機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)開發(fā)工具的關(guān)鍵技術(shù)研究

沈元元+++韓燕

摘要：專家系統(tǒng)在多個(gè)領(lǐng)域有所應(yīng)用，隨著機(jī)械工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展，專家系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用也逐漸成熟起來。本文作者通過分析機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，對當(dāng)前重點(diǎn)的專家系統(tǒng)開發(fā)工具的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；專家系統(tǒng)；開發(fā)工具

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中專家系統(tǒng)的應(yīng)用在近幾年發(fā)展越來越快，逐漸成為機(jī)械設(shè)計(jì)不可缺少的一部分。機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)開發(fā)工具是研究開發(fā)專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)對專家系統(tǒng)的完善與創(chuàng)新具有重要意義。

1. 當(dāng)前機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)是應(yīng)用于機(jī)械領(lǐng)域的智能系統(tǒng)，近年來在機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的研究中已經(jīng)取得了階段性的成果，并且獲得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械專家系統(tǒng)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用非常重要，在專家系統(tǒng)研究過程中存在許多復(fù)雜而困難的問題，又因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域存在較多綜合性和多變性的因素，所以，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的專家系統(tǒng)研究是一項(xiàng)困難而艱巨的任務(wù)。為了減少專家系統(tǒng)軟件開發(fā)的時(shí)間，目前，研究人員主要針對一下四個(gè)方面進(jìn)行研究探索：首先，增加專家系統(tǒng)的功能。為了適應(yīng)機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展，專家系統(tǒng)需要具備處理各類知識(shí)的功能，而當(dāng)前的專家系統(tǒng)一般是以產(chǎn)生式規(guī)則作為知識(shí)的表達(dá)形式，而這種表達(dá)難以滿足復(fù)雜多樣的知識(shí)類型，所以要為專家系統(tǒng)融入更多的知識(shí)，使其表達(dá)形式融為一體，增加其表達(dá)能力。其次，提高專家系統(tǒng)獲取知識(shí)的能力。專家系統(tǒng)通過獲取知識(shí)來將機(jī)械設(shè)計(jì)程序輸出到工具系統(tǒng)中，減少知識(shí)工程師的工作量，提高工作效率。再次，制定推理模型。專家系統(tǒng)的強(qiáng)大分析功能離不開推理模型的應(yīng)用，所以靈活的推理模型對專家系統(tǒng)來說非常重要。推理模型具有動(dòng)態(tài)性，能夠?qū)ρ芯款I(lǐng)域未來發(fā)展進(jìn)行推理。目前我國研究的是非單調(diào)邏輯、時(shí)態(tài)邏輯、約束邏輯、默認(rèn)邏輯等都具有以上特點(diǎn)。最后，建立良好的圖形化人機(jī)接口。現(xiàn)在的大部分專家系統(tǒng)產(chǎn)品采用的是字符界面方式，缺少圖形、圖像、聲音等界面的支持，因此，在專家系統(tǒng)的升級研究中要融入多媒體功能，美化系統(tǒng)界面，使其更加直觀、方便。

2. MDEST分析與研究

MDEST是一個(gè)基于Windows操作系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)開發(fā)工具，其開發(fā)環(huán)境是VC++程序設(shè)計(jì)語言，是一種新型的，能夠體現(xiàn)項(xiàng)目管理特點(diǎn)的程序設(shè)計(jì)語言。該專家系統(tǒng)工具的構(gòu)造風(fēng)格一致，界面簡潔，由對話框進(jìn)行基本構(gòu)造驅(qū)動(dòng)，不需要任何的代碼就可以建立一個(gè)小型的專家系統(tǒng)。下面對其特點(diǎn)及適用范圍進(jìn)行簡單介紹。

2.1 MDEST的特點(diǎn)

MDEST的特點(diǎn)有一下幾個(gè)方面：第一，適用于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的專家系統(tǒng)構(gòu)造工具，適用于通用知識(shí)來進(jìn)行語言構(gòu)造表達(dá)，具有該種語言的其他優(yōu)點(diǎn)。推理模型包括正向、反向推理以及不精確推理，推理機(jī)制簡單，效率較高，而且具有推理解釋的功能。第二，為過程設(shè)計(jì)語言提供程序接口，在專家系統(tǒng)構(gòu)造過程中不需要代碼程序就可進(jìn)行編輯，能夠直接進(jìn)行編譯，并形成可以執(zhí)行的文件，運(yùn)行速率較高。第三，VC++程序語言編程，具有較好的擴(kuò)充性，界面風(fēng)格簡單明了，操作簡便，方便學(xué)習(xí)和使用，還具有音頻在線幫助的功能，應(yīng)用較為廣泛。

2.2 MDEST適用范圍

MDEST專家系統(tǒng)工具適用于事實(shí)規(guī)則和產(chǎn)生式規(guī)則進(jìn)行知識(shí)結(jié)構(gòu)描述的專家系統(tǒng)，例如：機(jī)械設(shè)計(jì)中的概念設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。在機(jī)械設(shè)計(jì)中會(huì)遇到一定的難題，利用該系統(tǒng)工具能夠幫助解決機(jī)械設(shè)計(jì)中的部分難題。

