（机械电子工程专业论文）注塑模改模知识发现方法研究.pdf

摘要 摘要 模具作为一种重要的基础工业装备，其生产水平的高低在很大程度上决定了产品的质 量、效益和新产品的开发能力。随着塑料工业的快速发展以及工业产品对轻量化的要求的 提高，塑料模具在模具的产品结构中的比例有了很大的提高。注塑模具成型面复杂，结构 多样，且多为单件定制，既使正确应用通用的模具设计制造原则也难以确保一次试模成功， 不可避免地需要对模具进行修改( 即改模) ，以提高塑件质量。 改模工程师制定改模方案时不仅需要传统的模具制造工艺知识，更需要实践中积累的 大量经验知识。但由于改模工程师个人知识水平的差异，导致改模方案的表达因人而异， 存在描述不规范和表达层次不一致的问题，这也使得改模方案中蕴含的知识难以在改模工 程师之间共享，更不利于运用计算机技术进行智能处理。为此，研究改模方案表达方法及 其改模知识发现方法成为有效挖掘改模知识的必要手段。改模知识发现方法的研究能够辅 助模具制造企业建立企业改模知识库，为企业整体知识水平的提升提供理论和方法。 结合知识发现过程，本文主要的研究工作如下： ( 1 ) 注塑模改模方案及知识分层递阶表达方法分析改模方案的构成，分别建立了 以特征层次树为基础的改模特征层次树状模型和以概念层次树为基础的改模特征值层次 树状模型，从而得到了基于非模糊数据的注塑模改模方案表达；结合粗糙隶属函数定义了 有关特征值的新息，并建立了基于新息的改模特征值表达方法，从而得到了基于模糊数据 的注塑模改模方案表达。结合对改模知识范畴的界定，构建了基于产生式规则表达及改模 方案表达方法的两类改模知识( 改模规则和复合改模规则) 分层表达方法。 ( 2 ) 基于非模糊数据的注塑模改模知识分层发现方法基于对改模特征值具体化、 层次化和完整化处理算法研究，建立了一种基于非模糊数据的注塑模改模方案结构化处理 方法。结合p a w l a k 粗糙集方法和改模方案分层递阶表达模型构建了基于p a w l a k 粗糙集的 改模知识发现方法，包括基于p a w l a k 粗糙集的改模特征分层约简算法和规则分层生成算 法。为解决p a w l a k 粗糙集方法中得到的改模规则集规模大且实用性不强的问题，通过引入 分类误差质量矩阵，提出了一种基于变精度粗糙集的改模知识分层发现方法，包括基于变 精度粗糙集的改模特征分层约简算法和规则分层生成算法。 ( 3 ) 基于模糊数据的注塑模改模知识分层发现方法从改模特征值模糊层次化和模 广东工业大学工学博士学位论文 糊完整化处理算法入手，构建了一种基于模糊数据的改模方案结构化处理方法。抽取有关 特征值的新息构造了特征模糊相似矩阵，引入置信水平向量实现了对特征决策表的模糊等 价划分。结合特征决策表的单一复合特征模糊等价划分算法提出了一种基于模糊粗糙集的 改模知识分层发现方法，包括基于模糊粗糙集的改模特征分层约简算法和规则分层生成算 法，解决了从模糊描述的改模方案中归纳发现改模知识的问题。 ( 4 ) 注塑模改模知识相容关系分析从逻辑学中相容关系的定义出发，研究了改模 方案特征决策表信息系统的相容关系。在引入信息系统同态的定义后，将方案结构化处理 等同于一个信息系统同态，分析表明利用特征决策表同态构建的改模方案特征决策表间具 有相容关系。利用信息系统同态不变的特征，分析特征约简与信息系统同态不变的关系， 可知特征约简操作保持了改模方案特征决策表之间的相容关系，进而得出不同方案层次级 别下的注塑模改模知识之间具有相容关系( 即改模知识之间不会存在矛盾) 的结论，阐明 了改模方案分层递阶表达模型及文中提出的粗糙集知识发现方法的合理性。 ( 5 ) 注塑模改模知识发现系统设计与实现结合注塑模改模知识发现流程和模具企 业实际需求，研究了本文中提出的各类相关知识发现算法的实现方法。以m i c r o s o f tv i s u a l s t u d i o2 0 0 5 为开发平台，选用面向对象编程语言c f i 及a s e n e t 技术，采用m i c r o s o f ts q l s e r v e r2 0 0 0 数据库管理平台，构建基于浏览器服务器模式的软件系统架构模式，通过对知 识发现流程的分析及大量算法设计实现了基于粗糙集的注塑模改模知识发现系统。知识发 现系统已成功应用到模具制造企业，取得了良好的效果。 通过上述研究和应用工作，解决了改模方案及知识的规范表达、基于非模糊数据和模 糊数据的改模知识发现、相关理论分析方法的合理性论证问题。论文相关研究和应用结论 能够为模具制造企业有效地挖掘改模方案中蕴含的改模知识提供相关理论和方法。 关键词：注塑模；改模知识；知识发现；粗糙集；分层递阶 a b s 丁r a c t a b s t r a c t m o u l di st h eb a s i ci n d u s t r i a le q u i p m e n ta n dt h em o u l dm a n u f a c t u r i n gr e l a t e sm u c ht o p r o d u c tq u a l i t y , e n t e r p r i s eb e n e f i ta n dp r o d u c td e v e l o p m e n ta b i l i t y w i t ht h ed e v e l o p m e n to f p l a s t i c si n d u s t r ya n dt h er e q u i r e m e n to fl i g h t w e i g h tt oi n d u s t r i a lp r o d u c t , t h ep r o p o r t i o no f p l a s t i cm o u l di n c r e a s e sm u c ht h a nb e f o r e i n j e c t i o nm o u l d sa r et y p i c a lp l a s t i cm o u l d sw i 廿l c o m