基于本体的复杂产品设计知识优化集成
基于本体的复杂产品协同设计知识库建设及验证
作为工程应用案例 ， 通过 实现设计知识共享、 重用和异 ｏ ｅ ｇ ｅ ｏ ｉ ｒ ．Ｔａ ｉｇ ｗｉ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｗｏ ｓ ａ ｏ ｏ ｅ ｔｂ ｄ ａ ｎｅ ｇ ｎ ｅ ｉｇ ｅ ａ — ｎ ｗｌｄ ｅｒ ｐ ｓｔ ｙ ｏ ｋｎ ｔ ｔ ｅｄ ｓｇ ｆｔ —ｐ ｎｒ ｔ ｒｔｓ— ｅ ｓａ ｎ ｉｅ ｒｎ ｘ ｍ ｈ ｐ ｅ ｈ ｎ ｗｌｄ ｅｒ ｐ ｓｔ ｒ ｒ ｔ ｔ ｐ ｙ ｔｍ ｕ ｃｉｎ ｆｔｉｏｏ ｙ ｄ ｓｇ ｎ ｏ ｌｂ ｒ ｔｖ — ｉ ，ｔ ｅｋ ｏ ｅ ｇ ｅ ｏ ｉｏ ｙ ｐ ｏ ｏ ｙ ｅｓ ｓｅ ｆ ｎ ｔ ｓｏ ｒｂ ｌｇ ｅ ｉｎ ａ ｄ ｃ ｌ ｏ ａｉｅａ ｏ ａ
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基于本体的产品设计知识表示方法
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计算机应用，０ ２ ３ （） ２ ６— ０ ， １ ２ １ ，２ １ ：０ ２９ ２ ７ 文 章编 号 ：０ １ ０ １２ １ ） １— ２ ６— ４ １０ —９ ８ （ ０２ ０ ００ ０
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基于本体的知识管理系统研究与应用
基于本体的知识管理系统研究与应用随着信息时代的到来，人们处理和管理信息的能力成为了现代社会竞争和发展的关键。
在知识管理领域，如何有效地组织、共享和应用知识成为了各个行业和企业关注的话题。
基于本体的知识管理系统，作为一种新兴的知识管理技术，正在逐渐受到人们的关注和应用。
一、基于本体的知识管理系统简介基于本体的知识管理系统是将本体论思想应用到知识管理中的一种方法。
本体是一种用于描述概念、实体和事物之间关系的语义表达工具，它可以使得人们更好地理解、组织和分享知识。
基于本体的知识管理系统通过本体建模，将知识领域中的概念、实体和关系进行形式化描述和分类，从而实现知识的组织、共享和应用。
二、基于本体的知识管理系统的核心功能1. 知识建模基于本体的知识管理系统通过本体建模，将知识领域中的概念、实体和关系进行形式化描述和分类，从而实现知识的组织、共享和应用。
知识建模是基于本体的知识管理系统的核心功能之一。
2. 知识检索基于本体的知识管理系统通过本体建模，实现了知识的分类和描述，使得知识可以进行精准的检索。
知识检索是基于本体的知识管理系统的核心功能之一。
3. 知识推理基于本体的知识管理系统可以通过本体中定义的规则和推论机制，实现知识的自动推理和关联。
知识推理是基于本体的知识管理系统的核心功能之一。
三、基于本体的知识管理系统应用案例1. 企业知识管理基于本体的知识管理系统可以帮助企业进行知识资产的管理，实现知识的组织、共享和应用。
例如，一家金融企业可以通过基于本体的知识管理系统对客户信息进行分类和描述，便于客户经理进行精准的客户服务和销售。
2. 医疗领域应用基于本体的知识管理系统可以帮助医生和医疗机构对疾病、药品和治疗方案进行分类和描述，为医疗决策提供支持。
例如，基于本体的知识管理系统可以帮助医生对某种疾病进行分类和描述，提供详细的治疗方案和支持。
3. 教育领域应用基于本体的知识管理系统可以帮助教育机构对教学资源进行分类和描述，实现教学资源的共享和应用。
基于人工智能的创新产品设计优化研究
基于人工智能的创新产品设计优化研究一、人工智能与创新产品设计随着时代的变化，人们对产品的需求也在不断发生变化，并向着更加智能、便捷、绿色化、可持续化等方面进化。
若想满足这样多样化、复杂化的需求，光靠传统的产品设计方法显然无法满足。
这就需要一个新的工具——人工智能来协助完成。
