（机械制造及其自动化专业论文）面向设计重用的船舶传动装置设计知识管理技术研究.pdf

j l | u li ii iii iiii ii i iii il y 18 0 9 6 4 9 n a n ji n gu n i v e r s i t yo f a e r o n a u t i c sa n da s t r o n a u t i c s t h eg r a d u a t es c h o o l c o l l e g eo fm e c h a n i c a la n de l e c t r i a le n g i n e e r i n g r e s e a r c ho nm a n a g e m e n tt e c h n o l o g i e so fd e s i g n k n o w l e d g ea b o u ts h i pg e a r i n g f o rd e s i g nr e u s e a t h e s i si n m e c h a n i c a le n g i n e e r i n g b y w a n gq i a n g a d v i s e db y a s s o c i a t ep r o f e s s o rx u es h a n l i a n g & p r o f e s s o rz u od u n w e n s u b m i t t e di np a r t i a lf u l f i l l m e n t o ft h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n g m a r c h ，2 0 1 0 、 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外， 本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所 涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标 明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许 论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日期： 王强 ， 。 、 南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 知识管理( 简称k m ，k n o w l e d g em a n a g e m e n t ) 管理所有与产品相关的信息与过程，可为 实现设计重用、提高设计效率提供良好的数据集成环境，是实现产品快速设计的重要支撑。结 合某船舶传动装置设计单位的需要，本文以船舶传动装置设计知识为对象，对知识管理技术展 开研究，设计并开发了知识管理原型系统，实现了知识管理的部分功能。 首先，分析了知识管理的需求和总体目标，建立了设计知识管理系统的总体运作架构，讨 论了系统的功能以及功能的实现流程。 其次，总结设计知识的特点，对船舶传动装置设计流程中所涉及的多类型知识进行了分类； 分析了知识管理对知识表达模型的需求，进而引入了本体论作为知识的建模工具；深入讨论了 基于本体的船舶传动装置设计知识建模方法，建立了设计知识本体模型，并运用o w l 语言对 其进行形式化描述。 然后，总结设计知识库的特点，讨论了船舶传动装置本体设计知识库的内容、组织模式及 其实现过程；应用关系数据库技术，建立了系统数据库，解决了设计知识的存储问题。 在设计知识库的基础上，研究并构建了符合船舶企业的知识地图；针对传统知识检索方法 的不足，本文提出了基于本体的语义相似度计算模型，建立了相应的知识检索算法，应用此算 法实现了初步的知识语义处理过程，为船舶企业的知识重用提供了一个有效的工具。 最后，研究了设计知识管理系统的开发环境，详细讨论了基于w e b 的二、三维图纸浏览、 动态控件树生成等关键技术的实现途径，并通过实现部分知识管理功能，验证了本文所研究的 成果。 