（机械设计及理论专业论文）面向产品开发过程的知识仓库应用平台研究与实践.pdf

机械科学研究院硕士学位论文 面向产品开发过程的知识仓库应用平台研究与实践 摘要 知识是现代制造系统中的决定性要素，产品的市场竞争已转化为知识的竞 争。设计数据和设计知识对制造业发展的制约越来越明显，对产品开发与设计更 为突出。利用先进的产品设计知识管理理念和信息技术的成果有效的管理企业中 的各种设计知识，将产品设计知识管理贯穿在产品开发过程中，为设计者提供良 好的设计环境，使设计者能够快速获取并运用设计知识，最大限度地发挥他们的 聪明才智，从而实现企业产品创新开发。因此，本文的研究对提高产品市场竞争 力有着极其重要的意义。 本文顺应制造业企业信息化的发展趋势，在知识管理这一崭新的管理理念的 指导下，研究利用网络技术、人工智能技术、面向对象技术和数据库技术，探讨 面向产品开发过程的产品设计知识管理的理论和方法，并致力于建立一个实现产 品设计知识管理的基础性操作平台。 本文的主要工作为： l 通过分析机电产品设计知识的大致分类组成，引入本体论的概念，提出并 分析了知识本体 四元组的本体结构模型，并在此基础 之上进一步探讨了知识本体的构建原则和方法。企业构建出合适的知识本 体后，通过对知识元实施知识本体映射，可实现产品设计知识的网状结构 组织，从而丰富知识间的各种联系。在此基础上，探讨了适用于基于本体 的知识组织模型的知识搜索策略基于代价的知识搜索策略，并设计了 相应的算法流程。 2 根据基于网状结构的知识组织模型，开展了知识仓库体系结构建设，提出 知识仓库主要由知识本体库、映射库、基础数据库和系统数据库四部分组 成，并介绍各部分作用、功能、如何管理以及相关管理工具的构建方法， 其中，采用面向对象的分析与设计方法对知识仓库中两个重要的管理工具 ( 本体创建向导和知识本体映射向导) 进行系统建模。 机械科学研究院硕士学位论文 3 通过分析基于任务管理的过程集成方法，提出了将产品设计知识管理贯穿 在产品开发过程中的知识管理思想，并探讨了面向产品开发过程的产品设 计知识管理总体设计，接着进一步探讨了推拉技术在面向任务过程的智能 知识供应中的运用与实现方法，以及设计实例知识获取的实现机制与方法。 在此基础之上，本文最后给出了面向产品开发过程的知识仓库应用平台的 体系结构，具体实施时，企业可根据自身需求，自由裁剪或扩充。 4 根据产品设计知识管理的相关理论和关键技术的研究，开发并实现了知识 仓库管理原型系统，验证了本文理论研究和系统实现方法的正确性和可实 践- 眭。 关键词：产品开发过程产品设计知识管理知识本体知识仓库 智能知识供应 坠塑兰曼婴塞堕堡主堂垡迨奎 r e s e a r c ha n d p r a c t i c eo n a p p l i c a t i o np l a t f o r m f o r k n o w e d g er e p o s i t o r yo fp r o d u c t sd e v e l o p m e n tp r o c e s s o r i e n t e d a b s t r a c t k n o w l e d g ea r ed e c i s i v ek e ye l e m e n t si n c o n t e m p o r a r ym a n u f a c t u r i n g 8 y s t e m s ，m a r k e tc o m p e t i t i o no f p r o d u c t sh a v et r a n s f o r m e dt ok n o w l e d g e c o l l 【p e t i t i o n - d e s i g n d a t aa n d k n o w e d g ea r em o r ea n dm 。r e o b y i o u si n r e s t r l c t i o no fm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y s d e v e l o p m e n t ，m o r eo u t s t a n d i n 旦i n d 。”。l o p m e n ta n dd e s i g no fp r o d u c t s a l l k i n d so f d e s i g nk n e w l e d g ea r e m a n a g e de f f e c t i v e l yb yu t i l i z i n gt h ea d v a n c e d k n o w l e d g ei n n n a g e m e n tt h e 。r v a n d 8 c h i e v e m e n to f t h e i n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y ，a n d p r o d u c t sd e s i g n k n o w 。d g 。”