試論本體及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用

1、試論本體及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用試論本體及其在機(jī)械工程中的應(yīng)用前言：我國(guó)一直高度重視國(guó)有經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，機(jī)械工程一直是不可或缺的一個(gè)局部，需要我們高度重視起來(lái)，本體也是相當(dāng)重要的知識(shí)理論，可以幫助我們解決許多問(wèn)題。本研究就重點(diǎn)研究一下本體在機(jī)械工程中的應(yīng)用。1.本體的簡(jiǎn)單介紹在信息科學(xué)中，作為一種知識(shí)表示方法，本體包括了研究領(lǐng)域內(nèi)對(duì)象的名稱(chēng)、對(duì)象屬性和互相關(guān)系的邏輯描繪，提供了領(lǐng)域內(nèi)知識(shí)表示和交流的詞聚集合和集合中各個(gè)對(duì)象的關(guān)系集合。本體具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：異構(gòu)系統(tǒng)互操作，在異構(gòu)主體之間對(duì)交流的構(gòu)造化信息達(dá)成共識(shí)，這是本體開(kāi)發(fā)的一個(gè)主要目的；通過(guò)本體復(fù)用、映射和集成等方式實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域知識(shí)復(fù)用，這是本體研

2、究的主要?jiǎng)恿χ?；明確的領(lǐng)域認(rèn)定，利用本體表示方法本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理描繪領(lǐng)域認(rèn)定，當(dāng)領(lǐng)域發(fā)生變化時(shí)，對(duì)應(yīng)的領(lǐng)域認(rèn)定的改變也相比照擬容易；分析領(lǐng)域知識(shí)，建立領(lǐng)域本體，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域知識(shí)的應(yīng)用和管理；將領(lǐng)域知識(shí)與操作性知識(shí)相別離。本體自20世紀(jì)90年代初至今經(jīng)過(guò)了10多年的開(kāi)展，從概念到邏輯根底，從實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言、構(gòu)建環(huán)境到方法論，已經(jīng)初步構(gòu)建了本體的理論框架和技術(shù)體系，并在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。建造本體被看作是改良知識(shí)工程過(guò)程、增強(qiáng)知識(shí)共享和復(fù)用、促進(jìn)異構(gòu)系統(tǒng)間互操作的重要手段。本體已經(jīng)廣泛應(yīng)用于常識(shí)知識(shí)、企業(yè)集成、自然語(yǔ)言翻譯、語(yǔ)義eb、軟件設(shè)計(jì)、醫(yī)藥工程、機(jī)械工程、電子商務(wù)、情報(bào)信息系統(tǒng)、地

3、理信息系統(tǒng)、基因工程和生物信息系統(tǒng)等。本體在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用包括企業(yè)本體、工程設(shè)計(jì)本體、產(chǎn)品本體、產(chǎn)品設(shè)計(jì)資源本體和分布式工作流程本體等。2.本體在機(jī)械工程中的應(yīng)用2.1工程本體的PHYSSYSBrst和Akkerans等人于1997年面向工程領(lǐng)域建模、模擬和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論的通用形式化本體PhysSys，在PhysSys的根底上，建立了知識(shí)庫(kù)LE，LE是一個(gè)物理系統(tǒng)如熱力學(xué)系統(tǒng)、汽車(chē)或機(jī)床的的模型部件庫(kù)。這一工程本體表達(dá)了物理系統(tǒng)在不同角度下的概念模型。從不同的角度來(lái)觀(guān)察物理系統(tǒng)，可以得到系統(tǒng)布局、物理過(guò)程和數(shù)學(xué)關(guān)系3個(gè)視圖。相應(yīng)地，PhysSys本體包含了部件本體、過(guò)程本體

4、和數(shù)學(xué)本體3個(gè)根底本體，分別對(duì)應(yīng)于3個(gè)視圖的形式化描繪，3個(gè)根底本體通過(guò)不同形式的投影構(gòu)成PhysSys本體，部件本體的建立是從單純的構(gòu)造角度來(lái)看一個(gè)系統(tǒng)。按照常規(guī)系統(tǒng)論的觀(guān)點(diǎn)，一個(gè)系統(tǒng)由不同的具有邊界和外部環(huán)境的實(shí)體構(gòu)成，實(shí)體本身又由一定的構(gòu)造單元按一定的互相關(guān)系形成實(shí)體的內(nèi)部構(gòu)造，因此部件本體通過(guò)抽象反映了一個(gè)統(tǒng)的構(gòu)造特性，而忽略了其動(dòng)態(tài)過(guò)程和數(shù)學(xué)約束。部件本體反映了系統(tǒng)的局部整體關(guān)系、拓?fù)潢P(guān)系和系統(tǒng)理論，壓力機(jī)、銑床、磨床等模型；其他應(yīng)用領(lǐng)域還包括熱力學(xué)系統(tǒng)、電氣設(shè)備等。2.2本體機(jī)械產(chǎn)品的智能信息檢索隨著網(wǎng)絡(luò)信息的迅速增加，用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)檢索的性能提出了更準(zhǔn)、更全、更智能的要求。智能檢

