基于知识工程KBE设计方法 毕业论文文献翻译 中英文对照.doc

夕卜文资料名称： Knowledge・Based Engineeri・■ng Design Methodology外文资料出处：Int.J.Engng Ed.VoL16.No/附 件：1 •外文资料翻译译文 2 •外文原文指导教师评语:签名： 基于知识工程（KBE）设计方法D. E. CALKINS1. 背景复杂系统的发展需要很多工程和管理方面的知识、决策，它要满足很多竞争性的 要求设计被认为是决定产品最终形态、成木、可靠性、市场接受程度的首要因素 高级别的工程设计和分析过程（概念设计阶段）特别重要，因为大多数的生命周期成本 和整体系统的质量都在这个阶段产品成本的压缩最可能发生在产品设计的最初阶 段整个生命周期阶段大约百分之七十的成本花费在概念设计阶段结束时，缩短设计 周期的关键是缩短概念设计阶段，这样同时也减少了工程的重新设计工作量工程权衡过程中采用良好的估计和非正式的启发进行概念设计传统CAD工具 对概念设计阶段的支持非常有限有必要，进行涉及多个学科的交流合作来快速进行 设计分析（包括性能，成本，可靠性等）最后，必须能够管理大量的特定领域的知识 解决方案是在概念设计阶段包含进更过资源，通过消除重新设计来缩短整个产品的时 间。

所有这些因素都主张采取综合设计工具和环境，以在早期的综合设计阶段提供帮 助这种集成设计工具能够使由不同学科的工程师、设计者在面对复杂的需求和约束 时能够对设计意图达成共识那个设计工具可以让设计团队研究在更高级别上的更多 配置细节问题就是架构一个设计工具，以满足所有这些要求2. 虚拟（数字）原型模型现在需要是一种代表产品设计为得到一将允许一产品的早发展和评价的真实事 实上原型的过程的方式虚拟样机将取代传统的物理样机，并允许设计工程师，研究 “假设”的情况，同时反复更新他们的设计真正的虚拟原型，不仅代表形状和形式, 即几何形状，它也代表如重量，材料，性能和制造工艺的非几何屈性设计人员希望 设计的表述，将成为一个既有几何又有非几何属性的物理原型确切的表示产品表示法已经从二维的形状和几何的形式字形绘画的表示法移动向充分的三 维儿何模型表示法设计工具，用于设计工程领域的需要，显然必须有刚才讨论的所 有工具的屈性它必须结合计算机辅助设计系统的几何表示法，能做对程序语言的工 程分析和代表设计知识在一个专家系统一个真正的虚拟原型包含此全方位设计知 识3. 启用的技术设计3.1.知识类型如同适用于KBE那样，知识能分成四种类型：•事实，•程序，•判断,.控制。

在手册找到的形式化的知识例如原材料明细表，设计data, ASTM标准和设备规格被认为事实知识算法的和操作的知识是程序上的知识的两种形式数字的和菲数 字的解决问题一或者完成中的一些末端的过程是所有的算法的程序上的知识(APK) 的原理事实被APK通过工程和分析算法改变有效的程序知识(OPK)被用于创造, 删除和运输事实OPK节目的例子是有限元素分析、优化和数据库管理系统［1］经 验法则和共同的实践是评断知识的实例启发式，意见，经验，与合情推理中还包括 判断的知识逻辑和推理的形式原则是基本的判断知识的应用控制知识元知识或知 识有关知识，知识的其他类型的管理控制知识仿造直系活动，意想不到的发展的预 期，并且应付不确定性是所有特点控制知识［1］3.2.基于知识的工程(KBE)该技术允许一个真正的产品虚拟样机开发被称为基于知识的工程，或KBEo KBE是捕捉和对结构设计，其设计过程的知识方法知识经济可以用来定义工程方法和程 序［2］在KBE,产品结构树(拓扑学)是动态的，因此知识经济提供真正的工程自动化, 包括应用开发，几何造型，应用程序部署和工具的集成基于知识工程是一种编程工 具，用于开发一个虚拟原型设计顾问或为一个建立了产品设计，在给定的设计领域。

关于设计类的现有的知识在基于知识的工程学或设计被运用(KBE或KBD)并且 被组织入能用数据库的格式由计算机详细设计或虚拟原型，然后迅速开发基于知识 的工程(KBE)的设计方法，通过对23位计算能力来开发数据库，和规则系统该产 品模型是在KBE环境下开发的虚拟样机虚拟原型，如材料的所有几何特征或属性 的产品，以及非几何属性，质量特性，应力和挠度特性等虚拟样机一旦被创建，它可 以由设计者使用评估成功或设计配置的优点，然后修改该产品模型表示后面的儿何 设计工程意图在产品模型中包含的信息包括物理属性如儿何，材料种类和功能限制3.3.生成技术有三种KBE的工具，目前正在探索和发展类型这些措施包括：1 •诊断方法（专家系统）2. 创造性的方法（设计顾问）/（设计检查）3. 生成方法（虚拟样机）专家系统是第一种类型的工具发达国家在工程领域的使用，这个工具用于诊断冃 的，例如分析汽车发动机出现故障第二类，设计顾问，更是目前的事态发展之一它是用来反映了一个系统的设计 过程，并告知约束和规则的基础上违反设计师与设计顾问所载的规则设计师在这意 见后行动并且做适当的变动第三类涉及到建立一个以该模型中的规则为基础的系统模型。