a n a g e m e n ti sr a nt h r o u g ht h ep r o c e s so f p r o d u c t sd e v e l o d m e n t s ot h a taw e l1 s u p p o r t i n ge n v i r o n m e n ti so f f e r e dt od e s i g n e r s ，a n de n a b l e d e s i g n e r st or e t r i e v eq u i c k l ya n du s ed e s i g nk n o w l e d g e ，a n d 【r 【a k e f u l lu s e o ft h e d e s i g n e r s i n t e l i g e n c e a n d w i s d o m ，c o n s e q u e n t l yr e a l i z et h e 1 n n o v a t l v ed e v e l o p m e n to fe n t e r p r i s e s p r o d u c t s 。t h e r e f o r e ，r e s e a r c hi n t h i s p a p e r h a s v e r yi m p o r t a n t m e a n i n g s t o i m p r o v e m e n to fd r o d u c t s c o m p e t i t i v e n e s s t h i sp a p e ri s c o n f o r m e dt o d e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nb u i l d i n go f m a n u t a c t u r l n g i n d u s t r y s e n t e r p r i s e s ，a n du n d e rt h e g u i d a n c e o ft h e k n o w l e d g em a n a g e m e n tt h e o r y ，as y s t e m a t i cr e s e a r c hi s c a r r i e do u tt h a t f o c u s e do t h e t h e o r ya n d m e t h o d o l o g yo fp r o d u c t s d e s i g nk n o w l e d g e m a n a g e m e n t 。fp r o d u c t sd e v e l o p m e n tp r o c e s so r i e n t e db a s e d o nt h en e t w o r k t e c h n o f o g y ，a r t i f i c a l i n t e l l i g e n c e t e c h n o l o g y ，o r i e n t e d o h j e c tt e c h n 0 1 0 9 y a n dd a t a b a s et e c h n o l o g y ，a n dm a k e g r e a te f f o r to fb u i l d i n gab a s i c p a t f o r 】 w h i c hc a nr e a li z e p r o d u c t sd e s i g nk n o w l e d g em a n a g e m e n t 襁援秘学臻究貔颧士学疰论文 t h em a i nc o n t e n to fr e s e a r c hi sa st o l l o w s ： 1 。a c c o r d i n gt oa n a l y z i n gt h er o u g hc l a s s i f i c a t i o no fd e s i g nk n o w l e d g e o fm e c h a n i c a la n de l e c t r i c a lp r o d u c t s ，o n t o l o g yi si n t r o d u c e df i r s t l y a n di ti sp u tf o r w a r da n da n a l y z e dt h em o d e lo fo n t o l o g ys t r u c t u r e b a s e do nt h em o d e ，a n di ti sr e s e a r c h e do nt h ep r i n c i p l e s a n dm e t h o d so fk n o w l e d g eo n t o l o g y sc o n s t r u c t i o n a f t e rt h ep r o p e r k n o w l e d g eo n t o l o g yi sc o n s t r u c t e d ，i tc a n b er e a l i z e dt h eo r g a n i z a t i o n o f p r o d u c t sd