基于知识工程复杂产品开发过程的模型研究

合集下载

知识工程在UGNX中的运用

知识工程在UGNX中的运用摘要：CAD技术发展迅速, 但是以几何模型为主的CAD系统（主要是UG）无法将理论与模型设计有机结合在一起。

在设计时，仍需大量的工作。

目前,KBE( Knowledge Based Engineering, 基于知识工程)与CAD 技术的结合已成为先进制造与自动化技术的发展趋势，并且可以很好地解决这个问题。

本文通过对知识工程在UGNX各个方面中运用的剖析，展示出这种方式的优点和其可取之处，证明了其可行性。

关键词：知识工程;UGNX ;运用The Application of Knowledge Engineering on UGNXAbstract：The CAD technology is developing rapidly, but those CAD system (mainly UG) which based on geometric model cannot make theory and model design in combination. In the design, it still needs a lot of work. At present, KBE (Knowledge Based Engineering, based on Knowledge Engineering) and the combination of CAD technology has become the advanced manufacturing and automation technology development trends, and can be a very good solution to this problem. According to the analysis of the knowledge engineering in various aspects of the UGNX application, showing the advantage of the method and its merits, it proved its feasibility.Key Words：Knowledge Based Engineering; UGNX; Application0 引言目前CAD 技术发展迅猛, 但是以几何模型为主的CAD系统无法将领域设计原理和知识、同类设计以及专家经验等融入到几何模型中去, 因此无法实现知识型资源的重用[1]。

基于知识工程的参数化设计应用研究

●… ・ ●… ・ … ・ … ・ … ・ ● ● ● ●… ・ … ・ … ・ … － … ・ ● ● ● ● ●… ・ … ・ … ・ … ・ ● ● ● ●… ・ … ・ … ・ … ・ … － … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ … ・ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●… ・ … ・ … ・ ● ● ●… － … ・ … ・ ● ● ●… ・ … ・ … ・ ● ● ●… ・ … ・ ● ●
ＷＡＮＧ — ｉＤａｂｎ，ＺＨＵｅ－ｕＷＥＩＰｉｇａｇＷｎｈａ，－ｕｎ
（ＩｎｏｏＣｎｅ，ｈｎｈｉｎｖｒｔ，ｈｎｈｉ００２ＣｉａＣＭＳａｄＲｂｔｅｔｒＳａｇａＵｉｓｙＳａｇａ２０７，ｈｎ）ｅｉ
机械设计与制造
４２
文革编＂－１０１３９【０１０ — ０ — ３５一：０－９７２０）９０４２０
ＭａｈｎｒＤｅｉｎｃｉｅｙｓｇ
＆
Ｍａｕａｔｒｎｆｃｕｅ
第９期２１００年９月
基于知识工程的参数化设计应用研究米
计以及后续设计可直接通过利用和修改第件之间的形状和尺寸相互配
见，参数化设计方法是产品模型修改和变型设计的需要，是设计合，因此零件之间配合部位的尺寸存在一定函数关系的关联性。
；Ｕａｒ，ｄｏｐｒｅｈａｅ５ｆＧｅｒｓｎＡＥｈ。ｇ，Ｄ把ｈｌｙｎＧｌｏａｍａｓｈｃｒｔｉｃｏＵｐｓ。，ＶｃｌｙＦｃｏｇａｐｔｍｎｃｅｔａｃｒｉｘｅｉＷｆｔｎｏＵｎｏｄ； ÷Ｋｏｅｅｕ。Ｋ）ｉｇａｍｃｅｇＴｔｐｄｓｏ￡ｄｅｐａｍｔｎｌｇＦｓｎ（Ｆｉｄｐａ哪ｉｓｎｈ，ｉａｒｔｉｈ。ｅｌｒｅｉｗｄｉｎｒｉｒｉ．ｅｈｐｅｓｅｗｖｏｐａｒｎｄｓｕｃ÷

基于知识工程的岸边集装箱起重机臂架俯仰机构参数化研究

0 引言岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)作为安装在港口、码头前沿，又是船舶集装箱装卸的主要设备，对其提出了越来越高的要求，特别是大型集装箱船舶的发展。

促使岸桥向着重型化、大型化、高效化、智能化、标准化、节能环保的方向发展。

岸桥是一种专业装卸集装的港口机械设备，其结构巨大，构成复杂，设计困难，其主要包括起升机构，臂架俯仰机构,小车运行机构，大车运行机构、托架小车系统、金属结构、机器房、辅助部件、电气系统等。

