，在知识推理过程中，如果存在的事实过多，容易产生知识爆炸，且推理过程冗长、效率低的问题；基于框架的知识建模方法不善于表示过程性的知识；基于规则的建模方法，不能表达结构性的知识；基于本体的建模方法对于构建企业知识模型，存在部分知识建模不够直观，模型可读性不够的问题。

知识已经成为企业的核心价值，更是企业的战略性资源，在产品开发过程中对知识建模已经成为至关重要的因素，对于企业来说，构建企业知识模型，为员工提供知识共享的环境，提高其工作效率和创新能力，将个人知识提升为组织知识，避免了知识流失，实现企业的可持续发展，应该从企业的角度出发，构建一种适合企业知识建模的方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于SysML的产品设计知识建模方法及系统，目的是为了使企业拥有合适的知识建模方法，构建企业知识模型，为员工提供知识共享的环境，提高其工作效率和创新能力，将个人知识提升为组织知识，避免了知识流失，实现对企业相关知识的管理、共享及获取，促进知识的组织、重用及创新。

根据本发明提供的一种基于SysML的产品设计知识建模方法，包括：结构模型建立步骤、行为模型建立步骤、需求模型建立步骤以及参数模型建立步骤中的至少一个。

较佳的，所述结构模型建立步骤通过模块定义图构建结构模型，包括：

对企业知识进行抽象，通过SysML的block表示相应的知识对象，定义其组成部分的结构特性和行为特性；对于知识对象之间的关系，通过关联关系、泛化关系及依赖关系构建来表示知识系统的层次以及系统之间不同对象的相互关联关系。

较佳的，所述行为模型建立步骤通过活动图构建行为模型，包括：

将企业中基于功能和基于状态的行为进行抽象，通过活动图中的基本动作、对象节点表示行为，边连接节点对活动进行分区，把行为分配给block来表示系统知识动态行为信息。

较佳的，所述需求模型建立步骤通过需求图构建需求模型，包括：

对用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况进行抽象，通过SysML的requirement表示相应的需求，通过包含关系表示用户需求的层次关系，通过跟踪关系、继承需求关系以及满足关系表示依赖，跟踪关系表示当位于箭头端的需求发生更改时，会导致位于尾端的需求的更改，继承需求关系表示位于尾端的需求继承了位于箭头端的需求，满足关系表示位于尾端的所述模块能够满足该需求。

较佳的，所述参数模型建立步骤通过参数图构建参数模型，包括：

对知识系统或系统内部知识对象之间的约束关系进行抽象，知识系统或系统内部知识对象之间的关系通过参数图中的约束属性、约束参数定义，知识对象由参数图的值属性表示，通过绑定连接器，绑定约束参数和值属性，即关联两个存在约束关系的知识对象。

根据本发明提供的一种基于SysML的产品设计知识建模系统，包括：结构模型建立子系统、行为模型建立子系统、需求模型建立子系统以及参数模型建立子系统中的至少一个。

较佳的，所述结构模型建立子系统通过模块定义图构建结构模型，包括：

对企业知识进行抽象，通过SysML的block表示相应的知识对象，定义其组成部分的结构特性和行为特性；对于知识对象之间的关系，通过关联关系、泛化关系及依赖关系构建来表示知识系统的层次以及系统之间不同对象的相互关联关系。

较佳的，所述行为模型建立子系统通过活动图构建行为模型，包括：

将企业中基于功能和基于状态的行为进行抽象，通过活动图中的基本动作、对象节点表示行为，边连接节点对活动进行分区，把行为分配给block来表示系统知识动态行为信息。

较佳的，所述需求模型建立子系统通过需求图构建需求模型，包括：

对用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况进行抽象，通过SysML的requirement表示相应的需求，通过包含关系表示用户需求的层次关系，通过跟踪关系、继承需求关系以及满足关系表示依赖，跟踪关系表示当位于箭头端的需求发生更改时，会导致位于尾端的需求的更改，继承需求关系表示位于尾端的需求继承了位于箭头端的需求，满足关系表示位于尾端的所述模块能够满足该需求。

较佳的，所述参数模型建立子系统通过参数图构建参数模型，包括：

对知识系统或系统内部知识对象之间的约束关系进行抽象，知识系统或系统内部知识对象之间的关系通过参数图中的约束属性、约束参数定义，知识对象由参数图的值属性表示，通过绑定连接器，绑定约束参数和值属性，即关联两个存在约束关系的知识对象。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明结合了企业的知识特点、常用建模方法的不足，将原本用于系统建模的SysML创新性地运用到知识建模领域，充分发挥SysML中基本建模图形的优势，解决了针对企业知识缺少合适建模方法的问题，保证了知识共享和知识组织的有效性，较好地满足了企业需求；