人工智能可以给产品的设计者提供更加准确、深入的用户洞察，以便于他们得出更适应市场需求的产品设计方案，和更好的产品结构优化，大大缩短产品从方案到上市的周期。
二、基于人工智能的产品创新设计方法基于人工智能的产品创新设计方法主要包括以下几个方面的内容：1、大数据分析数据是人工智能训练的重要原材料，而在产品设计中大数据分析能够从市场和用户的需求出发，挖掘出与产品相关的有效数据，为设计提供有效的依据。
采用人工智能技术通过大数据分析，设计师能够更好地了解市场的动态，及时跟进市场情况变化，满足客户的需求。
2、语音识别技术随着语音识别技术的发展，它逐渐成为了智能产品中重要的交互方式。
在产品设计中，可以运用语音识别技术，为用户提供更加自然、高效的产品体验。
比如，智能家居中，通过语音识别技术就能实现对灯光的开关、调节光线亮度等控制，简化了操作步骤。
通过语音识别技术，还能够获取用户的数据，为设计者提供更好的用户体验反馈。
3、人脸识别技术运用人脸识别技术，可以将智能化的产品与用户的需求及个性化进行更好地匹配。
利用人脸识别技术，智能手机可以更好地识别用户的脸部形态、肤色、年龄等数据，来改善手机的人性化设计，提高产品的专业属性。
比如，为不同年龄段的用户设计不同的菜单界面，达到更好的产品个性化。
4、虚拟现实技术虚拟现实技术可以为产品提供更加直观、立体、体验化的呈现方式。
为企业深度定制虚拟展示模型和全息视频，从视觉上向用户展现产品的形态、空间和功能特点。
这不仅可以帮助用户更直观的了解产品性能，但还能够带来更高的创新性产品体验，提升产品的知名度和市场份额。
5、情感分析技术情感分析技术可以帮助产品设计者更加清晰、精准地了解用户对产品的情感反应，这样有助于设计者改善产品缺陷，更好地满足用户的需求和期望。
基于本体面向制造企业的知识集成平台构建_阮志斌
2006 年第 1 期 (总第 165期 )
( 1) 映射、逻辑本体库模块: 该模块主要用于对 企业原有文档, 数据库, 应用软件通过本体映射规则 实现本体的表示;
( 2) 知识描述: 利用本体的方法 ( OW L 语言 ) 实 现知识的统一语义描述;
( 3) 新建本体库模块: 按照企业相关知识本体、 产品知识本体、制造资源本体、制造方 法本体、制造 对象本体、制造任务本体对企业知识进行本体分类, 通过知识辨识、建模和统一语义描述构建面向对象 的分层次本体库: 即公共知识本体库、领域知识本体 库、企业知识本体库和系统知识本体 库。主要用于 新建系统的本体库构建;
( 6) 用户界面: 在本系统中充当知识集成门户的 作用。 5 系统原型
从目前本体的开发工具来看, 主要有 [ 4] : On To - Know ledge、Ontobroker、On2broker、P rotÜgÜ2000 等。
选用 Pro tÜgÜ2000构 架作为本 系统的开 发平台 [ 5] 。 P rotÜgÜ2000是由斯坦福大学的 S tanford M ed-i ca l Inform at ics开发的一个开放源码 的本体编辑器, 它是用 Java编写的。
在这个界面左边的树形窗口面板 里, 能够对类 进行基本的操作, 包括添加类、添加子类、删除类、查 找类、浏览类、浏览与类相关的项等等。在右边的面 板里, 我们可以对选定的类描述说明, 记录下与这个 类相关的信息。如类 / 轴承 0: 在结构树中显示出它 与 / 零部件 0是父子类关系。在 Docum entation 中可 以对类进行详细的文本说明, 在它右边的 Constraints 中能给出类的约束。下面的槽列表给出的是类的描 述属性, 像 / 型号 0、/ 材料 0、/ 加工类型 0等等。
基于本体的概念设计产品信息模型研究
献 ［ ］ 出 了一种 基 于 本 体 映射 的产 品概 念设 计 方 ４提 案生 成新 方法 ； 文献 ［ ］ ５ 构建 基 于本 体 的产 品功 能信