其结构形式多种多样，设计计算复杂，传统的手工设计方法无法满足计算要求，设计周期过长，工作量繁重，且较难保证设计质量。

臂架俯仰机构是岸桥的一个主要机构，当船舶停靠或起航时通过该机构实现岸桥前大梁的升起和放下，方便船舶进出海港。

因此，当船舶进出港口码头时臂架俯仰机构才需要工作，使用率低，但安全性要求很高。

虽然其结构布置形式较为固定，相似性很高，但因其不同吨位，外伸距不同，计算选型配套件也会不同。

每次设计均需重新计算、选型、画图改图，重复性劳动较多，工作量很大。

该文通过对岸桥臂架俯仰机构多种布置形式的研究和对应布置形式符合国内外设计标准的设计计算研究，提出了基于知识工程的参数化设计方法，可有效解决设计过程中计算的复杂性，结构的多样性，简化过程,避免重复设计。

该参数化设计方法一旦实现，可以确保设计计算的统一性，完整性，只需输入设计参数，即可实现岸桥臂架俯仰机构的快速设计，大大缩短设计周期，提高设计质量。

通过对岸桥臂架俯仰机构参数化的研究，逐步扩展到对岸桥金属机构，起升机构，运行基于知识工程的岸边集装箱起重机臂架俯仰机构参数化研究黄进前郭珍吉周振江河南卫华重型机械股份有限公司长垣 453400摘要：提出了一种岸边集装箱起重机臂架俯仰机构的参数化设计方法，该方法以知识工程为理论依据，以Pro/E 为参数化平台，以知识工程库和机构模型库为支撑，采用VB系统开发软件，SQL Server 2012数据库存储，针对目前CAD技术在起重机设计过程中的应用现状，设计开发了基于知识工程的岸边集装箱起重机臂架俯仰机构参数化设计系统，给出了系统结构设计、实现功能和实现方法。

基于知识工程的复杂电子装备设计系统研究

中图分类号：Ｎ７Ｔ９
文献标识码：Ａ
文章编号：Ｎ２１１（０００—１１４Ｃ３—４３２１）５１一０ｏ
ＲｅｅｒｈｉｔｍｐｌｃｔｄＥｌｃｒｎｉｓａｃｎｏＣｏｉａｅｅｔｏｃＥｑｕｐｅｓｇｙｔｍｉｍｎｔＤｅｉｎＳｓｅＢａｅｎＫｎｗｌｄｇｇｎｅｒｎｇｓｄｏｏｅｅＥｎｉｅｉ
程的电子装备模型库。该系统遵循已有的复杂电子装备设计原则和方法，据装备要求的技战术指标和国内外类根
似装备的经验，行基于知识工程的系统集成研究。进关键词：知识工程；杂电子装备；家系统；子装备模型库复专电
ｓｔｍｎｔｇｒｔｏｅｅｒｈｓｄｏｙｓｅｉｅａｉｎｒｓａｃｂａｅｎｋｎｏｅｇｅｅｇｉｅｒｎｃｏｄｎｔｈｅｒｑｒｄｔｃｗｌｄｎｎｅｉｇａｃｒｉｇｏｔｅｕｉｅｅｈｎｉａｃｌ
ｑｐｅｔｄｅｉｎｄｅｅｔｏｎｃｅｐｍｅｕｉｍｎｓｇｎａｌｃｒｉｑｕｉｎｔｍｏｄｌｌｂｒｒｓｄｏｎｏｅｇｅｅｇｉｅｒｎ．Ｔｈｉｙ — ｅｉａｙｂａｅｎｋｗｌｄｎｎｅｉｇｓｓｓ
ｉｌｅｔｅｎｅｒｔｏｎｃｕｄｈｉｔｇａｉｎ，ｉｒｔｎｇａｉｏｖｔｏｎｏｏｗｌｄ．Ａｉｎａｈｅｃｒｃｅｉｔｃｎｈｅｉｉｎｄｎｎａｉｆｋｎｅｇｅｍｉｇｔｔｈａａｔｒｓｉｓｏｆｃｍｐｌｃｔｄｅｅｔｏｎｉｑｐｅｔｓｔｍｅｉｏｉａｅｌｃｒｃｅｕｉｍｎｙｓｅｄｓｇｎ，ｕｃｓｖａｉｎｖｌｄｋｎｏｅｇｅｄｍａｎｓ，ｏｓｈａｒｏｕｓｉｏｖｅｗｌｄｏｉｌｎｇｄｅｅｏｐｅｒｏｄｏｅｐｒｄｕｔａｄａｅｃｆｓｓｅｔｃｓｔｓｐｐｒｐｅｅｓｔｅｉｎｖｌｍｎｔｐｅｉｆｎｗｏｃｎｂｓｎｅｏｙｔｍａｉｎｅｓ，ｈｉａｅｒｓｎｔｈｅｄｓｇｔｃｉｅｏｌｃｒｉｑｐｅｓｓｅｄｅｉｎａｅｎｅｈｎｑｕｆｅｅｔｏｎｃｅｕｉｍｎｔｙｔｍｓｇｂｓｄｏｋｎｗｌｄｎｎｅｉｇ，ｏｗｌｄｇｃｏｅｇｅｅｇｉｅｒｎｋｎｅｅａ — ｑｕｒｍｅｔａｄｆｉｎｍｅｈｉｅｎｎｕｓｏｔｏｄ，ｏｗｌｄｇｅｃａｓｆｃｔｏｎｎｃｔｏｔｏｄｏｏｍｐｌｃｔｄｅｅ — ｋｎｅｌｓｉｉａｉｎａｄｉｄｉａｉｎｍｅｈｆｃｉａｅｌｃ