e s i g nk n o w l e d g eb a s e do nn e t t e ds t r u c t u r eb yc a r r y i n g a u tt h em a p p i n gb e t w e e nk n o w l e d g eu n i t sa n do n t o l o g yu n i t s ，t h e r e b y e s t a b l i s hd i f f e r e n tr e l a t i o n s h i p b e t w e e n k n o w l e d g e u n i t s b a s e d a b o v e ，i ti sr e s e a r c h e d o nk n o w l e d g es e a r c h ss t r a t e g yw h i c hi sa p p l i e d t ot h em o d e lo fk n o w l e d g ef r a m e w o r kb a s e do no n t o l o g y ，a n dt h er e l e v a n t a r i t h m e t i ci sd e s i g n e d 2 a c c o r d i n g t ot h em o d e lo f k n o w l e d g e f r a m e w o r kb a s e d0 nn e t t e d s t r u c t u r e ，t h i s p a p e rd e v e l o p s t h e s y s t e m f r a m e w o r ko fk n o w l e d g e r e p o s i t o r y ，a n dp u t sf o r w a r dt h a tk n o w l e d g er e p o s i t o r yi sc o m p o s e do f k n o w l e d g eo n t o l o g yd a t a b a s e ，m a p p i n gd a t a b a s e ，b a s i cd a t a d a t a b a s ea n d s y s t e md a t a b a s e ，t h e n i n t r o d u c e se a c h f u n c t i o n 、m a n a g e m e n t a n d c o n s t r u c t i o no fc o r r e s p o n d i n gt o o l ，t h e r e i n t o t w o i m p o r t a n t t o o l ( o n t o l o g y w i z a r da n dw i z a r do f m a p p i n g b e t w e e n k n o w l e d g e a n d o n t o l o g y ) a r em o d e l e db yo b j e c t o r i e n t e da n a l y s i sa n dd e s i g n 3 b ya n a l y z i n gt h ep r o c e s si n t e g r a t i o nb a s e so nt a s km a n a g e m e n t ，t h i s p a p e rp u tf o r w a r dt h et h e o r yo fk n o w l e d g em a n a g e m e n tt h a tp r o d u c t s d e s i g nk n e w e d g em a n a g e m e n t i sr u nt h r o u g hp r o d u c t sd e v e l o p m e n t p r o c e s s ，t h e nd i s c u s s e st h et o t a ld e s i g no fp r o d u c t sd e s i g nk n o w l e d g e m a n a g e m e n to fp r o d u c t sd e v e l o p m e n tp r o c e s so r i e n t e d ，f u r t h e r m o r e ， d i s c u s s e sd e e p l yt h eu s ea n dr e a l i z a t i o no fp u s h p u l lt e c h n o l o g yi n i r i t e l l i g e n tk n o w l e d g es u p p l yo ft a s kp r o c e s so r i e n t e da n dt h em e a n s a n dw a y st h a td e s i g n c a s ek n o w l e d g ei sr e t r i e v e d ，b a s e da