第五章人工智能與專家系統(tǒng)及其PDM

1、第五章 人工智能與專家系統(tǒng)及PDM羅天洪 博士 副教授重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院1.人工智能能的定義義人工智能能(Artificial Intelligence)的定義也也可以描描述為：研究用用機(jī)器來來模擬人人類的諸諸如理解解語言、學(xué)習(xí)、推理和和解決問問題等智智能活動(dòng)動(dòng)，模擬擬和探索索人的感感覺和思思維過程程的規(guī)律律而設(shè)計(jì)計(jì)出類似似人的某某些智能能的自動(dòng)動(dòng)機(jī)的科科學(xué)。其其最終目目標(biāo)是為為程序和和計(jì)算機(jī)機(jī)最大限限度地解解放人類類真實(shí)智智能，將將人類從從繁瑣的的腦力勞勞動(dòng)中解解放出來來。 目前通常常所說的的人工智智能是指指借助技技術(shù)和理理論手段段，應(yīng)用用數(shù)學(xué)方方法和（或）數(shù)數(shù)字邏輯輯研究智智能

2、的各各個(gè)方面面的問題題。簡(jiǎn)言言之，就就是研究究如何用用人工的的方法與與技術(shù)，即利用用計(jì)算機(jī)機(jī)等工具具，模擬擬、延伸伸和擴(kuò)展展人的智智能，實(shí)實(shí)現(xiàn)某些些機(jī)器思思維或腦腦力勞動(dòng)動(dòng)的自動(dòng)動(dòng)化。1956年夏季，達(dá)特莫莫斯大學(xué)學(xué)的麥卡卡錫、哈哈佛大學(xué)學(xué)的明斯斯基、貝貝爾實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室的申申農(nóng)和IBM公司的洛洛切斯特特，邀請(qǐng)請(qǐng)了一批批年輕科科學(xué)家，共同探探討用機(jī)機(jī)器模擬擬人工智智能的問問題，其其中包括括后來著著名的人人工智能能專家塞塞繆爾、紐厄爾爾和西蒙蒙等人。在這次次會(huì)上，麥卡錫錫提議使使用“人人工智能能AI”（Artificial Intelligence）這一術(shù)術(shù)語。從從此，人人工智能能作為一一門學(xué)科科正式

3、誕誕生了。同年，塞塞繆爾研研制了一一個(gè)跳棋棋程序。1959年這個(gè)程程序擊敗敗了塞繆繆爾本人人，1962年又擊敗敗了一個(gè)個(gè)州冠軍軍。2人工智能能的起源源與發(fā)展展1948年，美國(guó)國(guó)數(shù)學(xué)家家諾伯特特維納出版版了控制論（或動(dòng)物與機(jī)機(jī)器的控控制與機(jī)機(jī)器傳播播）一書，創(chuàng)立了了控制論論。同年年，美國(guó)國(guó)數(shù)學(xué)家家申農(nóng)發(fā)發(fā)表了通訊的數(shù)數(shù)學(xué)理論論，創(chuàng)立了了信息論論。這時(shí)時(shí)，人工工智能作作為一門門學(xué)科誕誕生的條條件已經(jīng)經(jīng)基本成成熟。(1)、人工智智能誕生生：1956年夏季，達(dá)特莫莫斯大學(xué)學(xué)的麥卡卡錫（后后被人譽(yù)譽(yù)為人工工智能之之父）、哈佛大大學(xué)的明明斯基、貝爾實(shí)實(shí)驗(yàn)室的的申農(nóng)和和IBM公司的洛洛切斯特特，邀請(qǐng)請(qǐng)了一批

4、批年輕科科學(xué)家，共同探探討用機(jī)機(jī)器模擬擬人工智智能的問問題，其其中包括括后來著著名的人人工智能能專家塞塞繆爾、紐厄爾爾和西蒙蒙等人。在這次次會(huì)上，麥卡錫錫提議使使用“人人工智能能AI”（Artificial Intelligence）這一術(shù)術(shù)語。從從此，人人工智能能作為一一門學(xué)科科正式誕誕生了。同年，塞塞繆爾研研制了一一個(gè)跳棋棋程序。1959年這個(gè)程程序擊敗敗了塞繆繆爾本人人，1962年又擊敗敗了一個(gè)個(gè)州冠軍軍。(2)、西蒙簡(jiǎn)簡(jiǎn)介西蒙是人人工智能能和認(rèn)知知心理學(xué)學(xué)派的主主要代表表，他曾曾自學(xué)漢漢語，中中文名叫叫“司馬馬賀”，西蒙是是個(gè)通才才，在許許多領(lǐng)域域都有杰杰出的表表現(xiàn)。可可能是自自195