息表达 模 型。现有 的产 品模 型从 功 能 、 构 、 配 等 结 装 各个角 度进 行 了研 究 ， 多适 合 于 某 一 阶 段 的 信 息 大 表达 ， 概念 设 计 产 品 信 息模 型 不 仅 是 对 概 念 设 计 阶段 结果 的描 述 和抽 象 ， 且 是 组 织 产 品 设 计 信 息 而 的载 体 ， 为后 续 设 计 提 供 有 效 的 支 持 是 概 念 设 计 阶
第 ８期
２１ ０ ２年 ８月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍｏ ｄｕｌ ｒ Ｍ ａ ｈｉ ｅ Ｔｏｏ ａ ｃ ｎ ｌ＆ Ａ ｕ ｏ ａ ｉ ａ ｕｆ ｃ ｕｒｎｇ Ｔｅ ｈｎ ｑｕ ｔ ｍ ｔｃ Ｍ ｎ ａ ｔ ｉ ｃ ｉ ｅ
ＮＯ． ８ Ａｕｇ ２ １ ． ０ ２
段 亟需解 决 的问题 一 。 ｏ
从 产 品需求 分 析 到进 行 详 细 设 计 之 前 的设 计 过 程 ，
包 括功 能设计 、 理设 计 、 配设 计 和 初步 的结 构设 原 装
计… 。
概念设 计产 品信 息模 型 是按 一 定 形式 组 织 的 可 为计算 机处 理 的 产 品信 息 的数 据 结 构 。文 献 ［ ］ ２ 提
ＧＯＮＧ Ｚｈｉｗｅ ，ＣＨＥＮ Ｊｎ ，ＣＨＥＮＧ ｎ ，ＬＩ Ｌ — ｉ ｉｇ Ｙａ ｇ Ｕ ｉ
（ ．ＧｕＬｎ ｎｖ ｒｉ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｉｆｒ ｔ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｇ ｉｎ １ ｉ ｉ Ｕ ｉｅｓｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｓ ｈ ｏ ｎｏｍａｉ ｃｅ ｃ ｎ Ｅ ｇｎ ｅｉ ， ｕｌ Ｇｕ ｎ ｘ ｙ ｏ ｏ ｎ ｉ ａ ｇｉ
复杂产品多学科优化方案设计理论及方法
系统工程广泛应用于各种复杂系统的设计、分析和优化， 如航空航天、汽车、电子、能源等领域的复杂产品开发。
多学科优化理论
01
多学科优化定义
多学科优化是一种优化方法，它涉及多个学科领域的知识和技能，通过
对各个学科领域进行协调和优化，以实现整个系统的最优。
02
多学科优化的目标
多学科优化的目标是找到一种能够满足所有学科要求的解决方案，同时
案例三：船舶动力系统多学科优化设计
总结词
船舶动力系统多学科优化设计是一种涉 及多个学科领域的复杂产品优化方案， 旨在提高船舶的动力性能、经济性和环 保性。
VS
详细描述
船舶动力系统多学科优化设计涉及机械工 程、船舶工程、电气工程等多个学科领域 。设计方案需要考虑诸多因素，如船舶推 进效率、燃料消耗率、排放控制、噪音水 平等。通过多学科优化设计，可提高船舶 的动力性能、经济性和环保性，同时降低 运营成本和环境影响。
价值
03
04
05
提高性能：通过对不同 学科领域进行协同和优 化，可以提高产品的整 体性能和效率。
降低成本：通过优化设 计方案，可以减少材料 、加工、运输等方面的 成本，提高产品的市场 竞争力。
提高可靠性：通过对不 同学科领域进行综合考 虑，可以优化产品的结 构和功能，从而提高产 品的可靠性和稳定性。
复杂产品多学科优化方案设计的挑战与机遇
01 挑战
02
学科交叉：涉及多个学科领域，如何协调不同学科之
间的矛盾和冲突是一个难题。
03
计算量大：需要对多个学科领域进行建模和计算，计
算量较大，需要借助高性能计算机和优化算法。
复杂产品多学科优化方案设计的挑战与机遇
基于知识图谱的智能推荐系统设计与优化
基于知识图谱的智能推荐系统设计与优化智能推荐系统是指通过分析用户的行为和兴趣，结合大数据和机器学习技术，为用户提供个性化的推荐服务。
在互联网时代，随着信息爆炸和用户需求多样化的加剧，智能推荐系统的重要性日益凸显。
本文将讨论基于知识图谱的智能推荐系统的设计与优化。
首先，我们来了解一下知识图谱。
知识图谱是一种以图的方式组织和呈现知识的形式，具备语义丰富度高、关联性强等特点。
通过构建知识图谱，可以将实体、属性和关系进行有效地组织和表示。