关键词：船舶传动装置，知识管理，本体，知识地图，语义相似度 面向设计重用的船舶传动装置设计知识管理技术研究 a b s t r a c t k n o w l e d g em a n a g e m e n t ( k m ) m a n a g e sa l lp r o d u c t - r e l a t e di n f o r m a t i o na n dp r o c e s s i tc a n p r o v i d eag o o de n v i r o n m e n to fd a t ai n t e g r a t i o nf o ra c h i e v i n gd e s i g nr e u s ea n di m p r o v i n gd e s i g n e f f i c i e n c y i ti si m p o r t a n tt oi m p l e m e n tr a p i dp r o d u c td e s i g n a n dk m i sa ni m p o r t a n tf o u n d a t i o no fi t d e s i g nk n o w l e d g eo fs h i pg e a r i n g i ss t u d i e da n dt e c h n o l o g i e so fk n o w l e d g em a n a g e m e n ta r e r e s e a r c h e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ap r o t o t y p es y s t e mi sd e s i g n e dw h i c hf u n c t i o n sa sk n o w l e d g e m a n a g e m e n t f i r s t l y , a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls i t u a t i o no fas h i p - b u i l d i n ge n t e r p r i s e ，t h er e q u i r e m e n t sa n d o v e r a l lg o a l so fk n o w l e d g em a n a g e m e n ta r ea n a l y z e d af r a m eo fd e s i g nk n o w l e d g em a n a g e m e n t s y s t e mi se s t a b l i s h e d t h ef u n c t i o n sa n df u n c t i o n a li m p l e m e n t a t i o na r ed i s c u s s e d s e c o n d l y , b a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ed e s i g nk n o w l e d g e ，m u l t i p l et y p e so fk n o w l e d g e i n v o l v e di nd e s i g np r o c e s s e sa r ec l a s s i f i e d b a s e do nt h er e q u i r e m e n to fk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nb y k n o w l e d g em a n a g e m e n t ，t h i sp a p e ru s e so n t o l o g ya sm o d e l i n gt o o l s a no n t o l o g y b a s e dm o d e l i n g m e t h o do ft h ed e s i g nk n o w l e d g ei sd i s c u s s e di nd e t a i l o n t o l o g y - b a s e dm o d e lo fd e s i g nk n o w l e d g ei s e s t a b l i s h e da n de x p r e s s e db yu s i n gw e bo n t o l o g yl a n g u a g e ( o w l ) t h e n ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so fd e s i g nk n o w l e d g eb a s ea r es u m m a r i z e d t h i sp a p e ra l s od i s c u s s e s t h ec o n s t r u c t i o no f t h ek n o w l e d g eb a s e as y s t e m a t i cd a t a b a s ei se s t a b l i s h e db yu s i n gt e c h n o l o g i e so f t h ec o n v e n t i o n a lr e l a t i o