5、6年以來在在人工智智能領(lǐng)域域取得了了令人矚矚目的進(jìn)進(jìn)展，西西蒙的過過于樂觀觀而導(dǎo)致致下面一一段著名名論斷。預(yù)言他與紐厄厄爾于1958年做出了了如下的的預(yù)言：“10年內(nèi)，計(jì)計(jì)算機(jī)將將成為世世界象棋棋冠軍；10年內(nèi)，計(jì)計(jì)算機(jī)將將發(fā)現(xiàn)并并證明新新的數(shù)學(xué)學(xué)定理；10年內(nèi)，計(jì)計(jì)算機(jī)將將譜寫出出能被評(píng)評(píng)論家認(rèn)認(rèn)可的樂樂曲。”預(yù)言未未實(shí)現(xiàn)但事實(shí)上上，計(jì)算算機(jī)一直直到1997年才戰(zhàn)勝勝了人類類的象棋棋冠軍，至于其其他預(yù)言言，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。從20世紀(jì)60年代中期期起，人人工智能能研究處處于相當(dāng)當(dāng)困難的的階段。主要原原因是人人們沒能能很快地地取得突突破性的的進(jìn)展，人們從從剛開始始的狂熱熱中冷靜靜下來，開始更更加

6、理智智地看待待人工智智能。批判1971年，應(yīng)政政府的要要求，英英國(guó)劍橋橋大學(xué)的的應(yīng)用數(shù)數(shù)學(xué)家詹詹姆士在在進(jìn)行了了一番研研究后，發(fā)表了了一篇關(guān)關(guān)于人工工智能的的綜合報(bào)報(bào)告，該該報(bào)告對(duì)對(duì)人工智智能做了了批判，他甚至至說：“人工智智能即便便不是騙騙局，也也是庸人人自擾”。這篇篇報(bào)告當(dāng)當(dāng)時(shí)產(chǎn)生生了巨大大的影響響，英國(guó)國(guó)的人工工智能研研究經(jīng)費(fèi)費(fèi)被削減減，機(jī)構(gòu)構(gòu)被解散散。美國(guó)國(guó)IBM公司也開開始放棄棄了它一一向熱衷衷的人工工智能研研究。整整個(gè)人工工智能學(xué)學(xué)界遭遇遇到了前前所未有有的危機(jī)機(jī)。堅(jiān)持盡管在這這種情況況下，還還有一些些人工智智能學(xué)者者仍在堅(jiān)堅(jiān)持他們們的研究究，他們們的研究究后來終終于得到到了回報(bào)報(bào)

7、。到了了20世紀(jì)70年代中期期，專家家系統(tǒng)作作為一個(gè)個(gè)新興的的分支得得到了發(fā)發(fā)展。從從此，人人工智能能擺脫了了那高高高在上的的形象，開始投投入到實(shí)實(shí)際應(yīng)用用中。3、專家系系統(tǒng)20世紀(jì)70年代以來來，出現(xiàn)現(xiàn)了許多多優(yōu)秀的的專家系系統(tǒng)。1975年，由費(fèi)費(fèi)根鮑曼曼小組研研制的Mycin程序在診診斷腦膜膜炎方面面，超過過了一般般的醫(yī)生生。1976年，斯坦坦福大學(xué)學(xué)杜達(dá)等等人研制制了一個(gè)個(gè)地質(zhì)勘勘探系統(tǒng)統(tǒng)Prospector，該系統(tǒng)統(tǒng)于1982年準(zhǔn)確地地預(yù)測(cè)到到華盛頓頓州一個(gè)個(gè)鉬礦的的位置。3.1定義專家系統(tǒng)統(tǒng)是一個(gè)含含有大量量的某個(gè)個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜狡降闹R(shí)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)智能計(jì)計(jì)算機(jī)程程序系統(tǒng)統(tǒng)，能夠夠利用

