（机械电子工程专业论文）面向模具经验性知识的本体语义编辑器设计与实现.pdf

摘要 摘要 针对模具企业知识获取与重用、共享和积累的需求，以及模具经验性知识密 集、复杂多样化的特点。本课题以模具生产过程中产生的经验性知识为研究对象。 采用经验反馈模型及其方法指导经验知识的捕获、形式化表达、提取和总结，以 本体描述标准语言对知识进行描述，使知识具有完备的逻辑基础并且易于重用。 采用具有分布性特点b r o w s e r s e r v e r 应用系统结构，最终用户可以随时随地进行 查询、添加、修改和删除等操作本体业务。在这种背景下，本文针对当前本体工 具的多样化和差异化进行分析，顺应本体编辑工具的发展趋势，结合模具企业经 验性知识表示形式，研究基于w e b 协同的模具经验性知识的本体语义编辑器系 统的设计与实现，主要内容如下： 1 以模具生产过程中产生的知识为研究对象，分析模具经验性知识的产生 内容和模具领域知识本体的构成与复用，然后提出模具经验性知识的本体语义表 达方法，对模具企业的实际需求进行了分析，设计了面向模具经验性知识的本体 语义编辑器系统的功能； 2 研究了基于模具经验性知识本体半自动化语义标注系统，根据模具经验 性知识的特征设计知识标签，确立面向模具经验性知识的本体语义标注模型并设 计适合模具经验性知识的本体语义标注流程； 3 研究了本体标准化语言o w l 的面向对象模型，实现了基于n e t 平台的 o w l 解析器，并运用到本体语编辑器系统的中，实现领域知识本体的读取与维 护功能； 4 利用前面的研究成果，以m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 1 0 为开发平台，选用 面向对象编程语言c 撑及a s p n e t 技术，采用m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 8 数据库 管理平台，构建基于浏览器朋艮务器模式的软件系统架构模式。针对于模具工程 师，设计与实现模具经验性知识本体的启发式输入、查询和维护等功能界面和操 作。在原模具知识管理系统中，集成了基于模具经验性知识的本体语义编辑器系 统。 关键词：本体标注，经验性知识，解析器，本体编辑器 a b s t r a c t a bs t r a c t a c c o r d i n gt ot h ed e m a n dt h a tm o u l de n t e r p r i s ea c q u i s i t i o na n dr e u s e ，s h a r i n g a n da c c u m u l a t i o nt ok n o w l e d g e ，a n dm o l de m p i r i c a lk n o w l e d g ei n t e n s i v e ，c o m p l e x d i v e r s ec h a r a c t e r i s t i c s t h i st o p i ct om o u l dp r o d u c t i o np r o c e s sp r o d u c e se m p i r i c a l k n o w l e d g e 嬲t h er e s e a r c ho b j e c t u s i n ge x p e r i e n c ef e e d b a c km o d e la n di t sm e t h o d s o fg u i d i n gk n o w l e d g ec a p t u r e ，f o r m a le x p r e s s i o n , e x t r a c t i o na n ds u m m a r i z e dt o o n t o l o g yt od e s c r i b es t a n d a r dl a n g u a g ek n o w l e d g e ，k n o w l e d g eh a sl o g i c a lb a s i sa n di s e a s i e rt or e u s e u s i n gad i s t r i b u t i o no fi sb r o w s e r s e w e ra p p l i c a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f s y s t e ms t r u c t u r e ，a n y t i m e ，a n y w h e r e ，e n du s e r sc a nq u e r y , a d d ，m o d i f ya n dd e l e t e o p e r a t i o no n t o l o g yb u s i n e s s i nt h i sc o n t e x t ，t h i sa r t i c l ei nv i e wo ft h ec u r r e n t o n t o l o g yt o o l st h ed i v e r s i t ya n dd i f f e r e n c ea n a l y s i s ，c o n f o l t i lt ot h ed e v e l o p m e n tt r e n d o fo n t o l o g ye d i t o r t o o t , c o m b i n i n g m o u l d e n t e r p r i s ee m p i r