这个模型，一个真 正原型，然后起反应对在属性（几何或非几何）和再生原型的一个新的事例上的变化 这是用于被开发的类KBE的种类KBE利用生成技术来获取通用产品设计信息，包括儿何和拓扑结构，产品结构 的发展及制造工艺设计规则生成建模地图功能规格，该产品的详细陈述一个生成 模型的优点是，由于产品需求的变化，外观设计的表述是立即更新，直接影响到所有 输出因此，KBE是一种动态的对象模型，其中对外观设计的表述是不断更新知 识工程的方法设施为迅速牛成模型牛成新的功能规格设计的工程设计和制造知识获 取相对于传统的设计工具，KBE提供真止的设计与自动化设计协助在设计过程 期间，KBE是系统的连续的再设计的一种健壮设计技术3.4. KBE的代表性产品当前KBE软件是基于面向对象非诉讼程序设计语言，比如LISP语言因此，设 计资料无须下令在模型正确，因为它会制订该命令木身面向对象编程工程对象的概 念，用于表示的特点，无论儿何和非儿何，实际物理对象对象不是被动的，但可以 反应其他对象一个对象可以创建和存储信息和采取行动应对外部刺激一个对象可 以从另一个信息需求对象，或者将信息发送到另一个对象KBE实现了真正的并行工程攻克了一系列的捐助领域的专门知识在一个组织。

这可以包括代表从设计，工程，模具和其他制造业领域KBE的供应商有一个捕捉 行之有效的方法和编纂这种产品信息的范围通常情况下，KBE的开发将与方法顾 问学习“知识捕获”进程的第一个发展项目，然后将转让和应用这些技能后续项目3. 5. KBE 工具有许多不同的软件工具可用于KBE发展当中包括ICAD™, TKSolver™,设 计 Link™, ProEngineer™, STONErule™ 和智能 Elements™o 所有这些集成了至少 1 现代CAD系统提供一个当代集成设计系统Unigraphics系统，CATIA™,支持 Engineer™, IDEAS™和自动CAD™是一些选择这些软件工具用于开发 domainspecific这两个知识工程的方法设计工具，设计顾问和虚拟样机3. 6.生成虚拟样机（GVP公司）这种虚拟原型的方法奠定了基础的KBE描述，是基于对KBE的智能CAD软件 的使用［5］智能CAD使用为元设计，这是设计工具设计在一个产品模型的形式该 产品模型是产品结构，工程分析，产品成本，设计标准，管理准则，材料特性，制造 约束和进程计划的框架它能够输出设计报告，表示该产品的设计状态。

该报告可以 包括例如：分析，3个数据的三维几何模型，材料，成本报告和指示草案GVP公司 的捕获和自动化功能设计的规则和方法的理解在工程过程在GVP公司为工程师提 供了有效的替代功能选择和操作工程师添加他们的判断力，优化设计，最终系统阿生成虚拟样机（GVP公司）是一个系统既是模型的儿何和非24 D.尔金斯等一 个产品（一个对象）的几何属性中嵌入了 KBE的模式它存储知识在组成一个产品模 型系统设计和制造工程的规则，同时解决几何和非几何的问题阿生成虚拟原型是这 些设计规则的组合，其中包括对工程指令用于创建的设计，也就是车辆的几何形状 生成虚拟样机的代表背后的几何设计工程意图它可以存储诸如几何和材料规格，以 及过程和性能信息产品信息生成虚拟样机的范例被定义如下：生成：生成或自动产生这一虚拟原型的实例，以响应输入状态向量采取输入规 范说明，运用相关的做法并且自动地引起设计当要求改变时，设计与所有表现产品 一起立刻被更新虚拟的影响，虽然没有实际的事实：［1］基于计算机模型原型：原来的模式，或一个具体的例子类型3. 7.设计规则KBE是基于知识的设计使用形式的设计规则，设计规则构成了一个对象的核心。

设计规则包括4种基本类型：1. 启发式：包括实验的经验规则和最佳做法通常是基于企业文化设计的启发这些都是的类型，如果（条件为真），然后（行动推荐）2. 经验设计规则：这些规则根据从实验性数据被开发的曲线适合的表示元模型 技术用于开发复杂系统的模型3•立法限制：这些都是组成法律或工程的既定规则标准4. 物理定律：首次原则为基础的分析或数值模式的形式也被称为参数的规则 这些规则通常是使用报表模型解决简单的算法设计规则用于合成中的知识基础知识，如何在给定的模型建立知识设计规则來 定义和涉及双方在知识经济模式的属性工程师的方法和过程由这些规则仿造设计 规则类型包括：•计算・条件句•查寻数据库・固定•变量•引用•执行外部程序•选择•优化Knowledge-Based Engineering (KBE) Design MethodologyBACKGROUNDThe development of complex systems requires a sequence of engineering and management decisions which must satisfy many competing requirements. Design is recognized as the primary contributor to the final product form, cost, reliability and market acceptance. The high-level engineering design and analysis process (conceptual design phase) is particularly important since the majority of the life-cycle costs and overall quality of the system are determined during this phase. The major opportunities for cost savings occur in the earliest phases of a product design. Approximately seventy per cent of the life-cycle costs are frozen by the end of the conceptual design phase, Fig. 1. The key to shortening the design cycle is to shorten the conceptual des。