软件工程师(ACCP)理论知识试卷答案 B卷

软件工程师(ACCP)理论知识试卷答案 B卷一单项选择1、软件生命周期一般包括：软件开发期和软件运行期，下述（D ）不是软件开发期所应包含的内容。

A、需求分析B、结构设计C、程序编制D、软件维护2、软件是一种逻辑产品，它的开发主要是（A ）。

A、研制B、拷贝C、再生产D、复制3、以文档作为驱动，适合于软件需求很明确的软件项目的生存周期模型是（ C ）。

A、喷泉模型 B 、增量模型 C、瀑布模型 D、螺旋模型4、在软件生存周期中，（B ）阶段必须要回答的问题是“要解决的问题是做什么？”。

A、详细设计B、可行性分析和项目开发计划C、概要设计D、软件测试5、软件产品与物质产品有很大区别，软件产品是一种（C ）产品A、有形 B 、消耗 C、逻辑 D、文档6、（C ）把瀑布模型和专家系统结合在一起，在开发的各个阶段上都利用相应的专家系统来帮助软件人员完成开发工作。

A、原型模型B、螺旋模型C、基于知识的智能模型D、喷泉模型7、( B )阶段是为每个模块完成的功能进行具体的描述，要把功能描述转变为精确的、结构化的过程描述。

A、概要设计B、详细设计C、编码D、测试8、下列软件开发模型中，适合于那些不能预先确切定义需求的软件系统的开发的模型是（ A ）。

A、原型模型B、瀑布模型C、基于知识的智能模型D、变换模型9、下列软件开发模型中，以面向对象的软件开发方法为基础，以用户的需求为动力，以对象来驱动的模型是（ C ）。

A、原型模型B、瀑布模型C、喷泉模型D、螺旋模型10、下列软件开发模型中，支持需求不明确，特别是大型软件系统的开发，并支持多种软件开发方法的模型是（ D ）。

A、原型模型B、瀑布模型C、喷泉模型D、螺旋模型11、软件特性中，使软件在不同的系统约束条件下，使用户需求得到满足的难易程度称为（ C ）。

A、可修改性B、可靠性C、可适应性D、可重用性12、软件特性中，一个软件能再次用于其他相关应用的程度称为（ B ）。

基于知识工程的复杂产品智能配置系统研究

管理等，基于知识工程的智能设计系统建造方法对复杂产品的配置系统建立提供了参考，提出复杂产品智能配置流程，基于客户需求，提取配置需求特征，建立产品族类层次结构模型。阐述了知识表示、知识库建立和知识推理等智能配置关键技术，并用优化的灰色关联分析法进行配置方案评价。最终在ＮＸ平台上开发出集成的垃圾车智能配置系统，满足客户个性化需求，实现复杂产品的快速配
王岳淼，李小宁，刘德仿，王斌
２２４００１）（１．南京理工大学机械工程学院，南京２１００９４；２．盐城工学院优集学院，江苏盐城
摘要：复杂产品规模大、研发成本高、批量定制和集成度高。产品配置能实现产品快速定制和零部件
第２期２０１４年２
ＭｏｄｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆ＡｕｔｏｍａｔｉｃＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
Ｎ０．２
Ｆｅｂ．２０１４
置。
关键词：复杂产品；智能配置；知识工程；灰色关联分析；集成系统中图分类号：ＴＨ１６；ＴＧ６５文献标识码：Ａ
ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｎｉｇｆｕｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｏｆＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｄｕｃｔｓＢａｓｅｄｏｎＫｎｏｗｌｅｄｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