3. ESDK分析與研究

ESDK專家系統(tǒng)開發(fā)工具適用于設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)的構(gòu)造，其程序設(shè)計(jì)采用C++語言，是一個(gè)開放的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具，能夠滿足用戶對ESDK的擴(kuò)展，為專家系統(tǒng)與大型的數(shù)據(jù)庫提供信息交互的數(shù)據(jù)接口，進(jìn)而將專家系統(tǒng)的推理結(jié)果轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)的完善。

3.1 ESDK結(jié)構(gòu)

ESDK專家系統(tǒng)工具結(jié)構(gòu)包括用戶界面、知識(shí)編譯器、推理機(jī)、解釋器等部分。用戶通過界面與推理機(jī)進(jìn)行通信連接，進(jìn)而完成各項(xiàng)任務(wù)。知識(shí)編譯器是專家系統(tǒng)的工作區(qū)，通過知識(shí)編譯器能夠?qū)χR(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)行整理，而且它還具有知識(shí)查找、管理及知識(shí)向?qū)У墓δ?，更好的為知識(shí)管理進(jìn)行服務(wù)。知識(shí)編譯器還負(fù)責(zé)對知識(shí)的編譯，將其文本格式轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制格式進(jìn)行保存，保護(hù)專家系統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。知識(shí)編譯器能夠?qū)幾g的語言進(jìn)行檢查，提示錯(cuò)誤文本知識(shí)信息，保證知識(shí)表達(dá)的準(zhǔn)確性。解釋器的作用是幫助用戶了解解決對策，其采用路徑跟著與預(yù)制文本共同分析的方法，對用戶提出的疑惑變量值進(jìn)行解釋，對上下文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，提出變量值對應(yīng)的解釋部分，幫助用戶理解。

3.2 ESDK功能

ESDK專家系統(tǒng)工具具有完善的知識(shí)庫儲(chǔ)存，其組織結(jié)構(gòu)適用于開發(fā)設(shè)計(jì)型專家系統(tǒng)，能夠幫助專家系統(tǒng)完善知識(shí)表達(dá)系統(tǒng)。ESDK專家系統(tǒng)開發(fā)工具推理模式主要有框架推理、方法推理、規(guī)則推理等，該系統(tǒng)工具主要通過推理機(jī)來實(shí)現(xiàn)其功能，在推理過程中不斷的為數(shù)據(jù)庫融入新的推理事實(shí)，為后續(xù)推理工作提供依據(jù)，沒有新的事實(shí)產(chǎn)生時(shí)，結(jié)束推理過程。ESDK支持多種推理控制策略，并且通過元推理機(jī)來進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)配置，將各個(gè)推理機(jī)的工作進(jìn)行調(diào)度和調(diào)整，完成數(shù)據(jù)的保存。ESDK專家系統(tǒng)開發(fā)工具采用面向?qū)ο蟮闹R(shí)表達(dá)方法來描述設(shè)

計(jì)對象的概念及設(shè)計(jì)知識(shí)，這種表達(dá)形式符合人類專家的思維模式。知識(shí)庫表達(dá)能力較強(qiáng)，能夠快速完成知識(shí)搜索，具有一定的實(shí)用性。

4.OMEST系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

OMEST是區(qū)別與MDES的一種專家系統(tǒng)工具，OMEST專家系統(tǒng)開發(fā)工具針對機(jī)械設(shè)計(jì)的整個(gè)過程進(jìn)行專家系統(tǒng)的建立，滿足機(jī)械設(shè)計(jì)的要求。OMEST的知識(shí)獲取系統(tǒng)較為復(fù)雜，能夠幫助用戶對知識(shí)庫進(jìn)行建立、補(bǔ)充和維護(hù)，其推理模式主要是復(fù)合推理和不精確推理模式，能夠減少機(jī)械設(shè)計(jì)中的不確定因素。OMEST具有評價(jià)系統(tǒng)，能夠?qū)υO(shè)計(jì)進(jìn)行可接受性判斷，按照一定的約束條件進(jìn)行決策，不滿足約束條件的設(shè)計(jì)會(huì)被判斷為失效，由失效處理模塊進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)重新設(shè)計(jì)。OMEST的解釋系統(tǒng)能夠?qū)ν评頇C(jī)顯示的內(nèi)容進(jìn)行解釋并得出相應(yīng)的結(jié)論，由繪圖接口進(jìn)行工程圖的設(shè)計(jì)，并顯示在人機(jī)界面上。OMEST的數(shù)據(jù)庫能夠?qū)＜蚁到y(tǒng)處理的假設(shè)和結(jié)論進(jìn)行記錄和保存，以供用戶使用。此外，OMEST系統(tǒng)采用規(guī)則、框架、過程等混合的知識(shí)表達(dá)方式，按照規(guī)則為主體，框架和過程為輔的連接方式處理各類信息。OMEST是面向?qū)ο蟮臋C(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)工具，能夠?qū)⒍喾N知識(shí)融入到知識(shí)對象中，能夠保證系統(tǒng)的適應(yīng)性和通用性，為用戶開發(fā)機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)提供良好的平臺(tái)。

結(jié)語：

綜上所述，機(jī)械設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)在機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛，對于復(fù)雜多樣、綜合性強(qiáng)、不確定性因素較多的機(jī)械設(shè)計(jì)來所，專家系統(tǒng)的應(yīng)用非常重要。專家系統(tǒng)開發(fā)工具是構(gòu)造專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，決定了專家系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)對專家系統(tǒng)工具的認(rèn)識(shí)與研究。

參考文獻(xiàn)：

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