基于本体的概念设计功能建模研究

概念设计是产品设计中最重要的部分.根据本体构建原则与方法,建立了基于本体的产品功能信息表达模型,并探讨了以功能本体为基础建立产品功能结构的方法.     

基于功能需求的虚拟样机模型发现方法

针对复杂产品虚拟样机概念设计中资源发现方法无法和产品功能模型相集成的问题,提出一种基于功能需求语义的资源发现方法。通过建立功能模型,定义功能需求本体,消除了用户对功能描述方式的差异,同时构建了虚拟样机模型本体,并给出了基于功能需求的资源发现算法,最后,构建了系统实现的体系结构。     

CAD系统与异构数字化系统互操作技术研究

为避免产品设计者的工作环境在多种数字化系统之间反复切换.提出了三维计算机辅助设计系统与异构数字化系统之间功能互操作的概念.针对不同学科领域和领域内不同平台产品的功能所存在的差异性,设计了共享本体与局部本体的分层体系结构.通过构建局部本体,封装领域内部各种系统平台的可调用功能,利用共享本体,描述特定领域向其他领域开放的互操作功能集合.以三维计算机辅助设计系统与产品数据管理之间的功能互操作为例,利用Web服务封装不同领域的互操作功能,使用可扩展样式表语言转换技术.实现不同产品数据管理系统装配结构树之间的局部本体转换.该思路可以推广到其他数字化系统之间,实现功能互操作.最后,通过实例说明了功能互操作在数字化系统集成中的应用.     

基于本体的机械产品概念设计系统的研究

以功能—行为—广义机构（FBM）模型分解大量机械产品的基础上,应用本体构建软件protege建立本体描述语言（OWL）文件,并利用JENA存领储于MYSQL,然后运用JENA的推理查询功能检索,最后应用模糊综合评价法从检索到的方案中可选出最佳设计方案。     

基于表达式的产品资源本体建模技术

为实现已有产品资源的共享和重用,提出了一种基于表达式的产品资源本体模型,该模型包括本体构建、本体共享、本体更新三部分.给出了本体构建过程,以及基于表达式的产品资源概念间的关系分析方法.该方法首先分析了本体概念间存在的基准关系实事,并以此为依据推导出不同映射规则下本体概念之同的局部关系,然后通过分类、聚合和关系链的传递得到整个领域统一的概念关系视图.这种公式化的本体建模方法避免了由于概念之间关系复杂而导致的关系混乱.且易于本体的扩展和更新.     

基于本体的产品配置知识模型的研究

提出了基于本体的产品配置知识模型,分析了配置本体构建的定位,研究了配置本体的建立方法,并针对配置本体中涉及的概念设计了其语义规则表达,最后通过配置本体系统的实现验证了配置知识的语义描述和自动推理功能。     

基于本体的产品配置建模研究

完善的产品配置模型是构建企业高效配置系统的基础和管理产品族的有效途径。针对目前在配置建模方面存在的一些问题,提出了基于本体的配置建模方法,建立了产品配置元模型;应用配置本体的基本概念,如构件、功能、资源、关系、端口以及约束等,对产品进行配置建模,从而使配置模型易于表达和理解。给出了产品配置建模的一般过程,并应用面向对象的方法表达配置模型。最后以电脑的配置建模为例说明了本文的主要思想。     

面向多学科协同开发领域的集成建模方法

为实现复杂产品研发过程中不同学科的信息共享,消除系统集成、协同仿真和系统优化的障碍,提出了基于本体元模型的数字化样机构建方法.分析了基于本体元模型的多领域集成建模的可行性,利用统一建模语言的扩展模型构建了本体的元模型核心包;基于本体理论分析了复杂产品协同开发领域的概念及其关系,构建了多学科协同领域信息集成框架;基于本体元模型建立了涵盖产品定义信息、研发方法信息和研发流程信息的数字化样机模型,支持产品在研发过程中的多抽象层次演化、多粒度层次分解和多学科协调优化,控制复杂产品的整个研发过程.以有源相控雷达为例对所提方法进行了说明.     