b o v e ，t h e s y s t e ms t r u c t u r ei sd e s i g n e df o ra p p l i c a t i o np l a t f o r mf o rk n o w l e d g e r e p o s i t o r yo fp r o d u c t sd e v e l o p m e n tp r o c e s so r i e n t e d w h e nt h es y s t e m i sd e v e l o p e d ，i tc a nb ec u ts h o r to re x t e n d e df r e e l y 4 a c c o r d i n g t ot h er e s e a r c ho nt h e r e l e v a n t t h e o r i e sa n d k e y t e c h n o o g y ，ap r o t o t y p eo fs y s t e mo fk n o w l e d g er e p o s i t o r ym a n a g e m e n t h a sa 1r e a d yd e v e l o p e d ，a n d i th a sv a li d a t e dt h ee x a c t n e s sa n d f e a s i b ili t yo ft h et h e o r ya n dw a y st h a tt h es y s t e mi sr e a l i z e di nt h i s p a p e r k e y w o r d s ：p r o d u c t sd e v e l o p m e n tp r o c e s s ，p r o d u c td e s i g nk n o w l e d g e m a n a g e m e n t ，k n o w l e d g eo n t o l o g y ，k n o w l e d g e r e p o s i t o r y ，i n t e l l i g e n t k n o w l e d g es u p p l y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研冗成果，也不包含为获得扭撼抖堂硒宜瞳或其 他教育机构的学位或证书而使用过的材料。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谢意。( 宋体小四) 学位论文作者签名：督铁吁 签字日期 学位论文版权使用授权书 调细 本学位论文作者完全了解扭撼科堂婴宜瞳有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文 被查阅和借阅。本人授权扭越抖堂婴宣瞳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、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学 位论文。( 以下均为宋体小四) ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作一：却揿背 签字日期：a 神忙7 月习自 别磁备 9 、17 事2 预 签字日婧渺铲1 年，7 月6 口 机械科学研究院硕士学位论文 第一章绪论 制造业是整个社会物资文明的生产者和体现者，是国民经济发展的重要支 柱，如何利用先进的管理理念和计算机信息技术成果改造传统的制造业，使之产 生质的飞跃，实现制造系统生产方式的革命，以满足新时代环境下其它产业和各 个社会阶层对制造业的要求，己经引起了世界各国的高度重视，同时它也是当今 1 h ：界范围内的一个主流热点【i j 。 随着市场经济竞争越发激烈，全球企业都在努力寻求适合自身和新时代要求 的经营管理方法，以求在风云变幻的市场中立于不败之地和得到持续发展。在遍 及全球的信息化热潮中，企业一直是应用信息技术的积极倡导者和实践者，从早 期建立的企业管理信息系统( m i s ) 至i j 后来的企业e r p c r m ，以及企业围绕信息化 进程发生的业务流程重组和经营理念的转变都极大提升了企业的效益。随着整个 社会对知识的需求日益高涨和信息技术的不断发展，以及在推进企业信息化过程 中遇到的各种困惑，现今以信息化为基础的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。就制造业企业而言，现代制造系统越来越呈现基 于知识系统的特征，知识成为现代制造系统中的决定性要素，产品设计知识成为 企业最重要和宝贵的资源。因此在企业现有信息化基础设施上实施产品设计知识 管理，对我国制造业发展、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 1 企业信息化 2 0 世纪信息技术的发展促进了人类社会的飞速发展，企业也在信息热潮的 洗礼中，逐步建立和完善了企业信息化体系，改变了企业的传统经营模式和管理 理念，极大的提升了企业的生产力。 