i c a lk n o w l e d g e r e p r e s e n t a t i o nb a s e do nw e b ，s t u d yt h em o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g ec o o r d i n a t i o no f o n t o l o g ys e m a n t i ce d i t o rs y s t e md e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n , t h em a i nc o n t e n t 嬲 f o l l 0 w s 1 i n t r o d u c e dt h er e l a t e dt h e o r ya n do n t o m g yo n t o m g yr e s e a r c hs i t u a t i o no f e x i s t i n go n t o m g y , e d i t i n g t o o l sa n dm o u l d e x p e r i e n c e a f t e r a n a l y z i n g t h e c h a r a c t e r i s t i c so fk n o w l e d g e ，t h i sp a p e rt oc o n s t r u c tt h eo n t o l o g yo fm o u l de m p i r i c a l k n o w l e d g et h en e c e s s i t yo fs e m a n t i ce d i t o r ； 2 a c c o r d i n gt om o l dp r o d u c t i o np r o c e s sc h a r a c t e r i s t i c sa r ea n a l y z e da n d i n t r o d u c ek n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o na n df o r m a l i z e dt h e o r y , t h i sp a p e rp r o p o s e st h e o n t o m g yb a s e d o nm o u l d e m p i r i c a lk n o w l e d g eo fs e m a n t i cr e p r e s e n t a t i o n i s i n t r o d u c e db a s e dd e t a i l e dt h e o r yo f o n t o l o g yr e l e v a n tk n o w l e d g e ，o n t o m g yl a n g u a g e ， m o u l de m p i r i c a lo n t o b g ys e m a n t i cm e t h o do fb u i l d i n go n t o b g ya n de s t a b l i s h o n t o l o g yk n o w l e d g eb a s ea n do n t o b g ys e m a n t i ct a g g 吨r e a l i z a t i o n ； 3 s t u d yo fo n t o m g ys t a n d a r d i z e dl a n g u a g eo w lo b j e c t - o r i e n t e dm o d e l ， r e a l i z e st om o l dd o m a i no n t o m g y ，a c c o r d i n gt ot h ea n a l y t i c a lf o rm o u l de m p i r i c a l k n o w l e d g eo n t o l o g yo fs e m a n t i ce d i t o ra n a l y z e dt h ef u n c t i o no ft h es y s t e md e s i g n a n di m p l e m e n t a t i o n ； i i i 广东工业大学硕士学位论文 4 u s i n gt h er e s e a r c ha c h i e v e m e n t si nf r o n t ，m i c r o s o f t v i s u a ls t u d i o2 010 d e v e l o p m e n tp l a t f o r m , c h o o s e a no b j e c t o r i e n t e dp r o g r a m m i n gl a n g u a g ec 撑a n d a s p n e tt e c h n o l o g y , u s i n gm i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 8d a t a b a s em a n a g e m e n t p l a t f o r m , b a s e do nt h eb r o w s e r s e r v e rm o d ec o n s t r u c t i n g t h es o l , w a r es