CN110516808A - 一种知识表示模型的创建方法 - Google Patents

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杨瑞
张昱
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Abstract

本发明公开了一种知识表示模型的创建方法，将产品设计制造过程中的知识经验系统化地捕捉并表示出来，按照需求、功能、行为、结构、衍化五个方面将知识进行分类，并通过Know‑What(是什么),Know‑How(怎么做),Know‑Why(为什么)三个层次将非结构化的隐性知识结构化。本发明基于知识表示模型及知识库，可用于指导构建相应的几何模型库、材料库、工艺库等，进而创建设计大数据；再结合智能推荐算法，可根据设计工程师的工作语境及所进行的任务，智能化地推荐相关的数据、信息和知识。本发明可应用于工程设计过程中的知识管理，创建设计大数据，进而实现智能化地生成并优化设计方案。

Description

一种知识表示模型的创建方法
技术领域
本发明涉及工程设计技术领域，具体涉及一种知识表示模型的创建方法。
背景技术
在机械设计(如机械设计、建筑设计、电子设计等)的过程中，设计工程师会产生大量的知识经验，这对于进行设计决策起着至关重要的作用，如何将这些知识经验进行有效地获取、表示与重用，在很大程度上影响着设计效率。然而这些知识经验是非结构化的，往往存在于设计工程师的脑海中，很难系统地表示出来。因此，需要创建知识表示模型将非结构化的知识结构化。然而，目前的知识表示模型主要针对通用计算机学科，没有专门面向工程设计领域。而工程设计过程相当复杂，其过程会运用到各类数据、信息和知识，故需要构建专门的知识表示模型用于知识的获取、表示与重用。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种知识表示模型的创建方法。将产品设计制造过程中的知识经验系统化地捕捉并表示出来，按照需求、功能、行为、结构、衍化五个方面将知识进行分类，并通过Know-What(是什么),Know-How(怎么做),Know-Why(为什么)三个层次将非结构化的隐性知识结构化。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：
一种知识表示模型的创建方法，包括如下步骤：
建立需求模型，将客户需求、市场需求以语义网的形式进行分类整理并系统地表示；
建立功能模型，对产品进行功能分解，细分其所要实现的主要功能，以及实现该功能所需实现的子功能；
建立行为模型，定义产品各部分的行为，即其所要达到的各项指标；
建立结构模型，对产品进行结构分解，分成各种机构及零部件，并将各零部件的相关几何信息一同表示，如几何信息、材料信息、加工信息；
建立衍化模型，记录模型的设计迭代和衍化过程，捕捉其中的知识经验；
将以上5种模型集成，构建产品完整的知识表示模型。
进一步地，建立需求模型，将客户需求、市场需求以语义网的形式进行分类整理并系统地表示，在此过程中，将零散、抽象的各种需求转化为产品要实现的各项功能，并通过Know-What,Know-How,Know-Why的形式将这个过程中所形成的知识经验进行系统地获取及表示。
进一步地，建立行为分析模型，定义产品各部分的行为，即其所要达到的各项指标时，设定各项子功能最优指标，通过将实际达到的指标与最优指标作对比，对产品设计进行迭代改进，直到实际指标达到或接近最优指标。
进一步地，建立结构模型，对产品进行结构分解，分成各种机构及零部件，并将各零部件的相关几何信息一同表示时，按照产品的功能，将其结构分为系统、子系统、机构、零件，以零件为最小单位，捕捉其相应的各种信息。
进一步地，建立衍化模型，记录模型的设计迭代和衍化过程，捕捉其中的知识经验时，以需求、功能、行为、结构模型为基础，捕捉设计方案的衍化过程。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明针对工程设计中知识的获取、表示与重用，进行知识建模，用以捕捉和重用设计工程师脑海中的知识经验，以帮忙其快速的进行设计决策，从而提高设计效率。通过创建知识表示模型，捕捉设计工程师的非结构化的知识经验，并将其结构化，其后系统地储存于知识库。基于知识表示模型及知识库，可用于指导构建相应的几何模型库、材料库、工艺库等，进而创建设计大数据；再结合智能推荐算法，可根据设计工程师的工作语境及所进行的任务，智能化地推荐相关的数据、信息和知识。本发明可应用于工程设计过程中的知识管理，创建设计大数据，进而实现智能化地生成并优化设计方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明需求分析模型的结构示意图；
图2是本发明功能分解模型的结构示意图；
图3是本发明行为分析模型的结构示意图；
图4是本发明结构分解模型的结构示意图；
图5是本发明设计衍化模型的结构示意图；