8、人人類專家家的知識(shí)識(shí)和解決決問題的的方法來來處理該該領(lǐng)域問問題。簡(jiǎn)簡(jiǎn)而言之之，專家家系統(tǒng)是是一種模模擬人類類專家解解決領(lǐng)域域問題的的計(jì)算機(jī)機(jī)程序系系統(tǒng)。3.2專家系統(tǒng)統(tǒng)特點(diǎn)啟發(fā)性：專家系統(tǒng)統(tǒng)能運(yùn)用用專家的的知識(shí)與與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)進(jìn)行推理理、判斷斷和決策策。透明性：專家系統(tǒng)統(tǒng)能夠解解釋本身身的推理理過程和和回答用用戶提出出的問題題，以便便讓用戶戶能夠了了解推理理過程，提高對(duì)對(duì)專家系系統(tǒng)的信信賴感。靈活性：專家系統(tǒng)統(tǒng)能不斷斷地增長(zhǎng)長(zhǎng)知識(shí)，修改原原有知識(shí)識(shí)，不斷斷更新。3.3專家系統(tǒng)統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)具體地說說，包括括下列八八個(gè)方面面：(1)專家系統(tǒng)統(tǒng)能夠高高效率、準(zhǔn)確、周到、迅速和和不知疲疲倦地進(jìn)進(jìn)行工作作。(2

9、)專家系統(tǒng)統(tǒng)解決實(shí)實(shí)際問題題時(shí)不受受周圍環(huán)環(huán)境的影影響，也也不可能能遺漏忘忘記。(3)可以使專專家的專專長(zhǎng)不受受時(shí)間和和空間的的限制，以便推推廣珍貴貴和稀缺缺的專家家知識(shí)與與經(jīng)驗(yàn)。(4)專家系統(tǒng)統(tǒng)能促進(jìn)進(jìn)各領(lǐng)域域的發(fā)展展。(5)專家系統(tǒng)統(tǒng)能匯集集多領(lǐng)域域?qū)＜业牡闹R(shí)和和經(jīng)驗(yàn)以以及他們們協(xié)作解解決重大大問題的的能力。(6)軍事專家家系統(tǒng)的的水平是是一個(gè)國(guó)國(guó)家國(guó)防防現(xiàn)代化化的重要要標(biāo)志之之一。(7)專家系統(tǒng)統(tǒng)的研制制和應(yīng)用用，具有有巨大的的經(jīng)濟(jì)效效益和社社會(huì)效益益。(8)研究專家家系統(tǒng)能能夠促進(jìn)進(jìn)整個(gè)科科學(xué)技術(shù)術(shù)的發(fā)展展。3.4專家系統(tǒng)統(tǒng)的類型型1、解釋專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)通過對(duì)過過去和現(xiàn)現(xiàn)在已知知狀

10、況的的分析，推斷未未來可能能發(fā)生的的情況特點(diǎn)數(shù)據(jù)量很很大，常常不準(zhǔn)確確、有錯(cuò)錯(cuò)誤、不不完全能能從不完完全的信信息中得得出解釋釋，并能能對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)做出某某些假設(shè)設(shè)，推理理過程可可能很復(fù)復(fù)雜和很很長(zhǎng)例子語音理解解、圖象分析析、系統(tǒng)統(tǒng)監(jiān)視、化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)分析析和信號(hào)號(hào)解釋等等。2、預(yù)測(cè)專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)通過對(duì)已已知信息息和數(shù)據(jù)據(jù)的分析析與解釋釋，確定定它們的的涵義。特點(diǎn)系統(tǒng)處理理的數(shù)據(jù)據(jù)隨時(shí)間間變化，且可能能是不準(zhǔn)準(zhǔn)確和不不完全，系統(tǒng)需需要有適適應(yīng)時(shí)間間變化的的動(dòng)態(tài)模模型例子有氣象預(yù)預(yù)報(bào)、軍軍事預(yù)測(cè)測(cè)、人口口預(yù)測(cè)、交通預(yù)預(yù)測(cè)、經(jīng)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)測(cè)和谷物物產(chǎn)量預(yù)預(yù)測(cè)等3、診斷專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)根據(jù)觀察察到的情情況(數(shù)據(jù)