p l i c a t e dm o l d i n gs u r f a c ea n ds t r u c t u r e ，a n dm o s to ft h e ma r ec u s t o m i z e d i ti sh a r dt oe n s u r e t h a tt e s t i n gm o u l dw i l lb es u c c e s s f u l f o ro n et i m ee v e nt h o u g ht h eg e n e r a ld e s i g n i n ga n d m a n u f a c t u r ep r i n c i p l e sa r ea d o p t e d a i m e da ti m p r o v i n gt h eq u a l i t yo f i n j e c t i o np r o d u c t s ，m o u l d r e p a i ri si n e v i t a b l ei np r a c t i c ea c c o r d i n gt ot h ep r o b l e m se x p o s i n gi nt h em o u l dt e s t i n g e x p e r i e n c ek n o w l e d g ei se m p h a s i z e dt om o u l dr e p a i re n g i n e e r sa sw e l la st h et r a d i t i o n a l k n o w l e d g eo fm o u l dd e s i g n i n ga n dm a n u f a c t u r ep r o c e s si nt h ep r o c e s so fm a k i n gt h em o u l d r e p a i rs c h e m e s b e c a u s et h ek n o w l e d g el e v e l sa r ed i f f e r e n ta m o n gm o u l dr e p a i re n g i n e e r s ，t h e r e p r e s e n t a t i o no fm o u l dr e p a i rs c h e m e sm a y b em a d ew i t hb i gd i f f e r e n c e si n c l u d i n gp r o b l e m so n n o n s t a n d a r dd e s c r i p t i o na n di n c o n s i s t e n th i e r a r c h y t h e s ep r o b l e m sl e a dt ot h es h o r t c o m i n g st h a t i ti sh a r dt os h a r em o u l dr e p a i rk n o w l e d g ei nd i f f e r e n te n g i n e e r sa n dt h ei n t e l l i g e n tp r o c e s si s h a r dt ob ea d o p t e dt op r o c e s sm o u l dr e p a i rk n o w l e d g ea u t o m a t i c a l l y t h e r e f o r e ，t h es t u d yo n m e t h o d o l o g yo fr e p r e s e n t a t i o na n dk n o w l e d g ed i s c o v e r yf o ri n je c t i o nm o u l dr e p a i rs c h e m e s b e c o m e st h eu r g e n tr e q u i r e m e n ti no r d e rt om i l l ek n o w l e d g ee f f e c t i v e l y k n o w l e d g ed i s c o v e r y c a np r o v i d et h em e t h o dt oe s t a b l i s ht h ek n o w l e d g ed a t a b a s ei nm o u l dm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e s a n dt h ek n o w l e d g el e v e li nt h ee n t e r p r i s e sw i l lb ep r o m o t et oan e w s t a g e a c c o r d i n gt ot h ep r o c e s so fk n o w l e d g ed i s c o v e r y , t h em a i ns t u d i e so ft h ep a p e rh a v eb e e n c o n d u c t e da sf o l l o w i n g ( 1 ) h i e r a r c h i c a lr e p r e s e n t a t i o no fi n j e c t i o nm o u l dr e p a i rs c h e m e sa n dr e p a i rk n o w l e d g e a c c o r d i n gt ot h ea n a l y s i so ft h er e p r e s e n t a t i v ec h a r a c t e r i s t i c so fe a c hi n j e c t i o nm o u