2、本发明的结构模型通过模块定义图构建，提供一个基本的结构，能够将对象知识的概念和相互之间的关系进行较为精确的定义；

3、本发明的行为模型通过活动图构建，能够对活动进行分区，把行为分配给模块，当活动分区代表某一个对象知识模块的时候，就表示那个模块的所有实例都能够执行之中包含的动作，把行为与模块相连接，具有更强的可读性；

4、本发明的需求模型通过需求图构建，能够表示用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况等；

5、本发明的参数模型通过参数图构建，能够表示知识系统或知识系统内部各模块间的约束关系；

6、本发明可以用于不同规模的企业的知识建模，应用前景十分广阔；

7、通过本发明构建企业知识模型，可以为企业员工提供知识共享的环境，提高其工作效率和创新能力，将个人知识提升为组织知识，避免了知识流失，实现对企业相关知识的管理、共享及获取，促进知识的组织、重用及创新；

8、本发明使用便捷，企业人员只需了解基本的SysML图，通过相关的软件，即可实现知识模型的建立。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明SysML的种类以及各种图之间的关系示意图；

图2为本发明通过模块定义图构建的结构模型示意图；

图3为本发明通过活动图构建的行为模型示意图；

图4为本发明通过需求图构建的需求模型示意图；

图5为本发明通过参数图构建的参数模型示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的一种基于SysML的产品设计知识建模方法，通过模块定义图、内部模块图、用例图、活动图、序列图、状态机体、参数图、包图以及需求图共九种SysML图，构建结构模型、行为模型、需求模型以及参数模型等。在本发明中，包括：结构模型建立步骤、行为模型建立步骤、需求模型建立步骤以及参数模型建立步骤中的至少一个。

如图2所示，结构模型建立步骤通过模块定义图构建结构模型，包括：

对企业知识进行抽象，通过SysML的模块《block》表示相应的知识对象，定义其组成部分的结构特性和行为特性；对于知识对象之间的关系，通过关联关系、泛化关系、依赖关系以及注释构建来表示知识系统的层次以及系统之间不同对象的相互关联关系。

如图3所示，行为模型建立步骤通过活动图构建行为模型，包括：

将企业中基于功能和基于状态的行为进行抽象，通过活动图中的基本动作、对象节点表示行为，边连接节点对活动进行分区，把行为分配给模块《block》来表示系统知识动态行为信息。

如图4所示，需求模型建立步骤通过需求图构建需求模型，包括：

对用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况进行抽象，通过SysML的需求《requirement》表示相应的需求，通过包含关系表示用户需求的层次关系，通过跟踪关系《trace》、继承需求关系《deriveReqt》以及满足关系《satisfy》表示依赖，跟踪关系《trace》表示当位于箭头端的需求发生更改时，会导致位于尾端的需求的更改，继承需求关系《deriveReqt》表示位于尾端的需求继承了位于箭头端的需求，满足关系《satisfy》表示位于尾端的所述模块能够满足该需求。

如图5所示，参数模型建立步骤通过参数图构建参数模型，包括：

对知识系统或系统内部知识对象之间的约束关系进行抽象，知识系统或系统内部知识对象之间的关系通过参数图中的约束属性、约束参数定义，知识对象由参数图的值属性表示，通过绑定连接器，绑定约束参数和值属性，即关联两个存在约束关系的知识对象。

其中结构模型侧重于对系统的层次以及系统之间不同对象的相互关联关系建模；行为模型主要针对基于功能和基于状态的行为进行建模；需求模型强调用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况等；参数模型主要强调知识系统或系统内知识对象之间的约束关系。

基于上述一种基于SysML的产品设计知识建模方法，本发明还提供一种基于SysML的产品设计知识建模系统，包括：结构模型建立子系统、行为模型建立子系统、需求模型建立子系统以及参数模型建立子系统中的至少一个。

结构模型建立子系统通过模块定义图构建结构模型，包括：

对企业知识进行抽象，通过SysML的模块《block》表示相应的知识对象，定义其组成部分的结构特性和行为特性；对于知识对象之间的关系，通过关联关系、泛化关系及依赖关系构建来表示知识系统的层次以及系统之间不同对象的相互关联关系。

行为模型建立子系统通过活动图构建行为模型，包括：

将企业中基于功能和基于状态的行为进行抽象，通过活动图中的基本动作、对象节点表示行为，边连接节点，对活动进行分区，把行为分配给模块《block》来表示系统知识动态行为信息。