y s t e m s t r u c t u r em o d e b a s e do nt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o nw i t ht h ed i ee n g i n e e r , m o u l d e m p i r i c a lk n o w l e d g eo n t o l o g yh e u r i s t i ci i l p u t ，i n q u i r e st h ea n dm a i n t e n a n c ef u n c t i o n i n t e r f a c ea n do p e r a t i o n i nt h eo r i g i n a lm o u l dk n o w l e d g em a n a g e m e n ts y s t e m , t h e i n t e g r a t i o no fk n o w l e d g eb a s e do nm o u l de m p i r i c a lo n t o l o g ys e m a n t i ce d i t o rs y s t e m k e yw o r d s ：o n t o l o g yt a g g i n g ，e m p i r i c a lk n o w l e d g e ，p a r s e r , o n t o l o g ye d i t o r i v c o n t e n t s c o n t e n t s a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) i i l c o n t e n t s ( c h i n e s e ) ”一v c o n t e n t s ( e n g l i s h ) i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 。”1 1 1b a c k g r o u n da n ds i n g i f i e a n e eo f r e s e a r c h 1 1 2r e s e a r c hs t a t u so fk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o na n dd i s c o v e r yf o rm o u l d m a n u f a c t u r i n g 2 1 3t h ec u r r e n to n t o l o g ye d i t o rt o o lo fc h a r a c t e r i s t i ca n a l y s i s ”4 1 4t h em a i nc o n t e n to f t h i sp a p e r ：6 1 5t h er e s e a r c hs i g n i f i c a n c eo f t h i sp a p e r ”7 c h a p t e r 2f a c i n gt h em o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g eo n t o l o g ye d i t o r r e q u i r e m e n ta n a l y s i s 一”9 2 1m o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g ep r o d u c t i o n 。9 2 2m o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g es e m a n t i ce x p r e s s i o no fo n t o l o g y 一10 2 2 1m o l dp r o d u c t i o np r o c e s sc h a r a c t e r i s t i c sa n a l y s i s + 1 2 2 2 2m o l dd o m a i no n t o l o g yc o n s t i t u t e s + 1 4 2 2 3t h er e u s eo f t h em o u l do n t o l o g y 。1 6 2 2 4t h em o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g eb a s e do no n t o l o g yf o r m a le x p r e s s i o n l7 2 3f a c i n gt h em o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g eo ft h eo n t o l o g yo fs e m a n t i ce d i t o r f u n c t i o nr e q u i r e m e n ta n a l y s i s 18 2 3 1b a s e do nt h eo w l l a n g u a g ed e s c r i b e sm o l dd o m a i no n t o l o g yr e a d a n dm a i n t e n a n c e 19 2 3 2m o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g eo n t o l o g ys e m a n t i ct a g g i n g 2 0 2 3 3e s t a b l i s hf a c i n gk n o w l e d g em a n a g e m e n tk n o w l e d g e 21 v l l 2 4s u m m a r y 2 2 c h a p t e r3t h eo n t o l o g yb a s e d o nm o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g eo fs e m a n t i c t a g g i n g 。 