l dr e p a i r s c h e m e ，f e a t u r eh i e r a r c h yt r e em o d e lb a s e do nf e a t u r eh i e r a r c h yt r e ea n dc o n c e p th i e r a r c h yt r e e m o d e lb a s eo i lc o n c e p th i e r a r c h yt r e ea r ep u tf o r w a r d t h e nt h er e p r e s e n t a t i o no fi n j e c t i o nm o u l d r e p a i rs c h e m e si sp r e s e n t e db a s e do nn o n f u z z yd a t a c o m b i n i n g 、而lr o u g hm e m b e r s h i p m 广东工业大学工学博士学位论文 f u n c t i o n ，t h ed e f i n i t i o no fi n n o v a t i o na b o u tc o n c e p ti si n t r o d u c e d t h er e p r e s e n t a t i o no fc o n c e p t b a s e do ni n n o v a t i o na n di n j e c t i o nm o u l dr e p a i rs c h e m eb a s e do nf u z z yd a t aa r ep u tf o r w a r d a f t e rr e d e f i n i n gt h ec a t e g o r yo fi n j e c t i o nm o u l dr e p a i rk n o w l e d g e ，k n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nf o r t w ot y p e so fm o u l dr e p a i rk n o w l e d g e ( r e p a i rr u l e sa n dc o m p o u n dr e p a i rr u l e s ) i se s t a b l i s h e d b a s e do nt h er e p r e s e n t a t i o no fp r o d u c t i o nr u l e sa n dh i e r a r c h yr e p r e s e n t a t i o nm o d e lo fi n je c t i o n m o u l dr e p a i rs c h e m e s ( 2 ) h i e r a r c h i c a l l yk n o w l e d g ed i s c o v e r yb a s e d o nn o n 一昀d a t af r o mi n j e c t i o nm o u l d r e p a ks c h e m e s a c c o r d i n gt ot h ea l g o r i t h m r e s e a r c ho ne m b o d i m e n t , h i e r a r c h ya n d c o m p l e t i o no fc o n c e p tr e p r e s e n t a t i o ni nt h ei n j e c t i o nm o u l dr e p a i rs c h e m e s ，t h em e t h o do f s t r u c t u r e dp r o c e s s i n gb a s e do nn o n - f u z z yd a t af o ri n j e c t i o nm o u l dr e p a i rs c h e m e si sp u tf o r w a r d k n o w l e d g ed i s c o v e r yf r o mi n j e c t i o nm o u l dr e p a i rs c h e m e si sp r e s e n tb yt h ec o m b i n a t i o no f r o u g hs e tt h e o r yp r o p o s e db yp a w l a ka n dh i e r a r c h yr e p r e s e n t a t i o nm o d e l ，i n c l u d i n gt h e a l g o r i t h m so ff e a t u r er e d u c t i o na n dk n o w l e d g ei n d u c t i o nb a s e do np a w l a kr o u g hs e t t h er u l e s e t sp r o v i d e db yp a w l a kt h e o r i e sa r el a r g e - s c a l ea n di np o o rp r a c t i c a b i l i t y a i m i n ga ta c h i e v i n g t h er u l es e t sm o r ee f f i c i e n t l ya n da p p l i c a b l y , an e wm e t h o do fh i e r a r c h i c a lk n o w l e d g ed i s c o v e r y b a s e do nv a r i a b l ep r e c i s i o nr o u g hs e ti sp r