基于知识的工程图识别模型研究

ｉｓｕｍａｒｚｅｄａｃｍｎｓｍｉｄａｎｏｍｏｒｅｏｇｔｉｎｏｄｉｄｅｇｅｄ．Ｔｈｄｅｉ “ ｏｗｅｄ－ａｓｅｈｉｒｃｍｅｃｎｉｏｍｅｌｓｓｉｎｅｍｏｌｓｋｎｌｇｅｂｄｅａｒｈｙｏｄｌ” ｗｃｈｉｈ
闵莉刘继飞
程图识别
ＭｉＬｉＬｉＪｉｅｉｎｕｆ
模型
研
（阳建筑大学，辽宁沈阳１０６）沈１８１
（ｈｎａｇＪａｚｕＵｉｅｓｔ，Ｌａｎｎｈｎａｇ１０６）ＳｅｙｎｉｎｈｎｖｒｉｙｉｏｉｇＳｅｙｎ１８１
究
摘
要：对人工读图的认知过程进行了分析，总结出其自组织的特征，设计了 “ 基于知识的工程图识别层次模型” ，
将整个工程图识别过程分为像素、矢量图元和工程图形三个层次，层次之间相应地进行基于知识的两阶段的矢量化和识别
处理，该模型为各种工程知识的使用打下了基础。
ａｌｇｒｉｔｍｓ．ｏｈ
Ｋｅｗｏｄ：ｎｗｅｇ－ｓｄＭｄｌＥｇｎｅｉｇＤａｉｇ；ＲｃｇｉｉｎｙｒｓＫｏｌｄｅｂｅｏｅ；ｎｉｅｒｎｒｗｎｓａｅｏｎｔｏ
０引言
本文分析了一般人员和工程人员的读图特点，总结了人工识图的自组织过程。在此基础上，给出一个基于知识的工
索。
机制尚无完整确切的认识，但视觉生理学和认知心理学给出

产品设计KBE概述-PPT

(6) 上海交通大学模具CAD国家工程研究中心提出：KBE是通过知识驱动和繁衍，对工程问题和任务提供最佳解决方案的计算机集成处理技术。
11.1 KBE概述
2）KBE技术应用现状近年来，美国、日本和欧洲各国政府在KBE技术的开发与
应用方面给予了有力的支持，并将其列为国家未来发展战略的重要核心技术。我国政府也对KBE技术的研究给予了很大的重视，并将KBE技术列为机械工程“十五”重点学科之一。
11.4 KBE系统使能技术
脚本表示法
（1）开场条件：顾客饿了，需要进餐；顾客有足够的钱（2）角色：顾客、服务员、厨师、老板（3）道具：食品、桌子、菜单、钱（4）场景：进入—点菜—等待—吃饭—离开（5）结局：顾客吃了饭、不饿了；顾客花了钱；老板赚了钱；餐厅食品少了
11.4 KBE系统使能技术
(3) 美国华盛顿大学机械工程系认为，“KBE是一种种设计方法学，将与下一代CAD技术紧密结合。它将启发式的设计规则，用于覆盖构件、装配和系统的开发。KBE系统存储的产品模型，包含了几何和非几何信息，以及描述产品如何设计、分析和制造的工程准则。”
11.1 KBE概述
1）KBE技术的定义和内涵
11.3 KBE中的基本概念
知识的类型
③ 元知识所谓元知识就是关于知识的知识。具体说元知识可分为以下几类:第一类是有关怎样组织、管理知识的元知识，这些元知识阐明了知识的内容和结构的一般特征，以及分类、综合等有关特征。第二类是有关利用知识求解问题的元知识(如在问题求解中所用到的推理方法，为解决一个特殊任务而须完成的活动的计划、组织、选择等方面的知识等)，它对领域知识的运用起指导作用。例如:在解决一个问题的推理过程中往往同时出现两条可适用情况，究竟应采用哪一条规则，则需要使用一种理论性的标准，这是一种元知识。第三类是有关从知识源中获取知识的知识。