5、索已成為當(dāng)前信息檢索領(lǐng)域研究的前沿性課題。本文在國(guó)家基金的資助下，研究基于本體的機(jī)械產(chǎn)品領(lǐng)域智能信息檢索方法及其工程實(shí)現(xiàn)，獲得的主要研究成果有：1針對(duì)已有本體建模方法的局限性，提出基于本體生命周期的建模方法，建立了P構(gòu)造模型。提出了基于平面螺旋關(guān)系的本體知識(shí)存儲(chǔ)機(jī)制，降低了查詢(xún)構(gòu)造的復(fù)雜度，進(jìn)步了查詢(xún)擴(kuò)展的效率。2設(shè)計(jì)了領(lǐng)域智能信息檢索系統(tǒng)的三層體系構(gòu)造，實(shí)現(xiàn)了查詢(xún)生成，查詢(xún)優(yōu)化，匹配效勞，檢索結(jié)果序列優(yōu)化等功能模塊。3提出了一種新的基于查詢(xún)表達(dá)式與關(guān)系表互為映射的查詢(xún)提煉算法QR，使得自然語(yǔ)言查詢(xún)處理過(guò)程中防止引入復(fù)雜的分詞環(huán)節(jié)，可以識(shí)別查詢(xún)語(yǔ)句中的核心概念，有效地進(jìn)步了查詢(xún)效率。4根據(jù)檢索

6、的結(jié)果與檢索詞的關(guān)聯(lián)程度，提出一種新的基于本體加權(quán)語(yǔ)義樹(shù)的相似度算法STS，使得檢索的結(jié)果文檔按照語(yǔ)義從高到低排列。5建立了基于本體的機(jī)械產(chǎn)品領(lǐng)域信息檢索原型系統(tǒng)，充分利用本體在知識(shí)重用和共享上的優(yōu)勢(shì)，幫助用戶(hù)從領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)中高效地獲取專(zhuān)業(yè)信息。2.3機(jī)械工藝本體的信息檢索為清楚地描繪機(jī)械加工工藝知識(shí)、進(jìn)步工藝知識(shí)檢索和查詢(xún)的效率、進(jìn)步工藝知識(shí)管理程度。本文借鑒和吸收知識(shí)管理領(lǐng)域本體論研究的成果，深化探究了機(jī)械加工工藝知識(shí)本體的構(gòu)建理論和方法以及基于本體的機(jī)械加工工藝知識(shí)檢索方法，獲得如下研究成果：1.在分析現(xiàn)有本體理論、建模方法、特征以及本體描繪語(yǔ)言的根底上，結(jié)合軟件工程方法，提出了螺旋上升式

7、的機(jī)械加工工藝知識(shí)本體的開(kāi)發(fā)方法。針對(duì)機(jī)械加工工藝知識(shí)，提出了創(chuàng)立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、可擴(kuò)展的、獨(dú)立的機(jī)加工工藝領(lǐng)域本體的過(guò)程和方法。2.針對(duì)傳統(tǒng)知識(shí)管理系統(tǒng)知識(shí)檢索模塊中基于關(guān)鍵詞的檢索技術(shù)的缺乏，研究了基于本體的機(jī)械加工工藝知識(shí)語(yǔ)義推理的實(shí)現(xiàn)方法，應(yīng)用公理推理、離線(xiàn)語(yǔ)義推理和正向推理的語(yǔ)義推理方法實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工工藝方法知識(shí)的智能檢索。3.在本體構(gòu)建和基于本體的知識(shí)檢索方法理論研究的根底上，利用Java+JENA技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)了基于本體的機(jī)加工工藝知識(shí)語(yǔ)義檢索原型系統(tǒng)PKRPSahiningPressKnledgeRetrievalPrttypeSyste，以機(jī)械加工工藝方法領(lǐng)域知識(shí)為目的對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了

8、基于本體的知識(shí)描繪和基于語(yǔ)義推理的智能型知識(shí)描繪。原型系統(tǒng)驗(yàn)證了所提出的理論和方法的有效性和正確性。本文的探究性研究證明，將本體理論和方法應(yīng)用于機(jī)械加工工藝知識(shí)管理領(lǐng)域是可行的、有效的。2.4機(jī)械產(chǎn)品知識(shí)嵌入本體模型在近年來(lái)，隨著產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的應(yīng)用，企業(yè)積累了大量的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)信息，如設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、工程圖紙、標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)等，它們存放在半構(gòu)造化和非構(gòu)造化的文檔中，管理還局限于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分類(lèi)存儲(chǔ)和檢索，重用只能依從于人的主觀(guān)思維，而且與設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)人員相脫離，導(dǎo)致上述設(shè)計(jì)知識(shí)的重用率比擬低。因此，多數(shù)企業(yè)在設(shè)計(jì)過(guò)程中還不能充分利用已有的設(shè)計(jì)知識(shí)，需要提供一種便捷的方式讓設(shè)計(jì)人員知道哪些知識(shí)可以用來(lái)指導(dǎo)下一步的設(shè)計(jì)，將相關(guān)知識(shí)的被動(dòng)查詢(xún)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)嵌入和應(yīng)用，進(jìn)而進(jìn)步知識(shí)的重用率。設(shè)計(jì)過(guò)程實(shí)例運(yùn)行階段，根據(jù)任務(wù)的組織構(gòu)造、參與者、任務(wù)對(duì)象，借助本體的關(guān)聯(lián)關(guān)系，將相關(guān)的知識(shí)推送給設(shè)計(jì)者。因此，結(jié)合設(shè)計(jì)四要素的分析和知識(shí)嵌入的定義，綜合本體在機(jī)械工程領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，建立了設(shè)計(jì)本體的核心視圖。在本體模型中，將設(shè)計(jì)本體劃分為四大領(lǐng)域，分別為設(shè)計(jì)過(guò)程本體、設(shè)計(jì)組織本體、設(shè)計(jì)對(duì)象本體、知識(shí)對(duì)象本體。其中，由于知識(shí)對(duì)象的異構(gòu)性，將其劃分為六類(lèi)，分別為描繪性知識(shí)、構(gòu)造性知識(shí)、方法性知識(shí)、手冊(cè)性知識(shí)、判斷性知識(shí)和過(guò)程性知識(shí)，每一種類(lèi)型采用不同的表示方法，在此不再詳述。此外，設(shè)計(jì)對(duì)象本體中的局部概念可以由