2 3 3 1t h ea i ma n dp r i n c i p l eo fs e m a n t i ct a g g i i l g 2 3 3 2s e m a n t i ct a g g i n gt o o l sa n a l y s i s 2 4 3 3f a c i n gt h em o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g eo fs e m a n t i ct a g g i n gt h eo n t o l o g y 一2 6 3 3 1s e m a n t i ct a g g i n gw a y 2 6 3 3 2m o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g et a g g i n gd e s i g n 2 7 3 3 3m o u l de m p i r i c a lk n o w l e d g es e m a n t i ct a g g i n gp r o c e s s 2 8 3 4s u m m a r y 2 9 c h a p t e r 4o w lp a r s e ro fd e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n 4 1o w ld o c u m e n ts t r u c t u r ea n dt h em o d e ld e s i g n 3 0 4 2o w lp a r s e rf u n c t i o nr e q u i r e m e n ta n a l y s i s 。? j 3 6 4 3o w lp a r s e ro f d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n 。3 7 4 4s u m m a r y 4 0 c h a p t e r 5o n t o l o g ye d i t o rs y s t e md e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n 5 1s y s t e md e s i g ng o a l 4 l 5 2s y s t e ms t r u c t u r ea n dd e v e l o p m e n tp l a t f o r m 4 1 5 3m v c d e s i g np a t t e r n s 4 3 5 4a j a xe x t j st e c h n o l o g y 4 5 5 5d a t a b a s ed e s i g n 4 5 5 6o n t o l o g ye d i t o rf u n c t i o nm o d u l ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n 4 7 5 6 1s y s t e mf u n c t i o nt r e e 4 7 5 6 2f u n c t i o nm o d u l ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n 4 7 5 7s u m m a r y 。5 8 s u m m a r y a n dp e r s p e c t i v e 。 5 9 r e s e a r c hs u m m a r y 。5 9 r e s e a r c hp e r s p e c t i v e 。6 0 v i i i c o n t e n t s r e f e r e n c e 6 1 p u b l i s h e dp a p e r sd u r i n gg r a d u a t e 6 4 s t a t e m e n to fo r i g i n a f i t y 6 5 a c k n o w l e d g e m e n t 6 6 i x 第一章绪论 第一章绪论 1 1 选题背景及研究意义 众所周知，模具已经广泛应用到机械、汽车、建筑、电子、石化等领域，已 经逐渐发展成为了国民经济五大支柱产业不可或缺的资源。通讯、电机、电子、 家电和仪表等行业的发展也要求与模具工业的发展相适应。模具发展水平是衡量 一个国家产品制造水平高低的重要标志。这些领域的产品中有6 0 8 0 的零部 件是采用用模具成型加工制造的n 1 。在实际工业生产中，新产品的开发能力及产 品的质量、效益等在很大程度上决定着模具生产水平的高低，通过制造模具而生 产的最终产品的价值，几乎都是模具自身价值的几十倍甚至上百倍，因此它又有 “效益放大器”和“点铁成金的行业之称n 名3 j 3 。 