基于设计结构矩阵和SysML的复杂产品研制流程建模与优化方法

第29卷第5期计算机辅助设计与图形学学报Vol. 29 No.5 2017年5月Journal of Computer-Aided Design & Computer GraphicsMay 2017收稿日期: 2016-05-09; 修回日期: 2016-10-12. 基金项目: 国家科技支撑计划(2015BAF17B01). 杨国辉(1990—), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为基于模型的系统工程; 刘继红(1966—), 男, 博士, 教授, 博士生导师, CCF 会员, 论文通讯作者, 主要研究方向为复杂产品数字化设计与制造、现代设计理论与方法、知识管理与知识工程、基于模型的系统工程.基于设计结构矩阵和SysML 的复杂产品研制流程建模与优化方法杨国辉, 刘继红*(北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京 100191) (ryukeiko@)摘要: 为提高复杂产品研制流程建模与优化的效率, 提出一种基于设计结构矩阵和系统建模语言(SysML)的建模与优化方法. 首先利用SysML 对复杂产品进行需求分析获得系统初步设计方案, 并利用设计结构矩阵对产品研制流程进行层次化分解并优化, 从而减少设计活动的迭代; 然后通过SysML 对产品研制流程进行图形化建模表达与分析, 以保证模型的一致性和可重用性, 提高建模准确率和效率. 以发动机为例, 验证了该方法的有效性.关键词：产品研制流程; 设计结构矩阵; 系统建模语言中图法分类号：TP391DSM and SysML-based Complex Product Development Process Modeling and Optimizing MethodYang Guohui and Liu Jihong *(School of Mechanical Engineering & Automation, Beihang University, Beijing 100191)Abstract: For the purpose of improving the efficiency of modeling and optimization of complex product devel-opment process, a method based on design structure matrix and SysML is presented. Firstly, this method under-takes requirements analysis for complex product through SysML and obtains the preliminary system design scheme. The product development process is hierarchically decomposed and optimized with the design structure matrix method in order to reduce the iterative design activities. Secondly, the development process is graphically modeled and represented by SysML, which contributes to the guaranteeing of consistent and reusable process models and improves the accuracy and efficiency of process modeling. Finally, an example of engine is demon-strated to verify the effectiveness of the proposed method.Key words: product development process; design structure matrix; SysML 复杂程度的日渐增加是目前产品研发的基本趋势之一[1]. 纵观航空、航天、国防、船舶、汽车等各个体系、系统级别的领域, 复杂产品研制主要呈现以下特点：1) 多学科、多领域. 由于复杂产品结构和功能日渐丰富, 其研制流程会涉及不同学科, 需要不同领域专家的专业知识共同决策研制活动; 2) 分布式、协同化. 繁杂、巨大的研制活动不可能由单独一个部门完成, 需要不同组织、不同地域和领域的工程师分布式、协同化办公; 3) 复杂化、多耦合. 研发流程间的关系复杂, 并不仅仅是传统意义上的串行、并行、迭代关系, 研制流程间还存在耦合关系, 同时研制活动也是动态时变的, 需要反复迭代优化.基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)是一种解决复杂产品系统工程研制的方法, 它以分解—集成思想为基础[2], 对922 计算机辅助设计与图形学学报第29卷系统进行需求分析、设计、验证和确认. MBSE能够通过其系统建模语言(systems modeling lan-guage，SysML)进行图形化、模块化、无二义性建模[3], 使用语义插图描述给定系统的需求、行为、结构和参数[4]. SysML模型具有一致性和可重用性的特点, 便于管理. 