o p o s e db yi n t r o d u c i n gc l a s s i f i c a t i o nq u a l i t y e r r o r m a t r i x t h ec o r e so ft h em e t h o da r et h ea l g o r i t h m so fh i e r a r c h i c a lf e a t u r er e d u c t i o na n d h i e r a r c h i c a lr u l ei n d u c t i o n ( 3 ) h i e r a r c h i c a l l yk n o w l e d g ed i s c o v e r yb a s e do nf u z z yd a t af r o mi n j e c t i o nm o u l dr e p a i r s c h e m e s t h em e t h o do fs t r u c t u r e dp r o c e s s i n gb a s e do nf u z z yd a t af o r 画e c t i o nm o u l dr e p a i r s c h e m e si ss e tu pa f t e rt h ep r o c e s so ff u z z yh i e r a r c h ya n df u z z yc o m p l e t i o n b yt h ea b s t r a c t i o n o ft h ei n n o v a t i o na b o u tc o n c e p tf r o mt h ef e a t u r ed e c i s i o nt a b l e s ，f e a t u r ef u z z ys i m i l a rm a t r i xi s c o n s t r u c w x la n dt h ef e a t u r ed e c i s i o nt a b l ei sd i v i d e di n t os o m e 晒e q u i v a l e n ts u b s e t sb y i n t r o d u c i n gc o n f i d e n c el e v e lv e c t o r f i n a l l y , t h ea l g o r i t h m so f h i e r a r c h i c a lf e a t u r er e d u c t i o na n d h i e r a r c h i c a lr u l ei n d u c t i o nb a s e do nf u z z yr o u g hs e ta r ep u tf o r w a r db yd e f i n i n gs i n g l eo r m u l t i p l ef u z z yf e a t u r ee q u i v a l e n c er e l a t i o n sa n dt h e nt h e m e t h o do fh i e r a r c h i c a lf u z z y k n o w l e d g ed i s c o v e r y i s p r o p o s e d t h em e t h o de s t a b l i s h e d c a l lb eu s e dt oc o p e 、析也t h e c h a l l e n g eb r o u g h tb yt h ei n j e c f i o nm o u l dr e p a i rs c h e m e sw i 也f u z z yd e s c r i p t i o n ( 4 ) c o m p a t i b l er e l a t i o na n a l y s i so fi n j e c t i o nm o u l dr e p a i rk n o w l e d g e f r o m t h ed e f i n i t i o n o fc o m p a t i b l er e l a t i o ni nl o g i ct h e o r i e s ，t h ec o m p a t i b l er e l a t i o no ff e a t u r ed e c i s i o nt a b l e sa b o u t i v a b s 下r a c t i n j e c t i o nm o u l dr e p a i r s c h e m e si s d e m o n s t r a t e d b yt h ei n t r o d u c t i o no fh o m o m o r p h i s m d e f i n i t i o no fi n f o r m a t i o ns y s t e m ，s c h e m es t r u c t u r e dp r o c e s s i n gc a l lb ev i e w e da si n f o r m a t i o n s y s t e mh o m o m o r p h i s ma n dt h ed e m o n s t r a t i o ni n d i c a t e st h a tf e a t u r ed e c i s i o nt a b l e sa b o u t i n j e c t i o nm o u l dr e p a i rs c h e m e si sc o m p a t i b l e w i t hav i e wo fh o m o m o r p h i s mi n v a r i a n c eo f i n f o r m a t i o ns y s t e