11、)來推斷出出某個(gè)對(duì)對(duì)象機(jī)能能失常(即故障)的原因特點(diǎn)能夠了解解被診斷斷對(duì)象或或客體各各組成部部分的特特性以及及它們之之間的聯(lián)聯(lián)系，能能夠區(qū)分分一種現(xiàn)現(xiàn)象及其其所掩蓋蓋的另一一種現(xiàn)象象，能夠夠向用戶戶提出測(cè)測(cè)量的數(shù)數(shù)據(jù)，并并從不確確切信息息中得出出盡可能能正確的的診斷例子醫(yī)療診斷斷、電子子機(jī)械和和軟件故故障診斷斷以及材材料失效效診斷等等。4、設(shè)計(jì)專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)尋找出某某個(gè)能夠夠達(dá)到給給定目標(biāo)標(biāo)的動(dòng)作作序列或或步驟。特點(diǎn)從多種約約束中得得到符合合要求的的設(shè)計(jì)；系統(tǒng)需需要檢索索較大的的可能解解空間；能試驗(yàn)驗(yàn)性地構(gòu)構(gòu)造出可可能設(shè)計(jì)計(jì)；易于于修改；能夠使使用已有有設(shè)計(jì)來來解釋當(dāng)當(dāng)前新的的設(shè)計(jì)。例子VA

12、X計(jì)算機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)專家系系統(tǒng)等。5、規(guī)劃專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)尋找出某某個(gè)能夠夠達(dá)到給給定目標(biāo)標(biāo)的動(dòng)作作序列或或步驟。特點(diǎn)所要規(guī)劃劃的目標(biāo)標(biāo)可能是是動(dòng)態(tài)的的或靜態(tài)態(tài)的，需需要對(duì)未未來動(dòng)作作做出預(yù)預(yù)測(cè)，所所涉及的的問題可可能很復(fù)復(fù)雜。例子軍事指揮揮調(diào)度系系統(tǒng)、ROPES機(jī)器人規(guī)規(guī)劃專家家系統(tǒng)、汽車和和火車運(yùn)運(yùn)行調(diào)度度專家系系統(tǒng)等。6、監(jiān)視專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)對(duì)系統(tǒng)、對(duì)象或或過程的的行為進(jìn)進(jìn)行不斷斷觀察，并把觀觀察到的的行為與與其應(yīng)當(dāng)當(dāng)具有的的行為進(jìn)進(jìn)行比較較，以發(fā)發(fā)現(xiàn)異常常情況，發(fā)出警警報(bào)。特點(diǎn)系統(tǒng)具有有快速反反應(yīng)能力力，發(fā)出出的警報(bào)報(bào)要有很很高的準(zhǔn)準(zhǔn)確性，能夠動(dòng)動(dòng)態(tài)地處處理其輸輸入信息息。例子粘蟲測(cè)報(bào)

13、報(bào)專家系系統(tǒng)7、控制專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)自適應(yīng)地地管理一一個(gè)受控控對(duì)象或或客體的的全面行行為，使使之滿足足預(yù)期要要求。特點(diǎn)控制專家家系統(tǒng)具具有解釋釋、預(yù)報(bào)報(bào)、診斷斷、規(guī)劃劃和執(zhí)行行等多種種功能。例子空中交通通管制、商業(yè)管管理、自自主機(jī)器器人控制制、作戰(zhàn)戰(zhàn)管理、生產(chǎn)過過程控制制和質(zhì)量量控制等等。8、調(diào)試專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)對(duì)失靈的的對(duì)象給給出處理理意見和和方法。特點(diǎn)同時(shí)具有有規(guī)劃、設(shè)計(jì)、預(yù)報(bào)和和診斷等等專家系系統(tǒng)的功功能。例子在這方面面的實(shí)例例還比較較少見。9、教學(xué)專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)教教學(xué)專專家系統(tǒng)統(tǒng)的任務(wù)務(wù)是根據(jù)據(jù)學(xué)生的的特點(diǎn)、弱點(diǎn)和和基礎(chǔ)知知識(shí)，以以最適當(dāng)當(dāng)?shù)慕贪赴负徒虒W(xué)學(xué)方法對(duì)對(duì)學(xué)生進(jìn)進(jìn)行教學(xué)學(xué)和輔

14、導(dǎo)導(dǎo)。特點(diǎn)(1)同時(shí)具有有診斷和和調(diào)試等等功能。(2)具有良好好的人機(jī)機(jī)界面。例子MACSYMA符號(hào)積分分與定理理證明系系統(tǒng)，計(jì)計(jì)算機(jī)程程序設(shè)計(jì)計(jì)語言和和物理智智能計(jì)算算機(jī)輔助助教學(xué)系系統(tǒng)以及及聾啞人人語言訓(xùn)訓(xùn)練專家家系統(tǒng)等等。10、修理專專家系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)對(duì)對(duì)發(fā)生故故障的對(duì)對(duì)象(系統(tǒng)或設(shè)設(shè)備)進(jìn)行處理理，使其其恢復(fù)正正常工作作。修理理專家系系統(tǒng)具有有診斷、調(diào)試、計(jì)劃和和執(zhí)行等等功能。例子美美國(guó)貝爾爾實(shí)驗(yàn)室室的ACI電話和有有線電視視維護(hù)修修理系統(tǒng)統(tǒng)。此外，還還有決策策專家系系統(tǒng)和咨咨詢專家家系統(tǒng)等等。3.5專家系統(tǒng)統(tǒng)的簡(jiǎn)化化結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)統(tǒng)簡(jiǎn)化結(jié)結(jié)構(gòu)圖專家系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)是指專專家系統(tǒng)統(tǒng)各組成成部分

