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基于知识仓库的虚拟产品协同开发技术研究

成尔京  
【摘要】:21世纪是制造业全球化、信息化和技术创新的时代。对于我国制造业,特别是在我国经济发展中具有重要作用的广大中小型制造企业而言,要提高企业的科技水平,一个重要方面是要提高企业的产品开发和技术创新能力。现代产品开发技术的重要特征是数字化、网络化、虚拟化、智能化和集成化。因此,研究基于知识仓库的虚拟产品协同开发技术是现代产品开发技术的一个重要发展方向,也是制造企业发展的实际需求。 本文在分析网络环境下产品数字化开发技术的基础上,提出了基于知识仓库的虚拟产品协同开发系统的体系结构,重点研究产品知识模型建立方法、知识仓库技术、虚拟产品开发协同技术和系统集成方法。通过原型系统的开发,验证所提出的虚拟产品协同开发平台功能体系结构的可行性和实用性,目标是对网络环境下产品开发的模式和应用平台进行新的探索。论文的主要研究成果和特色如下: (1)在分析知识仓库(Knowledge Warehouse,KW)的内涵和网络环境下虚拟产品分布式协同开发原理的基础上,提出了面向机械产品设计的知识仓库概念,构建了一种由界面层、框架层、应用层、协议层、网络层和资源层组成的、知识仓库支持下的虚拟产品协同开发平台方案。 (2)在分析机械产品知识表示形式的基础上,提出基于语义对象的产品知识表达模型方法,阐述了机械产品知识表达模型的信息构成。为实现Web环境下产品开发联盟各成员之间的信息交互,应用XML技术表达协同设计过程知识,并提出知识仓库支持下基于XML的机械产品设计信息的共享方法。 四川大学博士学位论文 设计了一种面向机械产品的任务知识、推理知识、领域知识及其之间相互作 用的知识求解模型,为开发知识系统提供一种有效的指导方法。 (3)通过对机械产品知识仓库的信息内容、功能模块及特点的分析,重 点研究了实施知识仓库技术的功能体系结构模型,并对其中的知识源、知识 仓库存储体、人机交互界面和知识仓库工具等模块进行了深入阐述。在建立 数据仓库技术支持下知识获取过程模型的基础上,重点研究了基于规则和分 类模型的数据挖掘与知识发现(KDD)方法。提出以产品开发为主题的多维 数据雪花模型的知识管理方法,实现知识仓库中产品设计知识的有效管理。 (4)针对我国中小型制造企业的实际情况,以实用性和低成本为原则, 通过对虚拟设计环境开发工具的选择分析,提出了以软件环境为重点的、基 于VRML一JAVA技术的非沉浸式虚拟环境实施方案。以齿轮减速箱为例,重 点论述实例检索与匹配的相似度算法,以及应用UG/KDA技术建立三维虚拟 产品模型方法。 (5)从分析基于VRML一JAVA的机械产品虚拟装配仿真原理入手,论述 了虚拟装配过程的位姿关系变换、特性描述和人机交互技术,阐述了虚拟装 配过程中基于层次包围盒相交检测的干涉检查方法,研究并开发了基于 vRML一JAVA技术的三维减速器虚拟装配原型。 (6)在讨论基于Web的系统运作模式的基础上,提出知识仓库支持下基 于W七b的虚拟产品协同开发方法,论述应用VR技术进行三维协同虚拟设计 的原理。针对知识仓库和虚拟产品协同开发过程的特点,提出扩展虚拟产品 数据管理(Extended Virtual produet Data Management,EV一pDM)的概念及结 构模型,可以有效地实现网络环境下知识仓库与虚拟产品协同开发过程的信 息集成和管理。 (7)提出基于多组件智能体(componeni Agent,cA)的系统集成方法, 整个系统功能的实现可以采用“积木式”组合方式,在原型系统平台的基础 上实现快速集成,满足不同设计者的要求。通过确定原型系统的功能模块, 开发了知识仓库支持下的虚拟产品协同开发集成平台原型系统,验证了本文 所提出的体系结构、关键技术和实施方法。 关键词:产品知识模型知识仓库 配扩展虚拟产品数据管理 知识获取虚拟产品协同开发虚拟装 组件智能体


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