m ，t h er e l a t i o ni sa n a l y z e db e t w e e nf e a t u r er e d u c t i o na n dh o m o m o r p h i s m i n v a r i a n c eo fi n f o r m a t i o ns y s t e m t h ea n a l y s i sr e s u l t ss h o wt h a tf e a t u r er e d u c t i o no p e r a t i o nh a s t h es a n l ec o m p a t i b l er e l a t i o n 州t hf e a t u r ed e c i s i o nt a b l e sa b o u tm o u l dr e p a i rs c h e m e s ，a n d i n j e c t i o nm o u l dr e p a i rk n o w l e d g eo nd i f f e r e n ts c h e m el e v e l si sc o m p a t i b l ea n dn oc o n t r a d i c t i o n t h e r e f o r e ，t h ec o n c l u s i o ni sd r a w nt h a tt h ek n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nc o n s t r u c t e di nt h ep a p e ri s c o m p a t i b l ea n d t h ef o u n d a t i o no fk n o w l e d g ed i s c o v e r yi sv a l i d ( 5 ) d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fi n j e c t i o nm o u l dr e p a i rk n o w l e d g ed i s c o v e r ys y s t e m c o n s i d e r i n gt h ef l o wo fi n j e c t i o nm o u l dr e p a i rk n o w l e d g ed i s c o v e r ya n dt h er e a lr e q u i r e m e n ti n t h em o u l dm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e s ，t h ei m p l e m e n t a t i o nm e t h o do fa l g o r i t h ma b o u tk n o w l e d g e d i s c o v e r ym e n t i o n e da b o v ei ss t u d i e dd e e p l y s y s t e ms t r u c t u r em o d eb a s e do nb r o w e r s e r v e r ( b s ) m o d ei sc o n s t r u c t e di nw h i c hm i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 0 5i ss e l e c t e da sd e v e l o p m e n t p l a t f o r m ，t h ep r o g r a ml a n g u a g ec 群a n da s e n e tt e c h n i q u e sa r ed e t e r m i n e da n dt h ed a t a b a s e m a n a g e m e n tp l a t f o r mi sm i c r o s o f ts q ls e w e r2 0 0 0 b a s e do nt h ed e s i g no ft h ek n o w l e d g e d i s c o v e r ya l g o r i t h m i c s ，k n o w l e d g ed i s c o v e r ys y s t e mb a s e do nr o u g hs e t i s i m p l e m e n t e d a c c o r d i n gt ot h ep r o c e s so ft h ek n o w l e d g ed i s c o v e r yf o ri n je c t i o nm o u l dr e p a i rs c h e m e s t h e s y s t e mh a sb e e np u ti n t op r a c t i c ei nam o u l dm a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s ea n dg o o de f f e c th a sb e e n a c h i e v e d b a s e d0 1 1a l lt h es t u d i e sa b o v e ，p r o b l e m sa b o u tn o r m a lr e p r e s e n t a t i o no f 画e c t i o nm o u l d r e p a i rs c h e m e s a n dm o u l dr e p a i rk n o w l e d g e ，k n o w l e d g ed i s c o v e r yb a s e do nn o n - f u z z ya n df u z z y d a t a , v