1 1 1 企业信息化发展历程与现状 2 0 世纪8 0 年代，随着p c 的诞生，全球掀起一场轰轰烈烈的信息革命，企 业在这场信息革命中逐步建立起企业信息化体系。在管理领域，企业利用现代信 息技术，建立信息管理系统，改进业务流程和管理模式，最大限度开发利用信息 机械科学研究院硕士学位论文 资源，以企业物资流、作业流和资金流在信息层面上的继承为重点，通过计算机 系统进行采集、存储、处理和优化，提高企业运行效率和决策水平。其发展过程 从初级阶段的m i s ( 管理信息系统) 、m r pi i 到管理信息集成阶段e r p c r m ， 最终实现管理方式的网络化和管理决策智能化口】。在营销、服务领域，先进的信 息技术运用于采购和销售，提高对市场的快速反应能力在采购过程，通过管 理供应链，最大限度地降低企业的采购成本，加速物流、资金流的流动速率。在 销售环节，通过电子商务避免有形的商场流通、设施的投资，从而降低交易成本， 取得价格竞争优势；通过客户关系管理，建立覆盖销售网点的计算机网络，对售 后服务、客户需求、市场变化实行监控、分析，提高客户满意度和忠诚度。同时 向企业制造领域传达、反馈市场动态及需求，实现产销互动，加速信息流在企业 内部的流动速率，实现信息的有效整合和利用。在设计、制造领域，信息化主要 集中在产品设计、制造和生产过程控制，企业也先后从c a d 、c a m 、c a p p 初 级阶段发展到p d m 、产品设计知识管理高级阶段，在这个信息化的过程中，计 算机软件技术发挥了巨大的作用，使企业极大的提高了产品设计效率和质量，节 约了原材料，降低了生成成本。对我国企业信息化进程的研究表明：中国企业日 前6 6 集中在e r p 和财务应用上；有7 4 一8 6 准备投入e r p 、营销管理、人 力资源、客户服务和生产制造等信息化应用【3 】。 1 1 2 知识管理的兴起 在信息技术不断发展，信息化程度不断提高的过程中，企业也面临着一些困 境：虽然建立起计算机信息业务处理系统，但人与人之间的协作水平没有得到太 大提高；由于在业务处理过程中缺乏知识关联应用，使企业潜在的高富价值的知 识资源得不到充分利用，导致组织创新能力不足；企业固定的业务流程能够得到 很好的处理，但对于非固定流程显得处理困难；各种应用系统之间缺乏信息共享， 导致企业信息孤岛，员工或部门间各自为战。针对企业面对的以上困难，国内外 许多研究机构和行业软件巨头纷纷提出通过实施企业知识管理实现企业协作才 是真正的解决之道。知识管理就是对知识加以有效的识别、获取、开发、分解、 储存和传递，从而改进和提高个人、部门和组织的创新能力、响应能力、生产力 和技能素质。当前，在众多，一商提出的知识管理解决方案和推出的相关平台产 2 机械科学研究院硕士学位论文 品中，以i b ml o t u s 为代表的知识管理解决方案引领企业知识管理的潮流。i b m l o t u s 知识管理解决方案，就是以互联网和信息技术为基础，帮助企业对机构相 关的知识资源进行明晰化、系统化的管理，定位拥有专门技能的人，建立团队协 作的专家网络，让所有人都能快速而方便地访问到或学习到所需要的信息和知 识，无论数据库、文档、政策、业务流程还是内部员工头脑中的知识和经验，都 能够得到高效的共享利用，使恰当的知识在恰当的时间通过恰当的场合和载体传 递给恰当的人，以实现最佳的决策，从而运用集体的智慧来提高整体的应变和创 新能力”。未来的市场竞争将演变为对知识的竞争，因此，实施企业知识管理对 提高企业核心竞争力意义重大。 1 2 知识管理 早在2 0 世纪8 0 年代，以美国麻省理工学院教授彼得- 圣吉( p e t e rm s e n g e ) 为代表的学者，已经开始致力于学习型组织的研究。1 9 9 0 年，圣吉的代表作第 五项修炼学习型组织的艺术与实务在美国出版，它就成为了知识管理发展 的一个重要里程碑。现在，知识管理正变得很流行，包括一些大公司如微软、m m 等在内的大公司都极力推行自己的知识管理解决方案和相关产品。实际上，知识 管理是企业信息化程度发展到一定阶段的必然结果，它是企业信息化发展的高级 阶段。 1 2 1 什么是知识管理 知识管理经历半个多世纪，但多次的延伸发展赋予它一层又一层新的含义， 目前世界上还没有一个统一的对知识管理内涵的准确定义。但在人们对知识管理 的研究过程中，下面的几个对知识管理内涵的阐述比较有代表性。 li b ml o t u s 知识管理解决方案中认为知识管理就是对知识加以有效的识 别、获取、开发、分解、储存和传递，从而改进和提高个人、部门和组织的创新 能力、响应能力、生产力和技能素质 4 。 2 根据美国经济学博士、知识管理以及有关商业和信息技术问题资深专家 y o g e s hm a l h i t r a ( 约吉休马耳霍特拉) 的观点：“知识管理是在日益加剧的不连 续的环境变化情况下服务于组织适应、生存和能力等关键问题的活动，其实质在 机械科学研究院硕士学位论文 于，它具体包容了信息技术处理数据与信息的能力以及人们创造和创新的能力有 机结合的组织过程”峰j 。 3 知识管理应是以人为中心，以信息为基础，以知识创新为目标，将知识看 作是一种可开发资源的管理思想。简单说，知识管理就是人在企业管理中对其集 体的知识与技能的捕获与运用的过程。从结构上看，它可分为人力资源的管理和 信息管理两个方面。