在推荐系统中，知识图谱可以提供更加全面和准确的知识信息，为用户推荐更符合个性化需求的内容。
基于知识图谱的智能推荐系统设计时，首要任务是构建一个完整的知识图谱。
数据的来源可以包括结构化的数据库、半结构化的文本以及非结构化的数据。
通过数据提取和清洗，将这些数据转化为可以被知识图谱所理解的形式，构建起一个完善的知识图谱。
其次，针对智能推荐系统的优化，我们可以从两个方面入手。
一是推荐算法的优化，二是用户体验的优化。
对于推荐算法的优化，可以采用基于图的推荐算法。
图的结构可以帮助我们更好地理解实体之间的关系，并根据这些关系进行推荐。
例如，我们可以通过图的路径算法来推荐与用户兴趣相关的实体，或者通过图的相似度算法来推荐与用户喜好相似的内容。
此外，还可以采用深度学习算法来进行推荐系统的优化。
深度学习算法可以挖掘更加深层次的数据特征，提高推荐系统的准确性和个性化程度。
通过深度学习算法，可以利用知识图谱中的信息进行特征学习，并为用户提供更加精准的推荐。
对于用户体验的优化，可以通过用户反馈数据进行个性化推荐。
用户反馈数据可以包括用户的点击行为、购买行为以及评价行为等。
通过收集和分析这些数据，可以更加了解用户的兴趣和偏好，并根据用户的反馈进行推荐。
此外，还可以采用交互式推荐来提升用户体验。
通过与用户的互动，可以更好地了解用户的需求，并实时地根据用户的反馈进行调整和优化。
综上所述，基于知识图谱的智能推荐系统设计与优化是一个重要的研究方向。
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计 算机集成制造系统
Computer Integr ated M anufacturing Sy stems
文章编号: 1006- 5911( 2010) 09- 1828- 08
V ol. 16 N o. 9 Sep. 2 0 1 0
基于本体的复杂产品设计知识优化集成
以上研究从不同角度对协同设计中的知识问题 进行了探讨, 但在消除知识冗余、优化知识集成结果 方面, 则少有研 究。要解决异 构信息系统的 语义 级 集成问题, 需对设计知识的语义进行一致性、集 成方法等方面进行深入的研究。由此, 本文在对复 杂产品设计知识进行本体建模的基础上, 提出了基 于设计知识本体的知识集成器。利用知识本体对产 品设计知识的语义进行一致性表达, 该知识集成器 将设计知识的集成问题, 转化为知识本体的集成问 题。通过所集成的设计知识全局本体, 实现对设计 知识的优化整合。
1 复杂产品设计知识及其本体
1 1 复杂产品设计知识 在分布式设计制造环境中, 一个包含了多类设
计信息, 多种行为主体的协同设计过程。复杂产品 设计知识可分为主体知识和辅助知识两类。
( 1) 主体知识 是产品设计师和领域专家共同 归纳的设计原则、规律以及典型型号。具体包括机 构原理、设计分析与仿真方法、典型的结构模型、领 域标准规范, 以及参考频率较高的实验数据、图表、 公式等。这部分知识较为重要、稳定, 是企业知识积 累的主体。
2. Schoo l of Economics, Har bin U niversit y of Commer ce, H arbin 150026, China) Abstract: T o so lv e problems such as hig h know ledg e redundancy and unsatisfactor y o ptim izat ion of integr ation re sults ex isted in design know ledg e integ ration o f co mplicated pro duct, a know ledge integ ration device based o n onto l o gy of design kno wledg e w as put for wa rd. T he dev ice t ransfo