nd a t a b a s ei no r d e rt os i e v et h es t o r a g eo fd e s i g nk n o w l e d g e b a s e do nt h ek n o w l e d g eb a s e ，k n o w l e d g em a p sa r er e s e a r c h e da n dc o n s t r u c t e df o rt h es h i p p i n g e n t e r p r i s e a c c o r d i n gt ot h es h o r t c o m i n go ft h et r a d i t i o n a lk n o w l e d g e r e t r i e v a lm e t h o d s ，a na l g o r i t h m o fo n t o l o g y - b a s e ds e m a n t i cs i m i l a r i t yi sp r e s e n t e d t h i sa l g o r i t h mi su s e dt or e a l i z ep r e l i m i n a r y k n o w l e d g em a n a g e m e n to nt h es e m a n t i cl e v e l i tc a n b eau s e f u li n s t r u m e n tf o rk n o w l e d g er e u s ei n s h i p p i n ge n t e r p r i s e s a tl a s t ，t h ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n tf o rt h ed e s i g nk n o w l e d g em a n a g e m e n ti sd i s c u s s e d ，a n d t h ek e yt e c h n o l o g i e sa r ed e t a i l e d ，s u c h 弱w e b - b a s e dv i e wo fd r a w i n g sa n dt h ea c h i e v e m e n to f d y m a t i c - t r e eg e g e r a t i o n s o m ef u n c t i o n s a r ei l l u s t r a t e dt ot e s t i f yt h et e c h n o l o g i e si nt h i sp a p e r k e y w o r d s ：s h i pg e a r i n g ，k n o w l e d g em a n a g e m e n t ，o n t o l o g y ，k n o w l e d g em a p ，s e m a n t i cs i m i l a r i t y 1 ，1 南京航空航天大学硕士学位论文 目录 第一章绪论：l 1 1 研究背景与课题来源。l 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 知识管理研究现状2 1 2 2 知识表示研究现状3 1 2 3 知识检索研究现状4 1 3 研究意义与主要内容5 1 3 1 研究意义5 1 3 2 研究内容6 1 4 本文章节安排6 第二章船舶传动装置设计知识管理系统总体设计8 2 1 系统需求和总体目标。8 2 1 1 系统需求8 2 1 2 总体目标8 2 2 系统的总体设计9 2 2 1j 2 e e 体系结构1 0 2 2 2 基于m v c 的设计模式l l 2 2 3 网络结构b s 模式1 3 2 2 4 系统总体运作架构1 3 2 3 系统功能模块设计1 4 2 3 1 功能模块划分1 4 2 3 2 系统功能实现流程。1 6 2 4 本章小结l7 第三章船舶传动装置设计知识建模研究1 8 3 1 设计知识分析18 3 1 1 设计知识的定义和特征1 8 3 1 2 设计过程和知识分类1 9 3 2 本体理论的研究2 0 3 2 1 本体的定义2 0 面向设计重用的船舶传动装置设计知识管理技术研究 3 2 2 本体的特点2 l 3 2 3 本体描述语言一2 l 3 3 基于本体的船舶传动装置设计知识表达2 2 3 3 1 设计知识的形式化定义2 2 3 3 2 设计知识本体建模2 2 3 4 基于o w l 的知识本体描述2 6 3 4 1 支持o w l 的本体建模工具2 6 3 4 2 基于o w l 的设计知识本体描述实例一2 7 3 5 本章小结2 9 