其目的就是寻求信息处理能力与人的知识创新能力的最佳结 合，在整个管理过程中最大限度的实现知识共享，以便达到将最恰当知识在最恰 当的时间传递给最恰当的人，使他们能够做出最恰当的决策1 6 】。 以上三种对知识管理内涵的阐述各有侧重，1 、2 基本上将知识管理看成是 对信息的处理、加工和管理的过程，重点突出知识管理对信息处理技术的依赖。 而3 将知识管理看作不仅仅是一种软件技术，更重要的是一种新的管理思想、方 法和体系，是一种企业管理文化，它借助信息技术来实现。相比较而言，第三种 看法更为全面，这样，知识管理一方面强调知识在企业范围内的积累、交流和共 享；另一方面强调为适应知识管理的目的而要求企业具有新的管理思想、方法和 体系与之相适应，达到在恰当时间恰当的环境下将恰当的知识传递给恰当的人。 1 2 2 知识管理系统的功能要件 知识管理系统实现的宗旨就是通过构建庞大而有序的知识仓库，然后在知识 仓库| 二实施各种知识关联应用，并将应用过程中产生的知识经过分析、过滤、整 理，最后存储在知识仓库中供他人以后学习和使用。正如美国著名的知识管理专 家达文波特教授所说，知识管理必须融入贯穿工作的始终，才可能获得成功7 1 。 因此，为了支持知识的收集、组织、共享、使用和交流，剑桥g i g a 信息中心副 总裁c o n n i em o o r e 认为，知识管理系统至少应具有如下特征或功g m 8 】： a 玎放的交互操作式平台 b 通讯包括互联网，企业内部网和企业外部网 c 用于生成知识的分析工具 d 企业内部和外部的信息 e 用于协同工作的群件工具 f 网络内容管理工具( 网络浏览器和系统搜索引擎) 4 机械科学研究院硕士学位论文 g 推拉技术 h 智能代理 i 案例提取方法及工具 j 对象数据库 k 文档管理系统 l 过程管理工具 以上是一个功能相对完整的知识管理系统必要的功能要件，这些要件的实现 能够提高企业整体快速响应能力和创新能力，保持企业的市场竞争优势。知识管 理系统应是一个开放的、易于交互操作的信息共享平台，它将企业内、外部信息 包括i n t e r n e t 上的信息与企业现存的业务信息系统进行整合，并通过实施各种 知识关联应用，为企_ k 搭建一个可进行知识共享、交流和学习的计算机网络环境。 用户借助网络浏览器、系统搜索引擎等客户端工具在处理业务的过程中，依靠系 统智能代理、推拉技术等知识供应方法实现在任何时间、任何场合向专家学习、 向企业现有知识学习，迅速获得提升业务能力所必需得知识。通常情况下，有重 要价值得知识往往仅存在于相关人员的头脑中，难以与他人共享，难以凝聚为整 个企业可管理的知识资产。这样，一旦拥有知识的人离开，那么随之带走了他所 捌有的知识，使企业遭受某种程度的损失。通过实施知识管理，依靠计算机信息 处理技术，人头脑中的知识就能够某种形式予以记录、保存、组织和利用，从而 转化为企业可管理的有形的知识资源。近年来，随着信息技术的不断发展和人们 对知识管理解决方案的热情不断高涨，各种知识管理解决方案推陈出新，尽量能 够实现将最恰当的知识在最恰当的时间传递给最恰当的人，帮助用户获得完善的 知识帮助，启发创新灵感和做出难确的决策，进而取得最佳的行动效果。 1 2 3 知识管理的发展现状 知识管理的研究经历了半个多世纪的发展，现在正成为人们研究的热点。著 名的知识管理专家达文波特教授的一篇关于知识管理未来前景的看法的文章：现 在知识管理已非常“流行”，企业不断推出各种知识管理解决方案，包括象i b m 及微软这样著名的公司在内的几乎所有的i t 企业都在推销自己的知识管理理念 及技术与产品，而“知识经理( 知识主管) ”也成为一种非常正式的职位，许多 机械科学研究院硕士学位论文 公司都在正式的杂志上刊登招聘知识经理的广告，而且其需求有非常好的前景 【7 1 。的确，世界领先的制造企业已经实施知识管理许多年了。最近出现的职位 c k 0 ( 首席知识官c h i e fk n o w l e d g eo f f i c e r ) 清楚的表明企业的最高管理层对实 行知识管理的态度。最新调查显示：已有超过半数的由“财富”杂志评出的世界 5 0 0 强企业实施了知识管理战略，并拥有首席知识官 9 。 实际上，知识管理一直处于萌芽状态，直到1 9 9 9 年才得到迅猛发展。但是 毫无疑问，到2 l 世纪知识管理将空前繁荣，想生存发展的公司将不得不进行知 识管理，因为无法有效的创造、获取和使用知识，企业将无法科学决策和应变， 从而无法继续生存和发展。据k m p 6 2 0 0 0 最新的一份关于知识管理市场和在企业 中的应用的研究报告指出：知识管理已被企业广泛接受，认识到知识管理对于企 业的重要意义和能带来的效益。报告中指出，对于知识管理给企业带来的效益问 题，大多数人都认为知识管理对企业提高效益的作用“极端显著”。主要效益包 括【1 c 】： 增强企业竞争优势 有助于市场开拓能力。 促进以客户为中心和提高客服水平 促进员工自我发展 提高产品创新能力 促进销售收入和利润增长 同时，许多企业在知识管理方面也面临很大的困难和挑战，很多实施的项目 都没有达到预期的效果。