我国模具行业近年来之所以如此突飞猛进的进驻到各种制造业，源于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中明确把模具列为机械 工业改造序列的第一位佑1 。随后又在国家计委和科技部发布的当前国家鼓励外 商投资产业目录、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) 中被列入行列嘲。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【纠。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 亿人民币晦p7 1 ，同比增长2 1 。迄今为止，我 国模具行业在已经经历了二十多年的春秋。虽然我国模具行业以迅雷不及掩耳之 势在总量上已达到了相当大的规模，模具水平也在一定程度上有了很大的提高， 但整体比起国际模具产业水平来说，就显得有些微不足道了。我国模具生产还存 在精度不够、寿命较短、制造周期频繁及生产能力薄弱等很多问题有待解决。 模具制造是一个综合性多学科的系统工程，它融合了计算机、机械、化学、 信息网络、光学、材料、精密检测、电子等诸多学科，模具产品未来的发展方向 主要包括两个方面：一方面是要向更大型企业、更精密仪器、更复杂领域、更经 济实用、更快速运转等方向发展；另一方面由于经济迅猛发展，物价飞涨导致能 广东工业大学硕士学位论文 源，原材料及人工费急剧上涨，而时效性要求甚高又导致模具交货期缩短的今天， 趋使模具行业必须快速朝着自动化生产、精细化、数据化、无图化等方向发展。 我国模具工业自主创新能力较弱，总体技术水平较差，在未来很长时间内还难以 完全改善模具制造业在中高档模具生产领域内国际竞争力薄弱的状况哺1 。从相关 统计数据得知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 亿美元嘲。因其在标准化、专业化程度等方面远低 于国际水平，每年仍需大量进口模。 目前摆在我们面前急需解决的重要问题是如何让模具制造企业的生产管理 与计算机信息技术相融合，用计算机信息技术的研究成果和先进的生产管理理念 来促进模具企业的生产管理水平，提升我国模具制造业在国际市场上的核心竞争 力，这是我国模具制造企业目前面临的严峻形势。 随着信息技术的不断发展和整个社会对知识的需求日益高涨，推进企业信息 化进程越来越强烈，现今高度信息化的企业知识管理正逐渐被人们所认可，并用 来再次提升企业自身的生产力和核心竞争力。 在模具制造企业行业中，企业信息化制造系统越来越呈现基于知识管理系统 的特征，知识成为企业信息化制造系统中的决定性要素，企业经验性知识成为企 业极其重要的和宝贵的资源。因此在企业现有信息化基础设施上实施企业经验性 知识管理，对我国模具制造业发展、企业创新能力和产品市场竞争力的提高有着 极其重要的现实意义。 1 2 模具制造知识的表达与发现现状 在模具制造知识表示领域，国内外学者结合不同类型模具结构特点及各自知 识应用系统侧重点，给出了不同的知识表达方式。沈卫华等采用基于本体语义网 络的知识表达方式对注塑模具设计知识进行分析和表达，并依此给出其推理和检 索算法，同时设计了一个模具设计知识管理系统h 8 1 。张月蓉、李凯岭等分析了 注塑模具设计知识特点，给出框架表示、规则表示及两种方法结合的知识表达方 法阳10 | 。王义林总结了工艺设计知识获取的途径，采用多种知识表达方法实现了 对大型复杂冲压件工艺信息知识的描述，并建立了完整工艺信息知识模型，将专 家知识、零件信息、工艺设计过程知识、环境知识等工艺信息有效地集成在一起 第一章绪论 n 。赵震等针对冲裁模具结构设计的特点，提出知识驱动的冲裁模具结构设计的 基本原理，建立了以过程表示为主导，结合框架、产生式规则的混合知识表示模 式n 引。周驰等研究了以产生式规则的形式表达冲压模设计规则知识n 射。王豪行研 究c b r 系统中冲模结构知识库知识与控制性知识的表示方法n 劓。柯旭贵等给出 以框架表示的冲压模具结构设计的知识n 引。杨宁等提出对象一规则元模型来表达 知识n 剐。张为民等分析了模具设计案例的表达方法，在p d m 系统中实现其推理 和查询n 7 1 。姜开宇采用面向对象、规则、过程的混合知识表达方式进行知识的表 示n 钔。张雷通过分析抛光工艺知识的特征，给出抛光工艺知识的获取方法n 引。 在模具制造知识发现方面，尹纪龙提出用模糊一粗糙集算法对塑性成形过程 数值仿真结果进行数据挖掘，从中提炼出对加工工艺和模具设计有指导意义的产 生式规则汹2 。石峰等提出一种模糊粗糙集模型归纳学习算法，并依此建立浇注 系统方案设计模糊知识库陇3 。陈军等提出了从金属塑性成形数值模拟结果中挖掘 板料冲压成形工艺设计知识的方法汹1 。卢晓春、郭盛等研究了基于概念泛化和粗 糙集的数据挖掘算法( c i 比g ) 的决策分析，并以拉深模具为例，开发模具质量 评价系统汹一。王迎春采用决策树c 4 5 算法对金属塑性成形过程数据进行分析， 提取冲压工艺知识汹1 。王豪行等提出了多概念学习决策树m n i d 算法，研究基于 事例学习的智能模具相似结构推理和规则学习嘲。 纵观国内外一些知名调研文献不难发现要研究某一知识在某一特定领域是 如何发展的，需从知识发现方法和知识表达方法两方面入手。知识表达问题在于 知识库的使用范围和效率。 研究某一知识的目的在于推动人类知识进步，解决实际生产生活问题，能为 之所用。因此知识要想得到很好推广那又必须得具有某种表现形式，所获取的知 识必须表示成某种形式才能记录下来，因此知识要如何表达出来是知识库要解决 的首要问题，某些知识系统性较好因而联系紧密；但也有些系统性较差的知识， 联系就显得有点松散。