面向协同的机械产品设计知识服务研究.pdf

面向协同的机械产品设计知识服务研究R e s e a r c ho nC o l l a b o r a t i v eK n o w l e d g eS e r v i c ef o r M e c h a n i c a lP r o du c tD e s i g n作者姓名奎邀生 学位类型堂迈亟±学科、专业信：垦笸堡皇筐：垦丕统 研究方向信：氢化皇笪理鱼』堑导师及职称夔銎渣数援2 0 1 0 年4 月·LI-『．=ro合肥工业大学I I I Irlr lr lr lrlr f rllIil ＼18 8 6 5 9 9本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求主席：委员：答辩委员会签名：( 工作单位、职称)彩首磷鳓玄耘卿／麴( 钰乒易∥缔彤荡以、知7 狂刁灵- ) 名拍缈协棚妇阱)导师： 弼z 乡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志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得佥目垦王些太堂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。

学位论文作者签字：‘耄弛签字日期：弘『『年，月2 ，日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金目曼王些盔堂有关保留、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，允许论文被查阅或借阅本人授权合肥工业大i L 可以将学位论文的全部或部分论文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 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文者签名：季灏蓼导师签名：签字B 期：力『1 年r 月≯日签字日期：力，／年厂月2 ，日学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：：邮编：面向协同的机械产品设计中的知识服务研究摘要现代机械产品设计过程的复杂性越来越高，设计活动越来越突出地体现了知识密集型和协作密集性的特点，如何有效协同这一复杂活动中的资源、行为和过程，受到了越来越广泛的关注针对机械产品设计过程中设计人员获取知识困难，难以有效实现知识与人和任务的协同问题，本文结合本体论和知识协同理论，研究面向协同的机械产品设计中的知识服务本文的研究工作主要围绕以下几个方面展开：( 1 ) 通过对机械产品设计过程中知识服务需求的分析，提出面向协同的机械产品设计知识服务体系结构，实现设计过程中知识与人和任务的协同，并在该体系结构的基础上，研究机械产品设计过程中存在的知识服务类型。

为了解决设计知识源间的语义和语法异构问题，运用本体技术研究基于本体的设计知识集成，为实现知识服务奠定基础 2 ) 研究产品设计过程中的知识需求模型和设计人员模型在业务过程元模型的基础上，引入知识块概念，运用知识块集来描述设计过程中的知识需求，并研究设计过程知识需求模型的构建和更新研究基于本体的设计人员模型的定义、构建及更新 3 ) 研究知识推送服务过程针对设计过程中存在的知识服务类型提出相应的知识推送服务策略在知识推送服务策略的基础上，研究基于概念语义扩展的设计知识检索，并提出根据设计人员知识水平过滤预推送的知识，从而达到为设计人员提供个性化知识服务的目的最后，本文以汽车协同设计为背景，设计了一个简单的产品设计知识服务原型系统，包括其组成结构、主要功能模块及开发环境，并实现了系统的大部分功能，验证了本文提出的知识服务框架的可行性关键字：产品设计；知识服务；知识协同；知识需求；语义扩展；4致谢时光荏苒，光阴似箭转瞬间，两年半的研究生求学路即将走到终点值此论文完成之际，我要向我的师长、同学和亲人表示由衷的感谢!首先，我要感谢我的导师蒋翠清教授感谢蒋老师在我的研究生求学期间给予我的诸多帮助在论文完成过程中，蒋老师在论文选题、构思及写作的整个过程给予了我不可或缺的帮助，为我的研究工作指明了方向。