图6是本发明知识表示模型的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。需要指出的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本发明提供一种知识表示模型的创建方法，将产品设计制造过程中的知识经验系统化地捕捉并表示出来，按照需求、功能、行为、结构、衍化五个方面将知识进行分类，并通过Know-What(是什么),Know-How(怎么做),Know-Why(为什么)三个层次将非结构化的隐性知识结构化；包括如下步骤：
1、建立需求模型，将客户需求、市场需求以语义网的形式进行分类整理并系统地表示。
如图1所示，建立需求分析模型，将客户需求、市场需求以OWL(本体)的形式进行分类整理并系统地表示。在此过程中，将零散、抽象的各种需求转化为产品要实现的各项功能，并通过Know-What,Know-How,Know-Why的形式将这个过程中所形成的知识经验进行系统地获取及表示。
2、建立功能模型，对产品进行功能分解，细分其所要实现的主要功能，以及实现该功能所需实现的子功能。
如图2所示，建立功能分解模型，对产品进行功能分解，细分其所要实现的主要功能，以及实现该功能所需实现的子功能。通过功能分解，将任务细分，以更好地获取在设计分析过程中形成的知识经验。
3、建立行为模型，定义产品各部分的行为，即其所要达到的各项指标。
如图3所示，建立行为分析模型，定义产品各部分的行为，即其所要达到的各项指标。设定各项子功能最优指标，通过将实际达到的指标与最优指标作对比，对产品设计进行迭代改进，直到实际指标达到或接近最优指标。
4、建立结构模型，对产品进行结构分解，分成各种机构及零部件，并将各零部件的相关几何信息一同表示，如几何信息、材料信息、加工信息。
如图4所示，建立结构模型，对产品进行结构分解，分成各种机构及零部件，并将各零部件的相关几何信息一同表示，如几何信息、材料信息、加工信息。按照产品的功能，将其结构分为系统、子系统、机构、零件。以零件为最小单位，捕捉其相应的各种信息。
5、建立衍化模型，记录模型的设计迭代和衍化过程，捕捉其中的知识经验。
如图5所示，建立衍化模型，记录模型的设计迭代和衍化过程，捕捉其中的知识经验。以需求、功能、行为、结构模型为基础，捕捉设计方案的衍化过程。
6、将以上5种模型集成，构建产品完整的知识表示模型，如图6所示。
本发明针对工程设计中知识的获取、表示与重用，进行知识建模，用以捕捉和重用设计工程师脑海中的知识经验，以帮忙其快速的进行设计决策，从而提高设计效率。通过创建知识表示模型，捕捉设计工程师的非结构化的知识经验，并将其结构化，其后系统地储存于知识库。基于知识表示模型及知识库，可用于指导构建相应的几何模型库、材料库、工艺库等，进而创建设计大数据；再结合智能推荐算法，可根据设计工程师的工作语境及所进行的任务，智能化地推荐相关的数据、信息和知识。本发明可应用于工程设计过程中的知识管理，创建设计大数据，进而实现智能化地生成并优化设计方案。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种知识表示模型的创建方法，其特征在于，包括如下步骤：
建立需求模型，将客户需求、市场需求以语义网的形式进行分类整理并系统地表示；
建立功能模型，对产品进行功能分解，细分其所要实现的主要功能，以及实现该功能所需实现的子功能；
建立行为模型，定义产品各部分的行为，即其所要达到的各项指标；
建立结构模型，对产品进行结构分解，分成各种机构及零部件，并将各零部件的相关几何信息一同表示，如几何信息、材料信息、加工信息；
建立衍化模型，记录模型的设计迭代和衍化过程，捕捉其中的知识经验；
将以上5种模型集成，构建产品完整的知识表示模型。
2.根据权利要求1所述的知识表示模型的创建方法，其特征在于，建立需求模型，将客户需求、市场需求以语义网的形式进行分类整理并系统地表示，在此过程中，将零散、抽象的各种需求转化为产品要实现的各项功能，并通过Know-What,Know-How,Know-Why的形式将这个过程中所形成的知识经验进行系统地获取及表示。
3.根据权利要求1所述的知识表示模型的创建方法，其特征在于，建立行为分析模型，定义产品各部分的行为，即其所要达到的各项指标时，设定各项子功能最优指标，通过将实际达到的指标与最优指标作对比，对产品设计进行迭代改进，直到实际指标达到或接近最优指标。
4.根据权利要求1所述的知识表示模型的创建方法，其特征在于，建立结构模型，对产品进行结构分解，分成各种机构及零部件，并将各零部件的相关几何信息一同表示时，按照产品的功能，将其结构分为系统、子系统、机构、零件，以零件为最小单位，捕捉其相应的各种信息。
5.根据权利要求1所述的知识表示模型的创建方法，其特征在于，建立衍化模型，记录模型的设计迭代和衍化过程，捕捉其中的知识经验时，以需求、功能、行为、结构模型为基础，捕捉设计方案的衍化过程。
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