基于产品族实例本体模型的产品配置方法研究

为解决大规模定制环境下现有的实例配置知识表达方法可扩展性差、配置效率低的问题,将本体和产品族的概念与配置实例相结合,建立了基于本体的产品族实例模型.在分析模型的基础上,证明了产品族实例的本体表达有助于对配置问题语义信息的理解.同时,采用Web本体描述语言对概念实体及实体之间的关系进行了描述.以上述工作为基础,构建了摩托车产品族实例本体框架,从实例特征参数、实例配置知识及经验和实例配置方案三方面出发,对提出的模型进行了验证.     

制造企业物资管理领域本体模型的构建

在企业信息化进程中,出现了多种企业建模方法,在比较分析这些建模方法优缺点的基础之上,基于本体论对制造企业物资管理领域进行建模分析,采用一种基于知识工程的本体模型开发方法,以“六元组”的形式组织表达该领域本体模型,并在Prot啨g啨-2000本体开发环境下实现了该本体模型的构建。该本体模型为不同主体提供了对该领域进行理解和交流的统一概念框架。     

基于本体的产品数据交换模型研究

传统的产品数据模型交换标准不能实现真正意义上的数据共享.为此,分析了该交换标准在数据集成中的应用,指出了传统数据交换方法的不足.在此基础上,讨论了基于本体的产品数据表达与交换,从本体建模的角度重新组织了Web本体描述语言的体系结构,并给出了产品数据交换标准形式化描述语言EXPRESS到Web本体描述语言的映射规则.提出了一个基于本体的产品数据交换模型,以导弹制导系统的数据交换为应用背景,详细描述了基于该模型的产品数据交换过程,并利用Protégé工具对数据交换结果进行了验证.     

基于本体的装配公差类型的自动生成

为进一步减少产品设计的不确定性,解决公差信息在异构系统之间难以有效共享和顺畅传递的问题,将本体技术引入到装配公差类型的自动生成方法中。首先,构建了基于空间关系的装配公差表示模型,并采用OWL断言表示了模型各层中的约束关系。其次,通过提取表示模型中的相关概念和关系,构建并实现了装配公差表示的本体。基于构建的本体及空间关系与装配公差类型之间的映射关系,采用SWRL定义了装配公差类型的生成规则。再次,基于实现的本体及定义的规则构建了可选装配公差类型生成知识库系统,在此基础上设计了装配公差类型的自动生成算法。最后,通过工程实例分析验证了生成算法的有效性。     

Exploring Semantic Web technologies for ontology-based modeling in collaborative engineering design

This paper describes a preliminary attempt at using the Semantic Web paradigm, particularly the Web Ontology Language (OWL), for domain-specific engineering design knowledge representation in a multi-agent distributed design environment. Ontology-based modeling to the engineering design knowledge on the Semantic Web is proposed as a prelude to the meaningful agent communication and knowledge reuse for collaborative work among multidisciplinary organizations. Formal knowledge representation in OWL format extends traditional product modeling with capabilities of knowledge sharing and distributed problem solving, and is used as a content language within the FIPA-ACL (Agent Communication Language) messages in the proposed multi-agent system architecture. As an illustration, engineering design knowledge of automatic assembly systems for manufacturing electronic connectors, which contain a group of electro-mechanical components, is represented in OWL format, with its inherent structure-function-process relationships defined explicitly and formally, to facilitate semantic access and retrieval of electro-mechanical component information across different disciplines. The proposed approach is viewed as a promising knowledge-management method that facilitates the implementation of computer supported cooperative work (CSCW) in design of Semantic Web applications.     

基于语义Web的制造资源建模研究

依据制造资源的基本特征,对制造资源进行了分类,并构建了制造资源领域模型.引入了语义Web和领域本体的概念,给出了制造资源领域本体的构建过程,并通过本体建模语言OWL对制造资源本体进行描述,提供了计算机可以理解的资源信息,为网络化的制造资源检索提供了良好的建模基础.     

