本體在機械工程中的應(yīng)用分析

徐子軒

摘 要：本體的發(fā)展是從20世紀90年代開始的，該過程一直持續(xù)了將近20年，主要經(jīng)歷了概念的提出、邏輯基礎(chǔ)的奠定、語言發(fā)展、環(huán)境構(gòu)建以及方法論的出現(xiàn)等幾個階段。在這段時間內(nèi)，本體的理論框架以及技術(shù)體系也得到了一定程度上的發(fā)展和完善，逐漸在各行各業(yè)展現(xiàn)出了驚人的應(yīng)用前景。其中機械工程領(lǐng)域作為現(xiàn)階段我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分具有廣闊的發(fā)展前景，本體在機械工程領(lǐng)域的普及應(yīng)用目前應(yīng)用也最大程度上提高了社會生產(chǎn)的效率，推動著社會的進步發(fā)展。本文就本體在機械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了分析。

關(guān)鍵詞：本體 機械工程 應(yīng)用

本體的發(fā)展過程較為曲折，在各領(lǐng)域的應(yīng)用上也顯示出不同的發(fā)展特點，其中，在科學(xué)領(lǐng)域的表現(xiàn)主要是一種知識表示方法，包含了研究領(lǐng)域內(nèi)對象的名稱、對象屬性和相互關(guān)系的邏輯描述，提供了領(lǐng)域內(nèi)知識表示和交流的詞匯集合和集合中各個對象的關(guān)系集合。最近幾年，在機械制造業(yè)中本體也得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在工程設(shè)計本體、企業(yè)本體以及工作流程本體等方面不斷反映出較大的應(yīng)用優(yōu)勢，但是發(fā)展特點也會根據(jù)研究人員注重點的變化而隨之變化。

一、本體在機械工程中的應(yīng)用

1.基于本體的產(chǎn)品信息模型。以美國國家標準與技術(shù)研究院的核心產(chǎn)品模型及其3個擴展版本為基礎(chǔ)，以本體為表示工具開發(fā)的一種產(chǎn)品信息模型框架主要是為了支持產(chǎn)品生命周期管理各個方面的信息需求，這個產(chǎn)品信息模型框架主要包括核心產(chǎn)品模型、開放式裝配模型、設(shè)計分析集成模型以及產(chǎn)品族進化模型四個模型。在這四種模型當中，核心產(chǎn)品模型主要是表示產(chǎn)品的功能上的分解以及這些概念之間的關(guān)系，在機械工程中的產(chǎn)品以及設(shè)計原理上也可以通過擴展核心產(chǎn)品模型進行結(jié)合；開放式裝配模型主要是對系統(tǒng)級的概念模型和相關(guān)的層次化裝配關(guān)系進行定義；設(shè)計分析集成模型主要是定義產(chǎn)品的著模型特點，變換抽象功能模型和兩個主模型與功能模型；產(chǎn)品族進化模型主要是用來表達產(chǎn)品族及其設(shè)計原理。

2.開發(fā)該模型框架的目的。（1）監(jiān)督產(chǎn)品的生命周期，對產(chǎn)品的概念設(shè)計、設(shè)計原理、裝配、公差等的整個生命周期過程的信息進行數(shù)據(jù)處理。（2）主要是方便下一代的CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的語義互操作。（3）產(chǎn)品信息模型框架可以詳細對產(chǎn)品信息和設(shè)計原理的細粒度描述進行分析提供，該項功能極大的便利了生命周期管理系統(tǒng)對產(chǎn)品信息模型框架中的訪問行為。同時，產(chǎn)品信息模型框架還能作為一種信息庫而存在，涵蓋了在設(shè)計過程中各個方面的產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)，能夠提供信息交換協(xié)議給生命周期管理及其輔助系統(tǒng)，捕捉產(chǎn)品和產(chǎn)品族的進化。

