產品結構的日益復雜化，功能的日益集成化促使了知識比重在新產品開發過程中的提高。面對激烈的市場競爭和產品設計開發要求的提高，以最快的速度將所需新知識融入新產品中已是各企業競爭成敗的關鍵。設計的成功與否主要是由其所需知識決定的，特別是新知識的含量。
基于知識的機械產品開發的集成信息系統，是以支持知識管理及技術創新作為核心，是整個信息集成系統當前及今后的發展趨勢。雖然當前不少機械企業都已開始進行CAX系統的實施和應用，但這些機械產品的開發集成系統的知識集成仍相當缺乏，也缺少相關知識管理系統的支持。因此，有必要就其相關內容進行相應的研究。
一、CAX集成信息
在機械產品的開發過程中，通過CAX分系統得出了組成產品零部件的主物料楣關的信息，此信息直接注明了零部件的相關物理特征，例如，零部件標號、名稱、重量、單位等，此外，還產生了產品設計物料清單的相關內容，以及零件工藝路線、工序工步等相關信息。對于任一具體的機械零部件甚至整件，其都具有一些同CAD/CAPP/CAE等模型相對應的共同屬性，并可抽象出新的CAD/CAPP/CAE模型的實體，具體的零部件或整件均繼承了其所有的屬性。所以，可將已有CAD/CAPP/CAE各分系統數據的模式進行相應的集成，使其形成一個整體模式。以下就CAX集成信息的主要內容進行介紹：
1.CAX集成信息的描述
CAX集成系統是集成的平臺及其框架，管理企業中同產品相關的所有信息和同產品相關的所有過程都同其密切相關，如何將此類信息進行有效的組織以便對產品的開發集成技術的主要內容進行研究和查看。總體來看，機械產品的設計開發過程中，相關的數據管理信息可分為以下三個部分：
1)產品的信息。主要是指對產品的結構、設計信息以及相關文檔的描述，包括了零件的分類信息、管理信息、BOM信息以及更改單、審批結果。
2)過程控制的信息。主要包括了需求的定義、相關技術要求、應用系統輸出的信息以及工藝制造信息等。
3)組織緒構的信息。指的是對于產品整個開發過程中所參與的工作組、角色以及工作人員組織結構以及權限的相關描述。
2.CAX集成信息的組織
信息的一個重要的有效組織手段之一是根據對象的管理機制進行產品結構信息樹的建立。機械產品進行開發的過程中，采用產品層層分解的方式對數據模型進行組織。層層間形成了類屬或聚合的關系，并最終建立了一個基于產品結構樹的產品結構信息樹。此結構提供了一種單一形式的產品數據源，為所有數據的一致性以及共享性都打下了基礎。如下圖1的機械產品結構信息樹。
圖1 機械產品結構信息樹
整個機械產品結構信息樹除了根節點之外，均為對相應數據庫中所獨立存在的零部件的引用，僅有零部件一個存儲實例在數據庫中，而對此例的修改將會導致所有對此零部件進行引用的所有結構的聯動修改，此聯動修改對產品結構樹的及時更新產生了極大地維護作用，確保了信息樹相關數據的完整統一性。
此產品信息結構樹的建立原則為“引用”。若尚不存在所需建立零部件的引用關系時，應先進行此零部件的創建，然后在通過引用關系來進行使用。因此，需進行相應子裝配體和零件的組織，以便于查詢。下圖2為基于零部件單位的數據組織形式。
圖2 機械零件及其關聯屬性引用模型
二、集成產品模型數據的結構
本文基于關系型數據庫的基礎上，在結合面向對象層法，先進行面向對象數據結構的建立，然后將對象分別映射至關系數據庫的表格中，使CAX系統間的信息傳遞能夠以集成平臺為基礎來進行，不必直接進行信息傳遞。
1.UML對象模型
為實現機械產品集成開發系統中產品數據的有效管理，采用面向對象法對產品信息進行了描述，對產品類、零部件類、視圖類、工作組類以及人員類進行了相應的定義，通過類層次性結構對產品信息進行了表達，并采用了建模語言UML的類圖對數據結構進行了設計。通過產品及零部件類的描述，可獲得產品的大概信息，視圖對象類則對面向產品開發的不同的階段進行了描述。
2.對象映射
對照關系可實現對任意復雜機械產品零部件的對應關系進行描述，數據庫的存儲可通過E2R語義建模方法進行描述。新產品的設計其實就是一個反復的過程，產品設計的過程也是一個探索前進的過程。若要廢棄某種設計，只需將相應引用關系進行切斷即可，此設計實例仍保存在數據庫中，若需重新使用時，只需重建其引用關系即可。
三、基于知識的機械產品開發集成體系的框架
1.體系描述
基于知識的機械產品開發集成體系的基本集成框架為產品數據的管理系統，同耐還融入了知識管理的相關理念，結合了機械產品設計的實例及其規則推理，將知識庫及產品數據庫的設計作為核心，人人交互式設計作為基礎，實現了基于知識庫管理的智能工具的集成化。此體系主要包含了設計知識管理系統以及產品數據管理兩大系統，見下圖3。
圖3 基于知識的機械產品開發集成體系的框架
基于知識的機械產品開發集成體系為產品的開發提供了軟件平臺為基礎、應用軟件系統為核心、服務支持為保障的環境以及實時信息和決策的支持，實現了高效快速的智能管理。此系統主要是由CAD/CAE/CAPP/CAM系統進行大量產品相關生產信息的提供，然后通過管理系統中的知識數據庫、聯機分析處理及智能推理等系統進行相關數據和知識的處理，并通過決策支持系統進行準確和及時的響應。
2.技術體系的結構
基于知識的機械產品開發集成體系不僅僅在PDM中引入設計知識管理系統這么簡單，其為PDM系統和KMS的一個融合體，是智能技術和產品數據管理系統的一個有機結合體。
基于知識的推理作為此體系結構的核心，其還包括了知識獲取模塊、知識庫以及推理機。知識獲取模塊主要負責信息的篩選及其處理，通過數據挖掘算法進行大量信息的分析，以得到知識規則，然后將總結的知識存到知識庫里。知識的表示可為產生式規則，也可使用框架結構或語義網絡。相應的知識存儲方式會由于知識表示的不同而出現不同，但其最終都是通過一個知識庫的形式而存在的。形成知識庫之后，如何以現有知識及條件推出有意義的結果，還需通過推理機的選揮作用。推理機即推理策略的實現方法，知識推理過程中，較為重要搜索策略的選擇以及推理模型的建立都處于推理機的負責范疇之內。
基于知識的機械產品開發集成系統通過基礎環境的支持，將企業知識庫作為中心，不同的產品作為應用的對象，CAD、CAE、CAPP以及CAM作為基礎，創新原理和技術等工程技術作為其創新的手段，通過信息技術、制造技術的綜合應用，實現了機械產品的設計的創新性和快捷性。
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本文標題：試論基于知識的機械產品開發集成技術問題
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