因此，只用一种知识的表示方法很难较好的表示全部的知 识，本文根据模具经验性知识的特点，结合当前本体领域的研究成果，建立基于 模具经验性知识的本体语义编辑器系统。 广东工业大学硕士学位论文 1 3 当前本体编辑工具的特点 领域本体编辑是一项比较庞大的复杂的系统性工程，需要经历一个复杂的反 复修订过程，包括问题描述说明与需求分析、领域知识的获取、分析和重用、概 念与概念间的关系的设计与领域本体的约束、迭代建设及测试等一系列环节。随 着本体理论研究的深入和计算机信息化技术的进步，本体编辑工具的使用性也有 了很大的改变和进步。 本体建造工具( 环境) 可以极大简化本体建立的烦琐。在此我们对比较常用的 3 个工具进行分析( 着重对p r o t 6 9 6 和o n t o li n g u a 作出分析) ，并运用系统评价框架 对它们做比较分析： 表1 1 三个本体编辑器对比 t a b l e 1 - 1t h r e eo n t o l o g ye d i t o rt o o l sd e s c r i p t i o n 名称描述 p r o t 6 9 6基于桌面应用程序，实现面向图形的本体建立工具 o n t o li n g u a基于网络的本体建立工具 w e b o n t o基于网络，也是面向图形的本体建立工具 现通过3 个层面对软件进行评价： 一、是通用层面，包含用户界面等： 二、本体层面，针对一些和本体建立和应用相关的一些问题： 三、协作层面，因为本体建立涉及知识工作者和领域专家的协作问题。 所以，本体编辑器协作功能也是本体编辑所应该考虑的主要功能之一： 表i - 2 软件的3 个层面评价 t a b l e 1 2t 1 1 r e el e v e l so fs o f t w a r ee v a l u a t i o n 软件评价标准p r o t 6 9 0 o n t o li n g u aw e b o n t o 界面清晰良好 差良好 通界面连续性良好良好良好 用 性更新速度良好 差一般 变化辨别性一般一般一般 4 第一章绪论 稳定性良好良好良好 本地安装良好 差差 中文编辑不支持不支持不支持 帮助系统良好良好差 多继承良好良好良好 分解性一般良好良好 本一致性良好良好良好 体 的校核级别一般一般一般 标 准实例本体一般良好良好 支 持本体重用 差 良好良好 简易性 差良好良好 帮助项差差差 同步编辑不支持 良好良好 本体锁定不支持良好良好 协 锁定浏览不支持良好良好 同 编辑协商不支持不支持 差 输出便捷性不支持良好差 输入便捷性不支持良好差 可见，这些工具有各自的适用性，w e b o n t o ，p r o t 6 9 6 非常适合本体开发中的 概念化和形式化阶段，也比较适合缺乏经验的初学者。o n t o l i n g u a 比较适合本体 开发的相对靠后的阶段，本体己经比较成型，只要较少的改动。 由于知识表示形式与本体描述语言的多样性很大程度上决定了本体编辑工 具的多样化和差异化。各种不同的本体构建工具各有各的优势，也都分别存在一 定的不足，缺乏一种能得到本体研究者广泛认可，占主导地位的工具。解决这一 问题的一个方法就是标准化本体编辑工具。我们可以顶见这种标准化工具所应具 有的一些特点： 一、界而友好，易于使用，具有很好的用户体验； 二、具有一定的开放性，能跨平台应用； 三、可以支持多人协作开发本体； 广东工业大学硕士学位论丈 四、具有统一的输入输出标示语言格式，并且这种标示语言是w e b 标准的。 1 4 本文研究内容 本文的具体章节安排如下： 第一章“绪论”介绍当前我国模具制造业的发展形势与面临的问题，结合这 些问题提出本文所研究的课题，接着介绍与本文研究课题领域研究现状“模具制 造知识的表达与发现现状”、“本体的国内外研究现状与成果”和“当前通用本体 编辑工具的特点 。 第二章“面向模具经验性知识的本体语义编辑器需求分析”以模具生产过 程中产生的模具经验性知识为研究对象，分析模具经验性知识产生的内容，提出 模具经验性知识本体语义表达方法，分析模具领域知识本体的构成与复用。最后， 对面向模具经验性知识的本体语义编辑器的功能需求分析。 第三章“基于模具经验性知识的本体语义标注”分析讨论本体语义标注的 目的、原理和标注工具的特点，提出半自动化的语义标注方式，对模具经验性知 识标签设计，分析模具经验性知识的语义标注流程。 第四章“o w l 解析器的设计与实现”分析o w l 文档结构与模型设计，然后 对o w l 解析器进行功能需求分析，最后o w l 解析器的设计与实现。 第五章“本体编辑器系统的设计与实现 详细设计了面向模具经验性知识 的本体语义编辑器系统，包括系统管理模块、本体编辑与维护模块、本体库管理 模块和知识语义标注模块四个部分，并对整个系统的架构、运作模型、数据库设 计和功能界面进行详细描述。 。 6 第一章绪论 笫章 绪论 基于模具经验 图1 1 论文结构图 f i g 1 - 1t h es t r u c t u r ed i a g r a mo f d i s s e r t a t i o n 1 5 本文研究意义 本体编辑属于本体工程的一部分，包括本体的建立、修订、重用和本体评价 等工作，由于涉及本体自身的建立方法等相关的知识，本体编辑是一个比较庞大 复杂的工程，由于模具经验性知识本体的庞大和表达的复杂性，当前的通用的本 体编辑工具都存在一定的局限性和不足；本体编辑工具对模具知识库、本体库进 行维护、修订和评价本体等操作，不能代替领域专家的角色，但有效的工具可以 帮助本体快速有效地建立、修改和重用。