15、的的構(gòu)造方方法和組組織形式式。系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)選選擇恰當(dāng)當(dāng)與否，是與專專家系統(tǒng)統(tǒng)的適用用性和有有效性密密切相關(guān)關(guān)的。選選擇什么么結(jié)構(gòu)最最為恰當(dāng)當(dāng)，要根根據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)的應(yīng)用用環(huán)境和和所執(zhí)行行任務(wù)的的特點(diǎn)而而定。理想專家家系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)圖圖知識(shí)庫(kù)包包括兩部部分內(nèi)容容。一部部分是已已知的同同當(dāng)前問問題有關(guān)關(guān)的數(shù)據(jù)據(jù)信息；另一部部分是進(jìn)進(jìn)行推理理時(shí)要用用到的一一般知識(shí)識(shí)和領(lǐng)域域知識(shí)。調(diào)度器按按照系統(tǒng)統(tǒng)建造者者所給的的控制知知識(shí)，從從議程中中選擇一一個(gè)項(xiàng)作作為系統(tǒng)統(tǒng)下一步步要執(zhí)行行的動(dòng)作作。執(zhí)行行器應(yīng)用用知識(shí)庫(kù)庫(kù)中的及及黑板中中記錄的的信息，執(zhí)行調(diào)調(diào)度器所所選定的的動(dòng)作。協(xié)調(diào)器器的主要要作用就就是當(dāng)?shù)玫玫叫聰?shù)數(shù)據(jù)或

16、新新假設(shè)時(shí)時(shí)，對(duì)已已得到的的結(jié)果進(jìn)進(jìn)行修正正，以保保持結(jié)果果前后的的一致性性。解釋器的的功能是是向用戶戶解釋系系統(tǒng)的行行為，包包括解釋釋結(jié)論的的正確性性及系統(tǒng)統(tǒng)輸出其其它候選選解的原原因。CAD/CAPP/CAM集成:要求數(shù)控控加工程程序的生生成是以以CAPP的工藝設(shè)設(shè)計(jì)結(jié)果果和CAD的零件信信息為依依據(jù)，自自動(dòng)生成成具有標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)格式式的刀位位文件。CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)框框圖4.CAD/CAPP/CAM集成（CuttingLocation）文件，然后經(jīng)經(jīng)過適當(dāng)當(dāng)?shù)暮笾弥锰幚?，將刀位位文件轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成NC加工程序序，并且且該NC加工程序序應(yīng)該是是針對(duì)不不同的數(shù)數(shù)控機(jī)床床和不同同的數(shù)控

17、控系統(tǒng)的的。CAD/CAPP/CAM集成的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)：（1）特征技技術(shù)。建立CAD/CAE/CAPP/CAM范圍內(nèi)相相對(duì)統(tǒng)一一的、基基于特征征的產(chǎn)品品定義模模型，并并以此模模型為基基礎(chǔ)，運(yùn)運(yùn)用產(chǎn)品品數(shù)據(jù)交交換技術(shù)術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)CAD、CAE、CAPP和CAM間的數(shù)據(jù)據(jù)交換與與共享。該模型型不僅要要求能支支持設(shè)計(jì)計(jì)與制造造各階段段所需的的產(chǎn)品定定義信息息（幾何何信息、拓?fù)湫判畔?、工工藝和加加工信息息），而而且還應(yīng)應(yīng)該提供供符合人人們思維維方式的的高層次次工程描描述語義義特征，并能表表達(dá)工程程師的設(shè)設(shè)計(jì)與制制造意圖圖。（2）集成數(shù)數(shù)據(jù)管理理。已有的CAD/CAM系統(tǒng)集成成，主要要通過文文件來實(shí)實(shí)現(xiàn)C