调查的企业提到了以下主要原因： 由于沟通不足，导致缺乏用户参与 没有将知识管理与企业日常业务处理紧密结合起来 员工反映使用知识管理系统对于给人不能带来明显的效益 没有足够的时间学习系统的使用，感觉系统太复杂或培训太少 尽管知识管理的研究，特别是如何成功实旌企业知识管理，还需要进一步深 入研究，但是目前仍有许多成功实施知识管理战略，并获得不错的经济效益的知 名企业。施乐公司( x e r o xc o r p ) 实施了雄心勃勃的知识管理项目 e u r e k a ，旨在利用知识管理技术，及时分析问题，满足消费者的服务要求。此 6 机械科学研究院硕士学位论文 项目的核心内容是使技师们在地点分散、时间各异的具体服务过程中共享所获得 的新知识。它与施乐公司的总方针一致，即在尽可能接近消费者的地点提供准确 而有效的服务。施乐公司从1 9 9 6 年开始依次在法国、加拿大和美国的分公司入 e u r e k a 项目，目前在全球范围内推广。该项目使施乐的法国分公司用于零部 件及雇员的开支缩减了5 。而且，平均每1 0 0 0 例服务中有一条技术窍门被收 入知识数据库；3 0 的技师向数据中贡献了自己的技术窍门；8 5 的技师经常查 询这些技术窍门；每月平均有5 0 0 0 人次访问知识数据库。除国外的企业外，国 内的企业如金山公司、北大方正、清华同方、科立华、亚信集团等也实行了知识 管理，效果较好。 除了企业热衷于知识管理解决方案，学术界更是掀起了知识管理研究热潮 旧。加州大学伯克利分校设立了知识管理专业的硕士和博士学位，超过3 0 位学生在册攻读学位，他们的目标就是知识管理。国内也有一些高校开始设立知 识管理研究方向，招收学生攻读学位。大量有关知识管理的书籍、杂志纷纷出版 发行，特别是有关知识管理的网站更是成为交流知识管理思想的根据地；许多网 络期刊研究知识管理及其实践活动；在国际会议中，也设立了知识管理专题；我 困国家自然科学基金管理科学学部增加了知识管理的学科分支。各种知识管理工 具、平台也纷纷开发出来，并得到了一定推广应用，比较有代表性的知识管理平 台是i b m l o t u sd o m i n o n o t e s 平台，它成为国内外许多知识管理软件开发商和企 业实施知识管理的首选支撑平台。 我国知识管理刚刚起步，现在正被许多大公司所关注，并将其列为议事日程， 研究表明：有8 1 的受访大公司已经实施或正在考虑实施知识管理项目。知 识管理的研究和推广，在我国有很好的市场前景。 1 3 当前知识工程的新特点 知识工程是一门融会计算机科学、认知科学、人工智能、语言学等多门学科 的交义学科，主要开展知识表示、知识推理、搜索算法与策略三大主要核心问题 的研究，将过去对符号的处理转变为对知识的处理。知识工程的概念最早是由美 国的斯坦 n ( s t a n f o r d ) 大学的e a f e i g e n b a u m ”】在1 9 7 7 年的第五届国际a i 大 会上提出的：“知识工程是应用人工智能的原理和方法，对那些需要专家知识才 机械科学研究院硕士学位论文 能解决的应用难题提供求解的手段，恰当的运用专家知识的获取、表达和推理过 程的构成和解释，是设计基于知识的系统的重要内容”【l ”。从这个定义可以看出， 早期对知识工程的研究限定在利用专家知识、模拟专家思维来解决需要专家来解 决的复杂问题，偏重于知识表示和知识推理是这个时期知识工程研究和应用的特 点，在实际应用中开发出的知识处理系统往往表现为系统规模较小、解决的问题 特定、用户群体特殊、系统开放性不足等特点。典型的知识系统就是2 0 世纪末， 曾经风光无限的专家系统，专家系统在特定问题特别是专家级的复杂问题求解上 表现出一定的能力，但将其应用在大型商业化的知识处理系统的开发却往往以失 败而告终( 1 4 1 。究其原因，对知识工程的研究主要集中在符号化的表示与符号推理， 而忽略了知识产生、知识使用和共享的重要性，因而无法与企业业务处理过程相 结合，导致企业内部也无法形成知识交流和共享的氛围，并导致系统知识获取成 为系统瓶颈。随着市场竞争加剧，依靠这种知识处理系统提升组织的创新和应变 能力是不切实际的，更不可能将企业转变为知识导向型和学习型组织，因此，知 识工程的研究需要在方法学上进行变革，就像2 0 世纪6 0 年代，当时的软件开发 方法无法适用于大型商业化软件的开发和维护，软件危机最终导致了软件工程方 法学的建立，同样，解决知识工程的研究所面临的问题也需要方法学的变革。于 是，一些新的知识工程研究方法分别诞生并得到一定程度的发展，目前，在知识 工程上研究比较多的两个方面是：k b e 技术和本体论。 1 3 1k b e 技术 随着计算机仿真技术的出现和深入应用，人们发现c a e ( 计算机辅助工程， c o m p u t e r a c i de n g i n e e r i n g ) 技术能够揭示人类经验知识无法揭示的工程过程，因 而刀i ：始将计算机仿真技术与专家系统技术集成，从而产生了w e ( 基于知识的工 程，k n o w l e d g e b a s e de n g i n e e r i n g ) 原型。k b e 技术较专家系统技术的一个重要 进步是将工程过程与知识处理紧密结合，关注知识的创造和产生，重视知识在工 程过程的使用和共享，因而，k b e 技术目前已成为制造业领域研究与发展的重 点。