第四章船舶传动装置设计知识库的建立3 0 4 1 设计知识库概述3 0 4 i 1 本体知识库的特点一3 0 4 1 2 知识关联的四要素3 l 4 2 本体知识库的建立3l 4 2 1 功能知识库一3 2 4 2 2 原理方案知识库一3 2 4 2 3 结构知识库3 3 4 2 4 实例知识库3 5 4 3 设计知识的存储3 6 4 4 系统数据库的设计3 6 4 4 1 概念结构设计一3 7 4 4 2 逻辑结构设计4 0 4 4 3 物理结构设计4 0 4 5 本章小结4 2 第五章船舶传动装置设计知识检索技术研究4 3 5 1 检索技术面临的问题4 3 5 2 知识搜索技术4 3 5 3 知识地图4 4 5 3 1 知识地图概念4 j 4 5 3 2 知识地图的类型4 4 5 3 3 知识地图的构建4 5 5 4 基于本体的语义相似度检索4 8 r ， 一 南京航空航天大学硕士学位论文 5 4 1 语义相似度概述4 8 5 4 2 语义相似度计算原则4 9 5 4 3 语义相似度计算模型4 9 5 4 4 基于本体的语义相似度检索算法5 2 5 5 语义相似度计算实例5 3 5 6 本章小结5 6 第六章设计知识管理原型系统的实现5 7 6 1 系统开发环境5 7 6 2 系统关键技术5 7 6 2 1 二维图纸浏览5 7 6 2 2 三维图纸浏览5 8 6 2 3 动态结构树实现5 8 6 3 系统功能实现5 9 6 3 1 系统管理5 9 6 3 2 基础数据配罱。6 0 6 3 3 知识管理6 0 6 3 4 知识浏览。6 2 6 4 本章小结6 4 第七章总结与展望6 5 7 1 全文总结6 5 7 2 工作展望6 6 参考文献6 7 致谢7 l 攻读硕士学位期间发表论文情况7 2 附录7 3 面向设计重用的船舶传动装置设计知识管理技术研究 图、表清单 图2 1 船舶传动装置知识管理系统总体方案9 图2 2j 2 e e 体系架构1 0 图2 3 系统m v c 模型示意图1 2 图2 4 知识管理系统总体框架图1 3 图2 5 系统功能结构树l5 图2 6 系统运作流程1 7 图3 1 船舶传动装置设计知识来源18 图3 2 船舶传动装置设计知识分类2 0 图3 3 船舶传动装置设计知识本体建模过程2 2 图3 4 船舶传动装置设计知识概念及其层次结构2 3 图3 5 船舶传动装置设计知识本体片段2 6 图4 1 船舶传动装置设计知识库分类分层分级模型3 0 图4 2 船舶传动装置设计知识关键要素关系3 l 图4 3 功能知识库的组织形式3 2 图4 4 船舶传动装置功能分层模型3 2 图4 5 船舶传动装置原理方案分层模型3 3 图4 6 原理方案库组织形式3 3 图4 7 船舶传动装置结构分层模型3 4 图4 8 产品结构的构成关系与齿轮零件事物特性表3 5 图4 9 船舶传动装置设计实例分层模型3 6 图4 1 0 知识本体概念定义e r 图3 7 图4 1 l 知识实例管理e r 图3 8 图4 1 2 知识关系管理e r 图3 8 图4 1 3 文档图纸管理e r 图3 8 图4 1 4 概念术语配置e r 图3 9 图4 15 企业人员管理e r 图3 9 图4 1 6 用户信息管理e r 图3 9 图4 1 7 系统数据库总e r 图4 0 图4 18 数据逻辑关系模型4l 1 r 、 一 南京航窄航天大学硕士学位论文 图5 1 概念型知识地图框架结构4 6 图5 2 流程型知识地图框架结构4 7 图5 3 能力型知识地图框架结构4 8 图5 4 检索算法流程5 3 图5 5 设计实例本体模型片段5 3 图6 1 系统管理界面6 0 图6 2 概念术语配置界面6 0 图6 3 知识本体定义界面6 l 图6 4 实例维护界面6 l 图6 5 关系维护界面6 2 图6 6 概念型知识地图界面6 2 图6 7 流程型知识地图界面6 3 图6 8 能力型知识地图界面6 3 图6 9 知识检索界面6 4 表1 1 知识表示的主要方法。3 表1 2 设计知识检索研究成果5 表3 1 本体中的关系2 5 表4 1 系统相关表描述4 2 表4 2 系统查询视图描述4 2 表5 1 基于距离的语义相似度计算结果5 4 表5 2 基于属性的语义相似度计算结果5 5 表5 3 本体语义相似度计算结果5 5 表6 1 本体结构树在数据库中的存储结构5 9 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景与课题来源 进入2 l 世纪，产品需求的多样化、复杂化、产品生命周期的缩短以及市场的全球化，迫切 要求制造业以最快的速度、最低的成本提供质量最优的产品和最好的服务来快速响应市场。因 此，缩短交货期，乃至快速响应市场需求，已经成为竞争的第一要素。日益激烈的市场竞争迫 使企业必须充分挖掘现有产品设计的潜力，高效、高质的完成满足客户需求的产品设计。