18、AD與CAM之間的數(shù)數(shù)據(jù)交換換，不同同子系統(tǒng)統(tǒng)文件之之間要通通過數(shù)據(jù)據(jù)接口轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，傳傳輸效率率不高。為了提提高數(shù)據(jù)據(jù)傳輸效效率和系系統(tǒng)的集集成化程程度，保保證各系系統(tǒng)之間間數(shù)據(jù)的的一致性性、可靠靠性和數(shù)數(shù)據(jù)共享享，需要要采用工工程數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)管理理系統(tǒng)來來管理集集成數(shù)據(jù)據(jù)，使各各系統(tǒng)之之間直接接進(jìn)行信信息交換換，真正正實(shí)現(xiàn)CAD/CAM之間信息息交換與與共享。（3）產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。為了提提高數(shù)據(jù)據(jù)交換的的速度，保證數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸完整、可靠和和有效，必須采采用通用用的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)據(jù)交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)據(jù)交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)是CAD/CAE/CAPP/CAM集成的重重要基礎(chǔ)礎(chǔ)。（4）集成框架架（或集集成平

19、臺(tái)臺(tái)）。數(shù)據(jù)的的共享和和傳送通通過網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，需要要解決異異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和不同同格式數(shù)數(shù)據(jù)的數(shù)數(shù)據(jù)交換換問題，以使多多用戶并并行工作作共享數(shù)數(shù)據(jù)。集集成框架架對(duì)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)并行工工程協(xié)同同工作是是至關(guān)重重要的。CIMS：指以企企業(yè)為對(duì)對(duì)象，借借助計(jì)算算機(jī)和信信息技術(shù)術(shù)，使經(jīng)經(jīng)營(yíng)決策策、產(chǎn)品品設(shè)計(jì)與與制造、生產(chǎn)管管理有機(jī)機(jī)結(jié)合為為一個(gè)整整體，從從而縮短短產(chǎn)品開開發(fā)周期期、制造造周期、提高產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量及生產(chǎn)產(chǎn)率，充充分利用用企業(yè)的的各種資資源，獲獲得更高高的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益。5.計(jì)算機(jī)仿仿真所謂“仿仿真”一一般是指指利用模模型對(duì)實(shí)實(shí)際系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行實(shí)實(shí)驗(yàn)研究究的過程程。根據(jù)模型型的種類類將仿真真分為兩兩類

20、：物理仿真真：采用用物理模模型數(shù)學(xué)仿真真：采用用數(shù)學(xué)模模型。由由于數(shù)學(xué)學(xué)模型的的解算離離不開各各種類型型的計(jì)算算機(jī)，所所以計(jì)算算機(jī)是數(shù)數(shù)學(xué)仿真真的重要要工具，因此數(shù)數(shù)學(xué)仿真真又稱為為“計(jì)算算機(jī)仿真真”。5.1計(jì)算機(jī)仿仿真的基基本類型型：1、模擬計(jì)計(jì)算機(jī)仿仿真用模擬計(jì)計(jì)算機(jī)進(jìn)進(jìn)行的仿仿真稱模模擬計(jì)算算機(jī)仿真真。模擬擬計(jì)算機(jī)機(jī)由許多多運(yùn)算放放大器組組成模擬擬解算裝裝置。運(yùn)運(yùn)算放大大器的輸輸入量及及輸出量量都是隨隨時(shí)間連連續(xù)變化化的電壓壓量（稱稱為模擬擬量），所以稱稱為“模模擬計(jì)算算機(jī)”。模擬計(jì)計(jì)算機(jī)能能快速地地解算常常微分方方程，因因此，當(dāng)當(dāng)采用模模擬計(jì)算算機(jī)仿真真時(shí)，應(yīng)應(yīng)設(shè)法將將所研究究的問題題

21、描述為為微分方方程。2、數(shù)字計(jì)計(jì)算機(jī)仿仿真采用數(shù)字字計(jì)算機(jī)機(jī)進(jìn)行的的仿真稱稱為數(shù)字字計(jì)算機(jī)機(jī)仿真。數(shù)字計(jì)計(jì)算機(jī)不不僅能快快速地解解算常微微分方程程，同時(shí)時(shí)還可解解算其他他形式的的復(fù)雜的的數(shù)學(xué)方方程和具具有邏輯輯判斷能能力，因因此，數(shù)數(shù)學(xué)計(jì)算算機(jī)仿真真能解決決的問題題要比模模擬計(jì)算算機(jī)仿真真廣泛得得多。3、混合計(jì)計(jì)算機(jī)仿仿真 混合計(jì)算算機(jī)是一一種將模模擬計(jì)算算機(jī)與數(shù)數(shù)字計(jì)算算機(jī)通過過一套接接口組合合在一起起的混合合計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)，它兼有有模擬計(jì)計(jì)算機(jī)和和數(shù)字計(jì)計(jì)算機(jī)的的優(yōu)點(diǎn)。采用混混合計(jì)算算機(jī)進(jìn)行行的仿真真稱為混混合計(jì)算算機(jī)仿真真。5.2仿真基本本步驟：1、建立數(shù)數(shù)學(xué)模型型要用計(jì)算算機(jī)對(duì)一一個(gè)系統(tǒng)