总括k b e 技术的内涵为 ”1 ：k b e 是关于设计、制造和工程的处理过程； k b e 是领域专家知识的总结和集成的过程；k b e 是产品知识的再利用和分 享的过程；k d 3 e 是c a d c a m c a e 技术与人工智能技术的综合与集成。由此 机械科学研究院硕士学位论文 可见，k b e 系统知识处理规模可大可小，有一定的伸缩性，更重要的是，k b e 技术将知识处理与企业生产实际相结合，使系统更贴切实际应用。 k b e 技术在产品开发中的重要作用是对产品设计过程提供智能知识支持， 这种知识支持伴随着产品开发过程的任何阶段和设计过程，设计者既可以从系统 中迅速获取自己所需的知识，又能向系统学习，向专家学习，获得提升业务水平 与技能素质的能力，并在学习、交流的过程中，获得创新灵感，因而企业既缩短 了产品的开发周期，提高了产品开发质量，又改进了组织的市场应变能力和新产 品创新能力。 近年来，k b e 的应用研究已被美国、日本和欧洲各国列入国家发展战略的 重要核心技术，以提高企业的产品创新能力【1 6 1 。美国国防部于7 0 年代起提出的 a r p a ( a d v a n c e d r e s e a r c hp r o j e c ta g e n c y ) 计划的核心是k b e 技术。欧共体从8 0 年代起发展至今的e s p r i t ( e u r o p e a ns t r a t e g i cp r o g r a mf o rr e s e a r c h i ni n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y ) 计划是致力于提高欧洲工业市场竞争力的关键战略，其核心也是 k b e 技术。国外一些组织机构和大公司过去实施的k b e 战略，取得了相当大的 成功。波音公司在复杂的7 7 7 飞机设计中引入k b e 技术，实现了原型机一次装 配成功无修改。b a es y s t e m s 空中客车公司在设计a 3 4 0 - - 6 0 0 飞机机翼的肋 板时，采用k b e 技术后，由原来需1 人年缩短到1 0 个小时即可完成。近年来， 国内对k b e 技术的引入和研究日益受到关注，并在国家8 6 3 计划的“信息技术” 领域中也取得了一些可喜的成绩。 1 3 2 本体论 2 0 世纪9 0 年代初期，本体( o n t o l o g y ) 成为包括知识工程、自然语言处理和 知识表示在内的诸多人工智能研究团体的热门课题。其主要原因在于本体使人或 机器间的交流建立在对所交流领域共识的基础上【”1 。本体一词源于哲学，它是描 述事物存在性的理论。在人工智能和知识工程领域，存在即意味着能被描述，因 而可以选取一组有代表性的术语来描述本体论 1 8 1 。本体论阐明了区分不同类型事 物的标准，同时也揭示不同类型事物间的关系，在知识工程领域，本体论简言之 就是种明确的概念化的规范，它的作用就是使知识可以共享和重用。 本体可分为高级本体和应用本体。高级本体则仅限于原子的( m e t a ) 、普通的 9 机械科学研究院硕士学位论文 ( g e n e r i c ) 、抽象的( a b s t r a c t ) 和哲学的( p h i l o s o p h i c a l ) 概念；而应用本体描述一个特 定领域的概念、公理、联系。高级本体比应用本体普遍，它能用于领域中一个很 广的范围。目前，i e e e 已经制定了高级本体论的标准s u o ( s t a n d a r du p p e r o n t o l o g y ) 。 由于本体论对条目( 知识) 的解释有统一的标准，计算机可以用它来做数据 交互( d a t ai n t e r o p e r a b i l i t y ) 、信息搜索和获取( i n f o r m a t i o ns e a r c ha n dr e t r i e v a l ) 、 自动推理( a u t o m a t e di n f e r e n c e ) 和自然语言处理( n a t u r a ll a n g u a g ep r o c e s s i n g ) 。 本体论有点像字典和词汇表，不过它更详细一些，而且本体论的结构能让计算机 更容易处理它的内容1 1 7 】。 本体论在国外从9 0 年代初开始研究，至今已取得一些阶段性成果，有代表 性的是c y c 本体以及由斯坦福大学知识处理实验室开发的o n t o l i n g u a 本体，还 有普林斯顿大学米勒研究的w o r d n e t ，它是一个在线的词汇参考系统，倾向于机 器翻泽。不过，所开发出的本体大部分仍然停留在实验室阶段，离大规模的知识 处理应用还有一定的距离，对本体的研究和开发仍有许多工作要做。我国近年来 也在一些研究机构和高校开始本体论的研究，主要围绕信息智能搜索和获取、机 器翻译等方面展丌本体论应用研究，现已成为一个研究热点。 1 4 产品设计知识管理 机电产品开发是一个需要开发人员查阅大量的设计文献、资料的过程，有研 究表明，设计人员进行新产品的开发，7 0 的时间花费在查阅文献资料上，同时， 新产品的开发又是一个不断创造出新的文档、图档和获得经验教训的知识创造过 程。企业在长期的产品开发中，形成了大