这对 企业的产品设计能力提出了更高的要求，从而要求设计人员必须了解产品设计的详细过程和步 骤，能在最短的时间内获取有用的产品设计知识，提高产品设计知识的重用率，确保企业获得 和保持竞争优势。 在产品设计中，据估计9 0 的设计为变型设计或自适应设计，这意味着大多数的设计工作 可重用以前的产品设计知识。新产品开发中完全重用现有的或供应商提供的零部件占4 0 ，修 改后重用的零部件占4 0 ，完全全新设计的零部件仅占2 0 【! - 2 1 ，而且这些全新的零件也只是在 结构和形状上和已有的产品零件有区别，从产品的功能、原理、行为等高层信息上分析，它们 仍然是重用了已有的设计知识。因此可以说，现代产品设计是以知识为基础，以知识获取为中 心，设计是知识的物化，新设计是新知识的物化【3 1 。设计是否成功，取决于其中现代知识的含 量，企业产品开发依赖于企业知识的积累和知识获取服务【4 1 。现代市场的竞争要求企业必须具 备良好的知识管理能力，以及基于知识重用的产品设计能力然而，现代企业对设计知识的管 理和重用还存在着诸多问题。 产品设计活动大多是基于已有产品的设计，有经验的设计人员总是善于利用过去成功的设 计经验以及吸取失败的教训。但目前大多数企业的产品设计知识没有得到系统有效的管理，缺 乏有效的设计知识建模工具、设计知识检索工具，造成产品设计过程中经常重复发生类似的设 计错误，增加了产品开发成本，降低了产品开发质量，延长了产品开发时间。 随着信息技术的发展和知识经济时代的到来，应用先进的信息技术带动和提升产品的设计 制造水平，应用知识管理的先进管理理念提高企业的管理层次，已成为解决企业面临的发展瓶 颈的重要途径之一因此，结合信息技术和知识管理技术开发一套适合企业需求的知识管理系 统，有利于知识的共享，提高知识重用率，缩短产品开发周期。 本课题针对某船舶产品设计研发单位的产品设计现状，从知识的获取、表达、存储和重用 的角度出发，研究知识管理技术，并开发一套适合该企业的船舶传动装置设计知识管理系统， 实现设计知识的管理，提高设计知识的重用度。加快产品的设计速度，缩短设计周期，从而达 到快速响应市场需求的目的。 面向设计重用的船舶传动装置设计知识管理技术研究 1 2 国内外研究现状 1 2 1 知识管理研究现状 2 l 世纪是知识经济的时代，为企业创造知识、利用知识、创造财富的知识管理( k n o w l e d g e m a n a g e m e n t ，k m ) 过程是企业面对未来激烈市场竞争和自身发展挑战的克敌制胜的法型卅。 根据近几年g a r t n e rg r o u p 的企业调查，在北美和欧洲的8 1 1 个大型企业中，9 0 了解知识管理， 并且在1 9 9 9 - 2 0 0 0 年就开始了知识管理的活动。据统计，知识管理已经广泛应用于计算机与i t 业、研究与教育机构、信息与咨询服务业、金融与保险业和媒体与设计行业【甜l 。因此，在分析 寸 机械制造领域的设计知识管理现状之前，需要充分了解知识管理在其它领域的研究和发展现状， 以便为机械制造领域提供重要的经验。 通过研究分析可以发现，虽然知识管理在计算机、教育、金融行业取得了飞速的发展，但 是在机械制造行业还处于起步阶段，远远落后于其它行业。就目前的p d m p l m e r p 等信息系 统的管理而言，还停留在企业数据和信息管理的基础上。因此，为了弥补机械制造行业知识管 理不足的缺陷，近几年来，国内外的大量研究机构和学者对制造业设计知识管理进行了探索。 欧洲m o k a 项刚8 l 研究了产品开发和维护两个阶段的工程知识建模方法，对工程知识管理与知 识工程应用集成进行了有益的探讨：美国n i s t 的设计知识仓库项目【9 l 提出了一个信息建模框架 以支持下一代产品设计系统中产品建模，支持基于知识的设计方法，这个建模语言以对象和关 系集来表达产品；欧洲w i s e7 - 程知识管理项目1 1 0 j 建立了基于、b 的计算机支持的协同工程设 计知识管理平台，支持设计知识的进化，有助于设计人员获得所需要的知识；国内的张为民等 研究和开发了基于p d m 的案例知识管理系统，实现了案例设计知识的快速搜索和匹配，并 通过新案例存储丰富的设计经验，以此加快产品开发速度，稳定并逐步提高产品的质量；齐元 胜等【1 2 l 提出了基于w e b 的设计知识管理系统，并对设计知识管理系统的系统结构和关键技术进 行了分析i 乃l 。 综上所述，人们对知识管理的认识正在逐步清晰起来，并且对其相关技术的探讨也越来越 ， 具体，已经逐步从理论的研究过渡到应用的研究。就机械制造行业的知识管理而言，目前的各 项研究已经针对制造业的产品数据和设计过程复杂的特点，从产品的数据、信息建模角度进行 - 了研究。但是，结合机械产品设计的现状与存在问题的分析，当前的设计知识管理研究还没有 彻底解决知识的多样性、动态性和相关性的问题，特别是忽略了设计过程在知识管理中的作用。 