基于ART-2神经网络的设计知识需求研究

通过分析产品设计知识获取和知识共享研究中存在的问题,结合本体理论的运用,构建了产品设计中的概念语义,并利用OWL+RDF+XML形式化语言给出了案例知识的表达,在研究ART-2神经网络竞争学习和自稳机制的基础上,设计了案例的多级组织,实现了基于案例推理(CBR)的检索机制,提升了案例分类和检索的效率。同时,利用案例的聚类和学习机制,研究特征权值的自动获取和优化,并通过应用实验验证了该研究成果的实用性和有效性,从而较好地解决了产品设计中的知识需求。     

基于本体的产品服务知识表示方法研究

为解决产品服务活动中知识难以被发现和重用的问题,对产品服务过程所涉及的知识进行了分析,提出了基于本体的知识表示方法, 该方法可实现本体的定义与建模,以及本体内各概念相似度的评定。通过对领域本体的构建, 实现了服务过程所涉及知识的逻辑结构与具体内容的全面语义描述和后台并联。构建了基于本体的产品服务知识管理系统,该系统能实现产品服务活动案例所涉及知识的获取和重用,满足知识源于服务 活动,又重用于服务活动的循环。最后以某航空发动机非计划维修服务为例,验证了该知识表示方法的有效性。     

An ontology-based product design framework for manufacturability verification and knowledge reuse

To achieve efficient development of high-quality product, manufacturing constraints must be fully taken into account at the early design stage. However, designers lack in-depth knowledge of manufacturing and production. Many time-consuming iterations of design changes are required between designers and manufacturing engineers. In order to minimize this knowledge gap, this paper presents an ontology-based product design framework for manufacturability verification and knowledge reuse to support the sharing and reuse of design and manufacturing knowledge. It aims at providing advices and feedback of restraints of manufacturing processes to the designers during the design process. The proposed framework consists of three major layers which include a foundation layer, a domain layer, and an instance layer. We use the Web Ontology Language (OWL), a standard of ontology representation language, to formalize the foundation layer. It contains the core product model and the standard ISO 10303 AP224 application protocol. The domain layer comprises extensional concepts and relationships for design and manufacturing integration and a rule base for manufacturability verification, which is represented in Semantic Web Rule Language (SWRL). In the instance layer, an inference engine is developed based on ontology and rule inference. It provides recommendations of manufacturability. Two case studies are provided as application examples to demonstrate the effectiveness of the framework.     

基于装配特征本体表达的虚拟产品建模研究

在借鉴元对象工具思想的基础上,给出了装配特征的本体表达框架。采用四层元数据体系表达装配特征,并用网络本体语言描述装配特征本体信息。基于上述表达框架,提出了面向虚拟产品的全息语义模型。给出了模型数据的存储结构以及模型信息的重组算法。最后,通过应用实例验证了所提出的理论和方法。     

基于模板的小型农业作业机产品信息模型研究

传统的产品建模技术存在信息表达不完整,以及在产品配置过程中缺乏柔性等问题.为此提出了包含功能、原理、结构及知识的模板化产品信息模型.在模型的创建过程中,从相似的功能单元中抽象出共同特征,组成参数化的产品模板;以多层次结构的形式来表达产品族各部分的功能结构信息,用面向对象技术进行模板知识的描述.将模板化产品建模方法应用于小型农业作业机数字化产品设计中,减少了产品族中部分零部件的建模数量,提高了产品设计的灵活性.     

产品创新设计中基于本体理论的客户知识集成技术研究

为了支持产品创新设计过程的深入研究,针对客户知识在产品创新实践中的集成问题进行了研究.首先,根据产品创新活动的特点,建立了一种产品创新设计中的客户知识集成模型;其次,提出了基于"问题域-功能域"的客户知识转换方法,同时使用本体理论对客户知识进行建模,构建了包括客户创意、感性知识、客户需求、基本知识在内的客户知识概念本体树模型,实现了对客户知识的本体描述;随后,提出了用客户知识服务引擎来实现客户知识请求匹配的方法;最后,结合产品创新中客户知识集成系统的开发,对上述模型及方法进行了验让.