rmed desig n know ledge integ ration int o ontolog y inte g ration betw een local ontolog y and g lo bal ontolog y. T o achiev e the ontolog y integ rat ion, a model o f design know l edge o nto lo gy was constructed firstly based o n analysis of co mpo sitio n of collabor ative desig n know ledg e. On this basis, a know ledge integ rat ion dev ice with o nt olo gy const ruct ion, o nt olo gy mapping and ontolog y merg ing at major modules w as designed. Quantitative estimation metho d fo r similarit y in o nt olo gy mapping w as presented and ontolo g y integ ratio n w as r ealized. Finally, an applicatio n case w as presented to illustrate the v alidit y of the integ ration met ho d. Key words: co mplicated product; design kno w ledg e; o nt olo g y; know ledge int eg rat ion device; ontolog y mapping; pr oduct design
第9期
姜 洋 等: 基于本体的复杂产品设计知识优化集成
1829
卓有成效的研究。文献[ 3] 在协同开发环境中建立 了基于特征的统一产品定义模型, 并采用共享数据 库进行计算机辅助设计/ 计算机辅助工艺设计/ 计算 机辅 助 制 造 ( Computer Aided Design/ Computer Aided P rocess P lanning / Computer Aided Manuf ac t uring, CAD/ CAPP / CAM) 的集成, 实现各 子系统 间的直接信息交换。为实现协同产品设计与开发, 文献[ 4] 提出了一种装配设计知识本体, 用来精确描 述设计知识的语义, 便于设计知识 的获取与共享。 文献[ 5] 应用知识资源的元数据技术和知识的业务 视图技术, 实现了知识资源与特定设计过程的集成。 文献[ 6] 提出在协同设计中使用管控系统集成标准 SP95 进行产品信息的建模, 弥补了企业内管理系统 和控制系统集成能力的不足。
( 2) 辅助知识 是对辅助设计群体所涉及信息 的抽象分类与共性总结。这里所涉及的信息包括用 户需求信息、评判信息、供应商的供应信息、制造商 反馈信息等。这些辅助设计信息带有实时性和随机 性, 但由此总结的辅助知识, 对于现代的产品设计也 不可缺少。
1 2 设计知识的本体建模 在大型号、复杂产品的设计知识本体中, 概念是
辅助知识 类知识包括需求性和制造性知识两 类, 以分级别类的方式描述了各种产品的需求信息、 可制造性的评判信息、原材料供应信息等。
四种连 接线 表达 了概 念间 的四 类关 联关 系。 P ar t_of 表达概念之间整体和局部的关系; Kind_of 表达概念之间的 继承关系; A tt ribut e_ of 表达某个 概念是另外某个概念的属性; Inst ance_of 表达概念 和概念实例之间的关系。
了设计知识本体模型。在此基础上, 设计了以本体构建、本体映射和本体合成三个 模块为主干 的知识集 成器, 并 对