只有解决了上述问题，研究人员才能借鉴其它行业知识管理中所应用的先进技术和经验，进一 步提高机械制造行业的知识管理水平。 结合产品设计的快速化、模块化和知识化发展趋势以及产品设计的现状和存在的问题，本 文将知识的表示、知识的检索作为关键技术进行研究。下面将分别从这两个方面介绍产品知识 管理技术的相关研究进展。 2 f 南京航空航天大学硕士学位论文 1 2 2 知识表示研究现状 知识表示的目的是力图将产品设计过程中所涉及的产品、工艺和制造等知识能用统一的模 型表达并能利用计算机进行处理，便于实现支持产品快速设计的知识管理系统。知识表示是知 识管理系统的基础，经过国内外学者多年的探索与研究，目前典型的知识表示方法有：产生式 表示法、谓词逻辑表示法、框架表示法、语义网络表示法、面向对象表示法、基于本体的知识 表示法等【1 4 。1 7 l ，详细内容如表1 1 所示。 表1 1 知识表示的主要方法 表示方法描述优点缺点 用“i f a t h e n b ”的产自然、灵活、模块性好、通用性强，推理效率低： 产生式生式规则形式来表示事有利于表示启发式知识：表达不直观： 表示法物或者知识的因果关系。允许利用领域知识直接指导演绎过缺乏灵活性： 程。表达能力不强。 基本组成部分是谓词符简单、自然、精确、灵活、模块性好；难以表达和加入启发性 号、变量和函数 推理方法严格、完备、通用知识及元知识； 谓词逻辑表 推理方法在事实较多时 示法 易于出现“组合爆炸”， 效率低。 把某一特殊事件或对象与人类的思维和问题求解过程相似；难以确保问题求解的可 的所有知识存储在一起善于表示结构性知识层次结构丰行性和推理过程的严密 框架 的一种复杂的数据结构富；性： 表示法 框架的特性继承适应能力不强； 可能产生多义性 一种采用网络形式表示 自然、直观、清晰： 不能保证推论的严格性 语义网络表人类知识的方法具有广泛的表示范围和强大的表示和有效性； 示法能力；不便于表达判断性知识 体现了联想思维过程。与深层知识。 表示了静态的、结构化的较好地描述了事物的结构模型；表示方式抽象； 系统数据性质；从客观世知识对象的封装便于知识库的维护类的唯一对外接口是消 面向对象表 界实体的对象关系角度 和修正。 息模式。 示法 来描述，表现了对象的相 互关系 3 面向设计重用的船舶传动装置设计知识管理技术研究 表1 1 ( 续) 基于本体 的知识表 示法 是对领域实体存在本质 的抽象，强调实体间的关 联，并通过多种知识表示 元素将这些关联表达和 反映出来。 领域知识的结构清晰： 可以重用，避免了重复的领域知识分 析： 统一的术语和概念使知识共享成为 可能 本体结构的建立比较复 杂，需要领域专家的参 与 通过比较可以发现，前五种传统的知识表示方法无法保证在传递和共享过程中知识理解的 唯一性；另一方面，面对机械制造领域知识的复杂性，上述方法均不能满足知识类型多样、语 义关系复杂的要求，而基于本体的知识表示方法则恰恰解决了上述问题。目前基于本体的知识 表示方法已经成为知识管理领域的主要表示方法，而且已经广泛地应用于教育、计算机软件、 商业服务、通信等行业。 制造业中的本体应用虽然已经展开，但还远远落后于教育和计算机软件等领域。尽管如此， 制造业的企业本体建模研究也取得了较大的成绩，如爱丁堡大学u s c h o l d 等人开发的企业本体 ( e n t e r p r i s eo n t o l o g y ) ，多伦多大学g r u n i n g e r 和f o x 等人的虚拟企业本体( v i r t u a le n t e r p r i s e ) 。 它们成为企业模拟所依据的模型，又是不同企业过程集成的桥梨8 l 。 在本体发展大趋势的带动下，国内的研究机构和学者也在机械制造领域进行了大量的研究 工作。现代制造工程研究所杨志雄、祁国宁等对基于本体的零件描述和w e b 零件库进行了研究 1 1 9 l ；机械与能源学院宋荣、余忠华对轴承锈蚀领域知识的本体进行了研究【2 0 1 ；浙江工业大学赵 燕伟研究了基于o w l 本体建模的概念产品配置【2 1 1 。 综合上述研究可以发现，作为企业核心竞争力体现的设计阶段的本体少之又少。即使部分 建立了面向设计的本体，但较多的以面向零部件产品级为主，未考虑设计对象与组织、过程之 间的紧密关系，导致知识与人、过程的分离。因此，对面向设计本体表示的研究迫在眉睫，需 要将复杂知识抽象为具体的知识类别，借助本体理论，嵌入具体的设计对象、组织和过程中， 达到设计过程中知识的嵌入和重用的目的。 1 2 3 知识检索研究现状 知识检索是知识重用中的关键技术，设计检索的目的就是在已有产品知识中能够找到满足 设计需求的知识。相关研究目前集中在索引的建立、基于实例推理、基于神经网络的检索等方 面。部分研究成果见表1 2 。 