依赖当前计算机软件技术的快速发展， 针对日前本体编辑工具存在的不足，研制开发新的本体编辑工具是可行的，也是 必要的。 本文所设计与开发的基于e x t j s 、m v c 技术的本体编辑工具有以下优点： ( 1 ) 采用b r o w s e r s e r v e r 结构，具有分布性特点，可以随时随地进行查询、添 加、修改和删除等操作本体业务； ( 2 ) 支持协同开发，可以多人共同编辑一个本体； ( 3 ) 以w e b 标准的本体描述语言o w l 作为本系统的输入输出的标示语言； 广东工业大学硕士学位论文 ( 4 ) 实现面向知识管理的知识库的建立； ( 5 ) 实现模具领域知识对模具经验性知识进行本体语义标注。 第二章面向模具经验性知识的本体编辑器需求分析 第二章面向模具经验性知识的本体编辑器功能设计 2 1 模具经验性知识的产生 在传统的模具企业里，拥有丰富经验的师傅带徒弟是模具经验性知识的传承 的传统方式，在生产过程中碰到具体问题，师傅利用自身的经验知识结合实际问 题发表自己的观点和意见以及必要的手工操作演示，徒弟通过不断观摩和不断实 践逐渐地完成了师徒之间的知识传授，使得模具企业知识经验积累得以传承下 来。 然而，模具经验性知识往往只被少数专家所掌握，在传统知识传承方式上存 在一些客观不利因素，现代企业的人员流动性很大，也就意味着这种知识传承方 式致使模具经验性知识因专家的流失而流失，必然给模具企业的知识积累带来不 可估量的损失，经验性知识对一个企业来说的重要性是不言而喻，因此，模具企 业也越来越正视经验性知识积累所存在的问题，迫切需要运用有效地信息化的管 理手段对模具经验性知识管理，以实现知识的重用、共享和积累。 经过深入模具制造企业调研，我们得到了大量的模具工程师书写的经验性知 识方案，这方案都是以书定方式来记录模具经验性知识，现对大量改模案例进行 分析，发现可以将改模方案的表达从总体上分成改模问题描述、原因描述和解决 方案描述这三个因素。改模问题描述一般可分解为问题类型、问题位置、问题程 度三个主要特征；改模原因描述可由原因类型和原因程度两个主要特征组成；改 模解决方案可由操作类型和操作对象两个主要特征组成。 任取一条注塑模改模方案，如：产品粘前模，请在后模料位上添加倒扣。粘 膜就是问题表征，它发生的位置在产品表面，原因是结构设计不合理，解决方案 是新增倒扣。由此可见，粘膜这个概念具有位置属性、原因属性和解决方案属性。 同理，每条改模方案的文字描述事实上都是概念的属性、参数描述及概念之间的 相互关系。 由于改模工程师的个人知识水平不同，给出的改模方案表达也不相同。不同 改模工程师对于同一个改模方案中的问题、原因和解决方法的描述可能是不同 9 广东工业大学硕士学位论文 的。例如，有的工程师描述的方案为塑件表面有溢料，请对分型面精密加工。而 有的工程师对这个同一问题的描述为分型面有批锋，请打磨分型面。由此看出对 同一问题描述，可以从不同的层次去理解，“塑件表面”宏观讲可以是塑件所有 表面，进一步认识问题发生的位置，可判断是在分型面、型腔成型面还是型芯成 型面等，而对于产品表面有“溢料 ，如果对它进行更详细的描述又分为毛刺、 批锋和夹口。 综上所述，模具工程师个人知识水平的不同，表达经验性知识的方法因人而 异，他们对经验性知识的表达具有共同的特点就是知识表达随意、表达不规范， 且表达缺乏层次性，从而造成知识的遗漏、误解和不一致，使得经验性知识不能 在模具工程师之间共享和运用，更无法让计算机识别和操作，也就无法实现模具 企业对知识获取与重用、共享和积累。因此，我们引入本体对其进行形式化的描 述，从而实现语义层次上的共享。 2 2 模具经验性知识的本体语义表达 知识表示应该是一种人和计算机信息管理系统都能理解、认知和交互的知识 形式，而且这种形式体现了知识的内涵和知识的结构，从而构造一种可形式化定 义的知识语义环境。知识的表示必须计算机信息管理系统能够读取和操作的格 式，只关心知识表示的信息的格式和信息量，知识表示的具体内容无须知道。分 析模具经验性知识，其表现形式一般是文档、图表、计算机辅助设计图形等文件。 因此，为了让制造信息管理系统对知识的基本要素进行有效的、一致的理解、认 知和人机交互，必须要建立制造信息管理系统能够对知识文档和模具图纸的知识 进行读取和操作的符合知识表示要求的一致性的表示形式，从而形成机器语义， 这种语义与人类世界事物的语义与概念相一致。下面介绍几种常用的知识表示方 法： 表2 1 常见知识表达方法比较 t a b l e2 - 1c o m p a r i s o no fc o m m o nk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o n 名称优点缺点表达方法描述 一阶1 表达内容接近自然语言，1 只能表示确定性知一种基于数理 谓词易于接受； 识：逻辑的表示方 l o 第二章面向模具经验性知识的本体编辑器需求分析 逻辑2 表达知识明确、精准、灵2 存在组合爆炸；法，利用逻辑 活，易于模块化维护。3 无法表示层次性知方法研究推理 识；的规律，即条 4 知识推理系统效率件与结论之间 低。 的蕴含关系。 1 产生式表示法表达的知识不能表达结构性或层一种陈述式知 与人类判断性知识基本一次关系的知识。识表达方法， 致，易于理解：用于表达因果 产生 2 既可以表达确定性知识，关系的知识。 式 也可以表达不确定性的知识基本形式为i f 3 知识库中知识形式一致，p t 髓n q 。 易于维护。 1 能简明准确地表示出重要1 对网络进行操作得一种结构化知 的联系；到的推理并非都能有识表示方法， 2 有关对象或概念的相关事 效：通过包含节点 实可由它们直接相连的节点2 没有标准术语或约和边(