3.該信息模型框架的特點。（1）采用合適的本體進行自動推理行為。（2）高度的概括性。（3）能夠?qū)Ξa(chǎn)品的信息進行全方位的反映，并且保證產(chǎn)品信息的完整性。（4）能夠促進新的應(yīng)用和過程的開發(fā)。（5）產(chǎn)品信息模型框架結(jié)合了明確表示的設(shè)計原理，該原理對描述產(chǎn)品本身具有重要的意義。（6）可以作為一種轉(zhuǎn)換手段以及信息接口實現(xiàn)產(chǎn)品級上不同系統(tǒng)間互操作。

二、基于本體的產(chǎn)品設(shè)計知識表達

產(chǎn)品設(shè)計的過程主要包括設(shè)計手冊、產(chǎn)品模型和設(shè)計圖樣等設(shè)計結(jié)果知識以及設(shè)計原理知識、設(shè)計經(jīng)驗等設(shè)計過程知識，展現(xiàn)的是一個知識較為密集的生產(chǎn)過程。在這個知識管理的過程中需要利用存在于專家頭腦中的經(jīng)驗和知識進行生產(chǎn)環(huán)節(jié)上的實驗，并以提高生產(chǎn)力和快速響應(yīng)能力以及增強工作人員的技能素質(zhì)和協(xié)同工作能力為主要目的，最后實現(xiàn)提高企業(yè)競爭力以及企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在這個過程中，本體是作為一種知識表示方法存在的，在對產(chǎn)品的設(shè)計知識的表達上具有明顯的簡潔、明確、可理解和可擴充等優(yōu)點。傳統(tǒng)的機械工程生產(chǎn)中，其產(chǎn)品設(shè)計知識表達的內(nèi)容上主要是針對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分析上，忽視了產(chǎn)品功能、行為等的于一描述信息，不利于產(chǎn)品的設(shè)計環(huán)節(jié)，因此，本體的應(yīng)用可以在產(chǎn)品功能、行為等語義信息描述上不足缺陷，奠定產(chǎn)品設(shè)計知識的形式化描述的基礎(chǔ)，滿足客戶對于產(chǎn)品不同層次級別的需求，提高客戶的滿意度。現(xiàn)階段來說，機械工程在實際的生產(chǎn)過程中對于產(chǎn)品設(shè)計知識存在多樣性、動態(tài)性和相關(guān)性等特點，缺少一種較為統(tǒng)一的知識表達方法，影響著產(chǎn)品設(shè)計知識的共享與重用。因此，需要積極在機械工程的生產(chǎn)過程中融入本體，不斷擴展產(chǎn)品的產(chǎn)品特征，應(yīng)市場需求不斷提高產(chǎn)品設(shè)計的個性化。

三、基于本體的產(chǎn)品設(shè)計知識庫的實現(xiàn)

近些年來，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展速度不斷加快，信息用戶對于高效、低成本的產(chǎn)品要求越來越高，機械工程領(lǐng)域相關(guān)的設(shè)計人員也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，對于產(chǎn)品設(shè)計中所需要的設(shè)計知識來源所具有的廣泛性、多樣性、以及設(shè)計過程的復(fù)雜性和設(shè)計人員知識的異構(gòu)性等問題的解決上需要采取更加行之有效的辦法。本體在該過程中的應(yīng)用可以有效的實現(xiàn)知識獲取、存儲、共享、管理和利用，設(shè)計知識庫就是基于本體理論所建立的信息庫，能夠完整地概述在某個領(lǐng)域知識庫內(nèi)的關(guān)系和概念，從而使這個領(lǐng)域內(nèi)的知識的分享與重用得到實現(xiàn)。

結(jié)語：綜上所述，本體的應(yīng)用在工程領(lǐng)域有著極大的優(yōu)勢，特別是當應(yīng)用于機械工程時可以有效的實現(xiàn)機械工程的產(chǎn)品信息模型、產(chǎn)品設(shè)計知識表達以及產(chǎn)品設(shè)計知識庫的等方面的建設(shè)要求，同時，本體在應(yīng)用過程中也需要針對機械工程的過程性信息表達采取一定的措施，這些措施將本體與機械工程更緊密地聯(lián)系在一起，促進機械工程領(lǐng)域的進一步發(fā)展，實現(xiàn)社會經(jīng)濟的飛躍式發(fā)展。

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