4 - 南京航空航天大学硕士学位论文 表1 2 知识检索研究成果 学者名称研究成果 提出以结构一行为一功能模型( s b f ) 构成工程设计的统一的索引词汇表，这样可以将 和目标问题相关的设计选项检索出来。工程设计的s b f 模型能够获取设计者对设施工作 k r i t i t 【矧 原理的理解，比如在输出行为中关于设计结果的结构，并且提供了相关目标和原因的解 释 提出了一种基于神经网络的设计检索系统，用于支持c a d 设计的重用在许多工程领 a n d r e a ss t 2 3 l 域，对新问题的解决方法就是从已经成功开发的实例中进行检索，从而避免了从草图开 始的高成木和花费大量时间的开发工作 j s u n 阻】 应用基于神经网络的模糊推理技术进行概念设计候选项的确认。 研究了基于实例的专家系统的方法进行质量设计，该方法能够有效地存储以往的设计实 m i ns o o s u b 例，检索相似的实例，修改实例来适应新的产品基于实例推理使用了一种分层的索引 【2 5 ， 方法来提高实例检索的效率，提供了一种关于精确实例匹配的相似性度量 此外，为了解决在知识检索中语义方面表达不足，应用本体理论提高检索效率逐渐成为知 识检索研究中的热点。曹锐等【2 6 】提出了基于本体的制造资源获取和智能检索系统结构，建立了 多层次信息智能检索模型，并论述了语义检索相关算法。王英林等【2 7 l 研究了基于本体的可重构 知识管理平台，提出了基于本体的知识检索策略。张东民等【2 8 1 提出了基于本体的设计知识建模 和检索策略。 总之，在产品知识快速增长的今天，传统信息检索机制由于缺乏必要的智能性，难以满足 产品快速设计的要求。造成这些问题的实质在于传统的信息检索技术所采用的只是基于语法层 面上字、词的简单匹配，而缺乏对知识的表示、处理和理解能力。解决这些问题的关键就是要 把信息检索从传统的基于关键字层面提升到基于知识( 或语义) 层面上来。 1 3 研究意义与主要内容 1 3 1 研究意义 在知识经济时代，知识管理已经成为一个企业提高竞争力的重要手段。知识管理系统必须 支持企业各种知识的积累、存储、传播、交流、共享，且需要不断进化，从而全面支持企业内 知识工作者的知识创新活动。知识管理要求系统能够“将适当的知识在适当的时候送给适当的 人”，既要能找到相关的知识项，又能不被无用知识困扰。而目前大多数企业内的知识流通并不 顺畅，主要原因是知识分布在企业的不同领域及不同个体中，这些领域及个体之间缺乏有效的 沟通理解，大多数隐性知识不能够被有效发掘，造成企业内部知识利用率不高，无法提高食业 效率。企业如果想要将已有的知识组织并利用起来，必须有一一个良好的系统来对知识进行组织 5 面向设计重用的船舶传动装置设计知识管理技术研究 因此，在现代化的机械产品设计流程中，引入现代知识管理的思想，建立一套可面向产品 设计的知识管理系统是十分必要的，具体体现在以下几个方面： ( 1 ) 通过对已有产品、零部件及经验知识的重用，可以减少重复工作的时间：通过对知 识进行合理存储，借助知识管理系统，可以大大缩短获取所需知识的时间。 ( 2 ) 通过重用已有的经过实践验证的知识，以及借鉴以往的经验教训，从而可以保证产 品的质量以及避免错误的重犯。 ( 3 ) 通过重用已有知识及吸取已有的教训，可以避免昂贵的重复发明和错误重犯的代价； 通过对知识的整合，做到以少量的内部知识应对多样化的外部需求，不但能够节省响应客户的 时间，也能够减少维护大量知识所需的代价。 ( 4 ) 在知识管理的过程中，通过共享散落在各个专家头脑中的知识，将实现对专家所掌握 的宝贵经验知识尤其是隐性知识的传承，避免出现由于个别专家的退休或离职造成项目的延期 甚至是公司的瘫痪。 1 3 2 研究内容 本文以某船舶产品研发单位知识管理和产品设计现状为背景，在调研的基础上，深入研究 产品知识管理系统及其关键技术，并在理论研究的基础上开发相应的船舶传动装置设计知识管 理系统。由于知识管理技术涉及面十分广泛，本文的研究过程中不能面面俱到，仅从影响知识 管理的基础和关键环节出发，研究知识的建模、知识库的建立和知识检索三个方面，为后续的 知识管理研究奠定基础。 本文研究的具体内容主要有： ( 1 ) 定义船舶产品领域知识体系，分析船舶传动装置多样性的设计知识，研究基于本体的 知识建模技术，实现船舶传动装置设计知识的形式化表达。 ( 2 ) 研究本体知识库的构建过程，实现本体知识库与关系数据库o r a c l e 之间的数据映 射方法，解决船舶传动装置设计知识的存储问题。， ( 3 ) 在传统信息检索相似度算法的基础上，研究基于本体的语义相似度算法，实现知识的 检索功能。 ( 4 ) 建立船舶传动装置设计知识管理系统，实现设计知识的各种管理功能，采用j s p 技术 提供基于w e b 的设计知识检索服务。 1 4 本文章节安排 6 本文的主要研究内容分为七章，各章内容安排如下： ( 1 ) 第一章绪论 阐述课题的背景与来源