a l i d i t yo ft h er e l a t i v et h e o r i e sp r o p o s e di nt h ep a p e ra r ed i s c u s s e d t h em e t h o d sa n d c o n c l u s i o n sd r a w nf r o mt h ep a p e rw i l lp r o v i d ea l le f f i c i e n tw a yt om i l l em o u l dr e p a i rk n o w l e d g e i nm o u l dm a n u f a c t u r ee n t e r p r i s e s k e yw o r d s ：埘e c t i o nm o u l d ；m o u l dr e p a i rk n o w l e d g e ；k n o w l e d g ed i s c o v e r yi nd a t a b a s e ； h i e r a r c h ym o d e l v 广东工业大学工学博士学位论文 独创性声明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指 导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或其它用途使用过的 成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明，并表 示了谢意。 本学位论文成果是本人在广东工业大学读书期间在导师的指导下取得的，论文成果归 广东工业大学所有。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任，特此声明。 指导老师签名：甲重庆弛 论文作者签名： 陈簧 1 钟年月苫、日 1 2 8 第一章绪论 1 1 选题背景及研究意义 第一章绪论 模具是制造业的重要基础工艺装备。国民经济的五大支柱产业，包括机械、电子、汽 车、石化、建筑等的发展，都要求模具工业的发展与之相适应，在电子、电机、仪表、家 电和通讯等产品中，有6 0 8 0 的零部件依靠模具成型。在实际工业生产中，模具工业被 称为“点铁成金的行业”或“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具 自身价值的几十倍甚至上百倍。模具生产水平的高低在很大程度上决定着产品的质量、效 益和新产品的开发能力，因此成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志1 1 刮。 时至今日，模具行业在我国发展已经走过了二十多年的历程。自1 9 8 9 年3 月国家颁 布国务院关于当前产业政策要点的决定把模具列为机械工业改造序列的第一位以来， 我国模具行业的发展进入了快车道【5 】。随后的1 9 9 9 年和2 0 0 2 年，在国家计委和科技部发 布的当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录、当前国家优先发展的高技术产 品产业化要点指南( 目录) 及当前国家鼓励外商投资产业目录中，模具也都被列入 其中【2 】。据中国模具工业协会的不完全统计，1 9 9 6 年至2 0 0 5 年的十年间，我国模具制造 业的年产值平均增长1 5 ，2 0 0 5 年模具销售总额达6 1 0 亿元人民币1 5 j 。2 0 0 6 - 2 0 0 7 年模具 销售总额更是从7 2 0 亿上升到8 7 0 亿人民i 币t s , 7 】，同比增长2 1 。虽然中国模具工业发展迅 速，模具总量已达到相当大的规模，模具水平也有了很大的提高，但在总体上，我国模具 生产的商品化、专业化和标准化程度还较低致使我国的模具在精度、寿命、制造周期及能 力等方面与国际水平相比尚有较大差距，每年仍需大量进口模具1 6 j 。2 0 0 7 年中国模具进出 口总额3 4 6 6 亿美元，相比2 0 0 6 年增长1 2 2 4 ，其中进口总额2 0 5 3 亿美元。 模具制造集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密检测和信息网络等诸 多学科，是一个综合性多学科的系统工程。一方面更大型、更精密、更复杂及更经济快速 是模具产品未来的发展方向，另一方面模具材料、能源、人工费用的不断上涨和模具价格 的下降、模具交货期的缩短，将是今后较长时期内模具企业所必须面对的现实和趋势，这 也就使得整个模具行业朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展。我国模具工业 广东工业大学工学博士学位论文 总体技术水平欠佳，自主创新能力较弱，企业核心竞争力不强，在中高档模具领域内缺乏 国际竞争力的状况，在较长时间内还难以彻底改观。面对这样严峻的形势 5 1 ，如何提高我 国模具制造企业的技术和管理水平，提升我国模具制造业的核心竞争力，是摆在我们面前 亟需解决的重要课题。 模具在我国涵盖了各种用于金属和非金属成形的特殊工具【2 】。随着塑料工业的快速发 展以及工业产品轻量化要求的提高，在模具的产品结构中，塑料模具的比例有了很大的上 升。同时随着c a d c a m c a e 技术及电子信息工程技术的广泛应用【8 9 】，气体辅助注塑成型 技术及热流道技术日趋成熟，我国的塑料模具生产得到了长足的发展。在十大类模具中， 塑料模具已成为总量最多的模具，2 0 0 7 年塑料模具进口总金额占模具进口总金额的5 1 8 9 ，继续位居首位。但由于塑料模具在我国起步较晚，我国塑料模具的产品水平仍然相对 较低。总体上看，模具精度、型腔表面粗糙度、生产周期、寿命等指标与国外先进水平相 比尚有较大的差距【5 , 7 , 1 0 】。目前国内塑料模具的综合水平与国外先进水平的对比【1o 】见表1 1 。 