需求模型建立子系统通过需求图构建需求模型，包括：

对用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况进行抽象，通过SysML的需求《requirement》表示相应的需求，通过包含关系表示用户需求的层次关系，通过跟踪关系《trace》、继承需求关系《deriveReqt》以及满足关系《satisfy》表示依赖，跟踪关系《trace》表示当位于箭头端的需求发生更改时，会导致位于尾端的需求的更改，继承需求关系《deriveReqt》表示位于尾端的需求继承了位于箭头端的需求，满足关系《satisfy》表示位于尾端的所述模块能够满足该需求。

参数模型建立子系统通过参数图构建参数模型，包括：

对知识系统或系统内部知识对象之间的约束关系进行抽象，知识系统或系统内部知识对象之间的关系通过参数图中的约束属性、约束参数定义，知识对象由参数图的值属性表示，通过绑定连接器，绑定约束参数和值属性，即关联两个存在约束关系的知识对象。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种基于SysML的产品设计知识建模方法，其特征在于，包括：结构模型建立步骤、行为模型建立步骤、需求模型建立步骤以及参数模型建立步骤中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的基于SysML的产品设计知识建模方法，其特征在于，所述结构模型建立步骤通过模块定义图构建结构模型，包括：

对企业知识进行抽象，通过SysML的block表示相应的知识对象，定义其组成部分的结构特性和行为特性；对于知识对象之间的关系，通过关联关系、泛化关系及依赖关系构建来表示知识系统的层次以及系统之间不同对象的相互关联关系。

3.根据权利要求1所述的基于SysML的产品设计知识建模方法，其特征在于，所述行为模型建立步骤通过活动图构建行为模型，包括：

将企业中基于功能和基于状态的行为进行抽象，通过活动图中的基本动作、对象节点表示行为，边连接节点对活动进行分区，把行为分配给block来表示系统知识动态行为信息。

4.根据权利要求2或3所述的基于SysML的产品设计知识建模方法，其特征在于，所述需求模型建立步骤通过需求图构建需求模型，包括：

对用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况进行抽象，通过SysML的requirement表示相应的需求，通过包含关系表示用户需求的层次关系，通过跟踪关系、继承需求关系以及满足关系表示依赖，跟踪关系表示当位于箭头端的需求发生更改时，会导致位于尾端的需求的更改，继承需求关系表示位于尾端的需求继承了位于箭头端的需求，满足关系表示位于尾端的所述模块能够满足该需求。

5.根据权利要求1所述的基于SysML的产品设计知识建模方法，其特征在于，所述参数模型建立步骤通过参数图构建参数模型，包括：

对知识系统或系统内部知识对象之间的约束关系进行抽象，知识系统或系统内部知识对象之间的关系通过参数图中的约束属性、约束参数定义，知识对象由参数图的值属性表示，通过绑定连接器，绑定约束参数和值属性，即关联两个存在约束关系的知识对象。

6.一种基于SysML的产品设计知识建模系统，其特征在于，包括：结构模型建立子系统、行为模型建立子系统、需求模型建立子系统以及参数模型建立子系统中的至少一个。

7.根据权利要求6所述的基于SysML的产品设计知识建模系统，其特征在于，所述结构模型建立子系统通过模块定义图构建结构模型，包括：

对企业知识进行抽象，通过SysML的block表示相应的知识对象，定义其组成部分的结构特性和行为特性；对于知识对象之间的关系，通过关联关系、泛化关系及依赖关系构建来表示知识系统的层次以及系统之间不同对象的相互关联关系。

8.根据权利要求6所述的基于SysML的产品设计知识建模系统，其特征在于，所述行为模型建立子系统通过活动图构建行为模型，包括：

将企业中基于功能和基于状态的行为进行抽象，通过活动图中的基本动作、对象节点表示行为，边连接节点对活动进行分区，把行为分配给block来表示系统知识动态行为信息。

9.根据权利要求7或8所述的基于SysML的产品设计知识建模系统，其特征在于，所述需求模型建立子系统通过需求图构建需求模型，包括：

对用户需求的层次关系、需求间的追溯关系及设计对需求的满足情况进行抽象，通过SysML的requirement表示相应的需求，通过包含关系表示用户需求的层次关系，通过跟踪关系、继承需求关系以及满足关系表示依赖，跟踪关系表示当位于箭头端的需求发生更改时，会导致位于尾端的需求的更改，继承需求关系表示位于尾端的需求继承了位于箭头端的需求，满足关系表示位于尾端的所述模块能够满足该需求。

10.根据权利要求6所述的基于SysML的产品设计知识建模系统，其特征在于，所述参数模型建立子系统通过参数图构建参数模型，包括：

对知识系统或系统内部知识对象之间的约束关系进行抽象，知识系统或系统内部知识对象之间的关系通过参数图中的约束属性、约束参数定义，知识对象由参数图的值属性表示，通过绑定连接器，绑定约束参数和值属性，即关联两个存在约束关系的知识对象。