22、統(tǒng)進(jìn)行仿仿真，必必需根據(jù)據(jù)所研究究系統(tǒng)的的復(fù)雜程程度和仿仿真研究究的目的的，將實(shí)實(shí)際系統(tǒng)統(tǒng)抽象成成數(shù)學(xué)模模型，這這一過程程稱為建建模過程程。2、模型變變換建立數(shù)學(xué)學(xué)模型以以后，根根據(jù)計(jì)算算機(jī)的類類型將數(shù)數(shù)學(xué)模型型轉(zhuǎn)變成成適合計(jì)計(jì)算機(jī)處處理的形形式（仿仿真模型型），這這一過程程稱為模模型變換換。3、模型實(shí)實(shí)驗(yàn)把仿真模模型裝載載，使之之在計(jì)算算機(jī)上運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)起來來，并記記錄模型型中各個(gè)個(gè)變量的的變換情情況及仿仿真結(jié)果果，這一一階段稱稱為模型型試驗(yàn)階階段。6.PDM1.我國(guó)企業(yè)業(yè)存在的的問題2.PDM的基本概概念3.PDM系統(tǒng)的體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)4.PDM軟件系統(tǒng)統(tǒng)的功能能5.PDM的發(fā)展趨趨勢(shì)6.1我國(guó)企業(yè)

23、業(yè)存在的的問題(1)信息共享享程度低低。(2)信息反饋饋慢。(3)產(chǎn)品開發(fā)發(fā)方式陳陳舊。(4)設(shè)計(jì)重用用度差。6.2PDM的基本概概念1.PDM定義2.PDM的應(yīng)用范范圍3.企業(yè)實(shí)施施PDM有的作用用PDM的定義目前對(duì)PDM技術(shù)尚未未有統(tǒng)一一的定義義CIMdata公司給出出的PDM定義是：“PDM是一門用用來管管理所所有與產(chǎn)產(chǎn)品相關(guān)關(guān)信（包包括零件件信息、配置、文檔、CAD文件，結(jié)結(jié)構(gòu)，權(quán)權(quán)限信息息等）和和所有產(chǎn)產(chǎn)品相關(guān)關(guān)過程（包括過過程定義義和管理理）的技技術(shù)”。加特納集集團(tuán)（GartnerGroup）公司把PDM定義為： “PDM是為企業(yè)業(yè)設(shè)計(jì)和和生產(chǎn)構(gòu)構(gòu)筑一個(gè)個(gè)并行產(chǎn)產(chǎn)品藝術(shù)術(shù)環(huán)境（Co

24、ncurrent arttoproduct environment，由供應(yīng)、 工程程設(shè)計(jì)、制造、采購(gòu)、銷售與與市場(chǎng)、客戶構(gòu)構(gòu)成）的的關(guān)鍵使使能技術(shù)術(shù) 。從這些論論述可以以看出，PDM是一門管管理所有有與產(chǎn)品品相關(guān)的的信息和和與產(chǎn)品品相關(guān)的的過程的的技術(shù)。PDM的應(yīng)用范范圍PDM的應(yīng)用范范圍如圖圖所示企業(yè)實(shí)施施PDM有以下作作用：通過改改善企業(yè)業(yè)信息流流，提高高生產(chǎn)效效率；消除由由于無效效分布而而造成的的數(shù)據(jù)丟丟失及減減少數(shù)據(jù)據(jù)冗余；支持并并行工程程，縮短短產(chǎn)品開開發(fā)時(shí)間間；提高數(shù)數(shù)據(jù)的可可靠程度度，保證證產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)的質(zhì)質(zhì)量；改善過過程和數(shù)數(shù)據(jù)的集集成度、可追蹤蹤性；縮短產(chǎn)產(chǎn)品上市市時(shí)間、減少生