感谢蒋老师在研究生求学阶段能够提供参与实际项目的机会，让我在学习之余，自己的实践能力得到了很好的锻炼感谢蒋老师在我生活中对我的关怀和在学习当中给予的指导另外，在两年半的研究生求学期间，蒋老师渊博的学识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风、诲人不倦的高尚师德都深深地感染着我，让我受益匪浅在此，谨向蒋老师表达我诚挚的感谢和崇高的敬意!其次，非常感谢信息技术与工程管理研究所的梁昌勇院长、丁勇老师、俞家文老师、陆文星老师、汪曙老师以及靳鹏老师，感谢他们在我论文写作以及参与科研项目过程中给予的指导，同时衷心感谢管理学院各位老师，他们传授的各门课程为我的研究工作打下了坚实的基础再次，感谢同一课题组的赵小英、张瀚允、余怀全、葛鹏飞等同学在研究生期间给我的关怀和鼓励，感谢机械学院王蕾同学在论文写作过程中给予的帮助同时，感谢信息管理与信息系统2 7 班及图书馆七楼的所有同学，是你们陪伴我渡过这美好的两年半研究生生活最后，感谢我的父母、哥哥，感谢你们一直以来对我的支持和鼓励，感谢你们一直以来对我无私的付出，没有你们，也就没有今天的我!作者：李斌生2 0 1 1 年4 月1 0 日6目录第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11 ．1 研究背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11 ．2 国内外研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一21 ．2 ．1 机械产品协同设计研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯21 ．2 ．2 知识协同研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41 ．2 ．3 知识服务研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯41 ．2 ．4 本体论研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61 ．3 研究内容及章节安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．61 ．3 ．1 论文主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一61 ．3 ．2 论文章节安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．7第2 章相关理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯82 ．1 机械产品设计过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一82 ．2 机械产品设计知识⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．92 ．3 知识服务的相关概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一92 ．3 ．1 知识服务的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．92 ．3 ．2 知识服务的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l O2 ．3 ．3 知识服务的特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 02 ．3 ．4 知识服务与信息服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～1 l2 ．4 本体理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 22 ．4 ．1 本体的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 22 ．4 ．2 本体的构建准则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 32 ．4 ．3 本体的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 42 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 4第3 章面向协同的机械产品设计知识服务框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

1 53 ．1 面向协同的机械产品设计知识服务需求分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．153 ．2 面向协同的机械产品设计知识服务体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 63 ．3 面向协同的机械产品设计知识服务类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．183 ．3 ．1 基于工作流驱动的设计任务知识服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 83 ．3 ．2 基于设计人员模型的阶段性知识服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 03 ．3 3 基于新知识学习的知识服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 l3 ．4 面向协同的机械产品设计知识集成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 l3 ．4 ．1 基于本体的知识集成方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 13 ．4 ．2 基于本体的设计知识集成模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 23 ．4 ．3 本体映射及本体合成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 33 ．5 面向协同的机械产品设计知识需求特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 573 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 5第4 章面向协同的机械产品设计知识推送服务⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 74 ．1 设计过程知识需求模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 74 ．1 ．1 设计过程知识需求模型的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 74 ．1 ．2 设计过程知识需求模型的构建及更新⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 94 ．2 基于本体的设计人员模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 14 ．2 ．1 基于本体的设计人员模型的定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 14 ．2 ．2 基于本体的设计人员模型的构建⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 24 ．2 ．3 基于本体的设计人员模型的更新⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 34 ．3 知识推送服务过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 54 ．3 ．1 知识推送服务策略⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 54 ．3 ．2 基于概念语义扩展的设计知识检索⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 84 ．3 ．3 基于设计人员知识水平的过滤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 34 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 6第5 章知识服务原型系统实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

4 75 ．1 项目背景⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 75 ．2 系统组成结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 75 ．3 系统主要功能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 85 ．4 开发环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 05 ．4 ．1 工作流引擎J B P M ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 05 ．4 ．2 开发工具与平台⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515 ．5 功能实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 15 ．6 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2第6 章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 36 ．1 本文总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 36 ．2 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。

5 58插图清单图2 ．1 机械产品设计一般过程及其所使用的知识⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8图3 ．1 面向协同的机械产品设计知识服务体系结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6图3 ．2 基于工作流驱动的设计任务知识服务过程模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 9图3 ．3 基于设计人员模型的阶段性知识服务过程模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯．2 1图3 ．4 单本体集成方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 2图3 ．5 多本体集成方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 2图3 ．6 混合本体集成方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 2图3 ．7 基于本体的设计知。