本体映射中的相似度给出了量化的评定方法, 实 现了本体集成。通过应用实例验证了该方法的有效性。
关键词: 复杂产品; 设计知识; 本体; 知识集成器; 本体映射; 产品设计
中图分类号: T P319. 9
知识获取、知识集成和共享等问题, 诸多学者进行了
收稿日期: 2009 10 16; 修订日期: 2010 02 27。Received 16 Oct. 2009; accepted 27 Feb. 2010. 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50905047) ; 国防科工委基础科研资助项目( D0420060521) 。Foundation items: Project sup ported b y the
合 的方式进行连接, 即采用简单数据 报文进行通 讯。简单数据报文使用可扩展标记语言( eXt ensible M arkup L ang uag e, XM L ) 文档的表示形式, 其文档 模式用 XML Schem a 来描述。
图 2 中, 局域本体是某一个设计知识库所包含 的领域词汇以及这些词汇意义的集合; 由于实际知
2 基于本体的知识集成器
2 1 知识集成器的设计 为实现设计知识的 语义级 集成, 本文设计了
一种基于本体的知识集成器。该集成器利用知识本 体对产品设计知识的语义一致性表达, 将设计知识
1830
计算机集成制பைடு நூலகம்系统
第 16 卷
的集成问题, 转化为知识本体的集成问题, 通过所集 成的设计知识全局本体, 实现对全体设计知识的优 化整合。如图 2 所示, 该知识集成器分为本体构建、 本体映射和本体合成三个模块。模块间采用 松耦
多个零部件; 内部设计人员近 6 800 名, 外部协作人 员超过 10 000 名[ 2] 。如此大的开发规模, 对设计知 识的共享、交互, 以及管理都提出了更高的要求。
复杂产品协同设计是具有空间分布性的群体协
同工作, 它要满足多学科、多功能、多任务对设计知 识的需求。围绕复杂产品协同设计中的知识建模、
文献标志码: A
Ontology based optimization integration for design knowledge of complicated product
J I A N G Yang1 , J IN T ian guo1 , LI U Wen j ian1, X U J ie2 ( 1. Scho ol of M echatro nics Engineer ing , H ar bin Institute of T echnolog y, Har bin 150001, China;
姜 洋1 , 金天国1 , 刘文剑1, 徐 杰2
( 1. 哈尔滨工业大学 机电工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001; 2. 哈尔滨商业大学 经济学院, 黑龙江 哈尔滨 150026)
摘 要: 为解决复杂产品设计知识集成中知识冗余高 、集成结果不够优化的问 题, 提出 了一种基 于设计知识 本
体的 知识集成器, 将这一问题转化为局域本体与全 局本体 间的本 体集成 问题。分析 了协同 设计知 识的组成 , 构 建
指产品设计过程中规范化的、公认的术语, 是具有相 同属性或行为对象的集合。关系是领域概念之间的 连接或关联, 关系存在于概念之间, 关系本身在本体 化的过程中可以以概念的形式存在。
本文基于 Web 本体语言( Ont olog o Web L an guage, O WL ) , 利 用 Pro t g 2000[ 7] 对 复杂产 品的 设计知识本体进行了结构建模, 如图 1 所示, 这是一 个多层次、动态的设计知识本体概念树。设计知识 在这里分为设计原理、产品模型和辅助知识三大类, 其中设计原理和辅助知识都与型号生产领域相关, 作为产品模型设计的支撑性知识。每一类设计知识 都是一个概念族, 由一系列子概念组成。