25、生產(chǎn)成本本，全面面提高企企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)力。6.3PDM系統(tǒng)的體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)PDM是以計(jì)算算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)環(huán)境下下的分布布數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)系統(tǒng)為為技術(shù)支支撐，采采用客戶戶/服務(wù)器結(jié)結(jié)構(gòu)和工工作方式式，為企企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)產(chǎn)品全全生命周周期的信信息管理理、協(xié)調(diào)調(diào)工作流流程和進(jìn)進(jìn)而建立立的并行行化產(chǎn)品品開發(fā)協(xié)協(xié)作環(huán)境境，PDM系統(tǒng)的四四層體系系結(jié)構(gòu)見見下圖。6.4PDM軟件系統(tǒng)統(tǒng)的功能能PDM軟件的主主要功能能1電子倉(cāng)倉(cāng)庫(kù)（Data Vault）2工程文文檔管理理（EngineeringDocumentManagement）3工作流流程管理理（WorkfloworProcess Management）4分類和和檢索（Clas

26、sificationandRetrieval）5產(chǎn)品配配置管理理（Product ConfigurationManagement）6項(xiàng)目管管理（Project Management）7電子協(xié)協(xié)作功能能8工具和和集成件件功能PDM系統(tǒng)主要要功能模模塊1電子倉(cāng)倉(cāng)庫(kù)（Data Vault)電子倉(cāng)庫(kù)庫(kù)是PDM核心模塊塊它的功能能包括：文件的的檢入（Checkin）和檢出（Checkout）；按屬性搜搜索機(jī)制制；動(dòng)態(tài)瀏瀏覽/導(dǎo)航能力力；分布式式文件管管理/分布式數(shù)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)庫(kù)；安全機(jī)機(jī)制（記記錄鎖定定、域鎖鎖定）。2工程文文檔管理理（EngineeringDocumentManagement）(1)文檔管

27、理理對(duì)象(2)PDM文檔管理理模型(3)工程圖檔檔管理體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)(4）工程圖圖檔管理理的主要要功能文檔管理理對(duì)象原始檔檔案設(shè)計(jì)文文檔工藝文文檔生產(chǎn)過過程的計(jì)計(jì)劃與管管理數(shù)據(jù)據(jù)維修服服務(wù)專用文文件，如如電子行行業(yè)的電電氣原理理圖或布布線圖、印刷電電路板圖圖和零件件插件圖圖等PDM文檔管理理模型PDM把上述文文檔分成成五種類類型進(jìn)行行管理圖形文文件由由不同CAD軟件產(chǎn)生生的描述述幾何圖圖形的文文件。文本文文件描描述產(chǎn)產(chǎn)品或部部件、零零件性能能的文件件。數(shù)據(jù)文文件如如進(jìn)行有有限元分分析產(chǎn)生生的數(shù)據(jù)據(jù)文件。表格文文件多媒體體文件媒媒體文文件主動(dòng)動(dòng)地反映映了產(chǎn)品品的性能能指標(biāo)、生產(chǎn)過過程、維維修指南南

28、等信息息。工程圖檔檔管理體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)見下圖圖工程圖檔檔管理的的主要功功能圖檔信信息定義義與編輯輯模塊。圖檔入入庫(kù)與出出庫(kù)模塊塊。圖檔瀏瀏覽模塊塊。圖檔批批注模塊塊。工作流程程管理（WorkfloworProcess Management）1工作流程程管理涉涉及到RonniMarshak的3R問題即即路由由（Routes）、規(guī)則（Rules）和角色（Ro1es）。2工作流程程管理的的功能是是實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)工作過過程的建建模、控控制與協(xié)協(xié)調(diào)它包包括：過程定定義過程運(yùn)運(yùn)行過程監(jiān)監(jiān)控工作流程程管理功功能模塊塊工作流程程運(yùn)行過過程分類和檢檢索（ClassificationandRetrieval）PDMS的檢索的的主要功功能包括括：零件數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)接接口基于內(nèi)內(nèi)容的而而不是基基于分類類的檢索索構(gòu)造數(shù)數(shù)據(jù)電子子倉(cāng)庫(kù)屬屬性編碼碼過濾器器的功能能。產(chǎn)品配置置管理（Product ConfigurationManagement）（1）產(chǎn)品配配置目標(biāo)標(biāo)（2）產(chǎn)品結(jié)結(jié)構(gòu)樹（3）