表1 1 塑料模具制造水平 t a b l e1 1m a n u f a c t u r i n gl e v e lo fp l a s t i ch a j e c t i o nm o u l d 国外先进水平国内综合水平 0 0 5 m m 0 0 1 m m0 0 2 m m - - 0 0 5 m m 型腔精度表面粗糙度 r a 0 1o o 0 5 9 m r a 0 2 0 0 4 0 9 i n 生产周期 1 个月左右2 - - 3 个月左右 ( 以中型塑料模为例) 注塑成型是精密、复杂、大型塑料模具的主要成型工艺，运用该工艺成型的模具称为 注塑模具【1 1 1 。注塑模具具有其成型面复杂，结构多样化，成型条件个性化的特点，且模具 多为单件定制，既使正确应用通用的模具设计制造原则也难以确保一次试模成功，不可避 免地需要根据试模过程中塑件出现的问题对模具进行修改( 以下称改模) ，以提高塑件质 量。工程师制定改模方案时不仅需具有传统的模具设计制造工艺知识，更多的是需具有各 种工艺的“诀窍 。而这些诀窍与试模过程中塑件出现的问题是高度关联的，目前只能通 过不断实践，接受教训，积累经验，才能获得和提高。资深的改模工程师己成为模具企业 重要的知识资产，改模知识往往又会随着人才的退休或跳槽而被带走。如何将改模工程师 工作中所总结的重要知识一点一滴地积累下来，作为模具企业知识资产的重要组成部分得 以保存和发展，已成为各模具企业普遍面临的问题。 2 第一章绪论 结合注塑模具的成型特点及经验知识在提高模具质量方面的重要作用，需要对模具企 业的知识资产进行有效保存、发展及充分利用。进行注塑模具改模知识的表达和发现是沉 淀企业实际生产过程中的经验知识并提高改模效率的有效手段，同时顺应模具生产信息 化、精细化和自动化发展的发展趋势1 2 】。我国模具行业迅猛的发展形势及其在国民经济中 的重要地位能够为注塑模具改模知识表达和发现的相关成果提供广阔的应用前景。 1 2 知识发现 1 2 1 知识发现的定义与过程 当今社会正处于知识经济时代。伴随数据库技术的成熟和普及，人类积累的数据量正 在以指数形式增长。这些丰富的数据背后隐藏着大量不被人们所知的、潜在有用的知识。 传统的信息处理工具已经不能从这些大量的数据中发现知识，正如趋势大师j o l l l l n 于1 9 8 2 年在他的首部著作大趋势中提到：“人类正被信息淹没，却饥渴于知识”【1 3 1 。如何不 被信息淹没，并且能够科学有效地利用这些数据，以获得对人们有用的知识，已成为一个 令人关注的课题，更是许多研究者们所面临的必须解决的挑战性任务【1 4 l5 1 。于是，一种从 数据中挖掘知识的方法知识发现应运而生，它集数据收集、数据清洁、降维、规则归 纳、模式识别、数据结果分析及评估、可视化输出等多种过程于一身，是统计学、计算机 科学、模式识别、人工智能、机器学习及其它学科相结合的产物。 知识发现是一门受到来自各种不同领域的研究者关注的交叉性学科，因而知识发现有 着不同的术语名称，如数据库知识发现( k n o w l e d g ed i s c o v e r yi nd a t a b a s e s ) 、数据挖掘( d a t a m i n i n g ) 、知识抽取( k n o w l e d g ee x t r a c t i o n ) 、知识归纳( k n o w l e d g ei n d u c t i o n ) 、信息发现 ( i n f o r m a t i o nd i s c o v e r y ) 、智能信息分析( i n t e l l i g e n td a t aa n a l y s i s ) 、探索式数据分析 ( e x p l o r a t o r yd a m a n a l y s i s ) 、数据收获( i n f o r m a t i o nh a r v e s t i n g ) 、数据捕捞( d a t ad r e d g i n g ) 和数据考古( d a t a a r c h e o l o g y ) 等【l 孓1 7 1 。 1 9 8 9 年8 月第l l 届国际联合人工智能学术会议上，知识发现这一术语首次被提出。 直到1 9 9 6 年k d d 9 6 国际会议，f a y y a d 等给出了至今被国内外研究者较为认同的知识发现 定义 1 f l , 1 9 ：k n o w l e d g ed i s c o v e r yi nd a t a b a s e s ( k d d ) i st h en o n t r i v i a jp r o c e s st oi d e n t i f y i n gv a l i 止 n o v e l ，p o t e m i a l l yu s e f u l ，a n du l t i m a t e l yu n d e r s t a n d a b l ep a t t e r n si nd a t a ( 知识发现是从数据库 3 广东工业大学工学博士学位论文 中识别出有效的、新颖的、潜在有用的，以及最终可理解的模式的非平凡过程) ，同时给 出了知识发现过程，如图1 1 。 数据集 换 n 笔罗冈鼍 理l 叫亡令 多日鼍 j l 1 l 目标数据 预处理数据变换后数据 4 、，、 ，、 知识 图1 1 知识发现过程 f i g 1 1p r o c e s so fk n o w l e d g ed i s c o v e r yi nd a b b l e f a y y a d 等提出的知识发现过程是一个循环迭代，不断反馈的过程。如果发现选择的数 据不太好，或产生了不期望的结果，则需要用户回退到以前的某个阶段或重新从头开始执 行知识发现过程。知识发现过程具体可以由九个步骤组成 1 9 - 2 h ： ( 1 )了解应用领域：了解应用领域相关知识和应用目标。 ( 2 ) 创建目标数据集：选取合适的变量和记录组成目标数据集。 ( 3 ) 数据清理和预处理：对选出的数据，清除噪声，将数据转变成“干净 的数据。 ( 4 ) 数据规约