但由于SysML是在统一建模语言UML2.0发展而来,采用其面向对象的思想,不能针对研制流程进行直接优化[5], 也不能解决多领域决策和重复性建模等问题.设计结构矩阵(design structure matrix, DSM)是一种用于产品研发、项目规划、系统工程、组织设计等方面的强有力工具[6]. Eppinger等[7]将DSM 模型归纳为基于产品架构的DSM、基于组织架构的DSM、基于流程架构的DSM和基于多域架构的DSM等4种类型. 其中基于流程架构的DSM可以用来分析和优化研制流程间的关系;基于多域架构的DSM能够解决不同领域匹配的问题. 但DSM目前只能利用布尔值、数值变量、颜色集等对所分析的对象进行表达, 不能够直观清晰地表示元素之间的组织结构, 以及它们的逻辑、时序、依赖等关系.针对复杂产品研制流程的特点, 为了能够降低复杂产品研制流程建模与优化的难度, 直观、清晰地表达研制流程间的关系, 以解决多领域决策; 同时减少研制流程由于迭代优化造成重复性建模等问题, 本文提出一种基于DSM和SysML的复杂产品研制流程建模优化方法. 目前已有结合DSM 和SysML的研究, 但其主要侧重的对象是复杂产品本身; 其中, Qamar等[8]在机电产品研发中将产品属性进行分解并对其重新定义, 通过DSM对相关性关系进行一致性建模管理. Jobe等[9]在系统工程环境下为工程分析模型定义了一个有效的DSM 重用框架, 并提出一种用SysML定义的多方面元件模型, 以规范不同学科间的交流. 上述研究并不涉及复杂产品研制流程层次化分解与优化等问题.因此, 本文结合DSM与SysML针对复杂产品研制流程的不同阶段进行建模与优化. 该方法针对复杂产品研制流程不同阶段, 分别运用DSM和SysML的不同技术解决研制流程建模与优化问题. 在研制流程建模前通过DSM对研制活动进行层次化分解和分析优化, 可以减少由于研制流程迭代而造成的重复性建模, 发挥DSM的分析、决策、优化等优势;利用SysML进行模块化无二义性的表达, 凸显其模型的一致性、可重用性、便于管理等优点, 规避DSM的模型化表达的劣势[10], 使DSM 和SysML达到优势互补, 从而完成复杂产品的研制流程建模与优化, 提高产品建模和研制的效率. 1 本文方法概述基于模型的系统工程的一般研制流程如图1所示, 主要分为需求分析、系统功能分析、设计综合和系统验证4个步骤; 其中设计综合又包括架构分析和架构设计.图1 MBSE产品研发流程在这4个步骤中都会有数据输出存储到模型/需求存储库中, 这些数据以SysML图的形式表示. 从需求分析到系统验证的过程是一个迭代循环的过程. 产品研制过程中, 研制流程活动迭代次数越少, 工作量就越少, 效率越高, 而图1所示的复杂产品研制流程并未说明减少循环迭代的过程.由于SysML可由9种图表示产品研制的需求、结构、行为、参数, 因此可在需求分析阶段和功能分析阶段, 利用需求图、用例图表达从用户需求到工程需求再到用户指标直至可作为设计输入的工程指标(研制流程活动)这一过程; 在设计综合阶段, 通过模块定义图、序列图、活动图、状态图、参数图等来表达研制活动间的结构、序列、参数等约束关系; 在系统验证阶段, 通过状态图和序列图对研制流程的合理性进行模拟. 本文主要针对复杂产品研制流程层次化分解及优化进行研究, 使用SysML对研制流程进行图形化建模可参考文献[3].本文所提出的复杂产品研制流程的建模与优化方法如图2所示.Step1. 对系统层进行需求分析, 用SysML建立需求图, 产生需求规格说明书, 将需求指标分解, 根据分解后的指标定义设计活动, 从而进行系统规划.Step2. 对设计活动进行不同程度的层次化分解. 由于活动分解时, 研发工程师来自不同学科和领域, 得到的活动分解方案也不相同, 因此需要选出一个合适的第5期杨国辉, 等: 基于设计结构矩阵和SysML 的复杂产品研制流程建模与优化方法 923图2 基于DSM 和SysML 的研制流程建模与优化方案. 本文采用多域矩阵(multidomain matrix, MDM)的方法进行方案确认.确认合适的分解活动方案后, 将此方案中的分解活动表示在DSM 中, 通过DSM 对研制流程优化, 减少迭代. 流程模型的迭代越少, 说明研制流程安排越合理.Step3. 通过模块定义图将DSM 中的研制流程活动进行建模, 明确表达流程模块间的层次化关系. 然后, 选择合适的行为图对每个层次中的研制流程进行建模. 即完成了系统层的层次化分解、分析、优化、建模. 在进行SysML 图形化建模时, 需要进行一致性检测, 从而保证模块的唯一性.Step4. 重复以上步骤逐层得到子系统级、部件级、最低配置项层的研制活动的分解、分析与优化以及SysML 图形化建模表达. 在此过程中会形成分析研制活动的层次化DSM, 利用层次化DSM 对研制流程进行逐层的分析和优化, 进一步保证研制活动的合理性, 减少研制流程迭代.2 基于SysML 的研制活动需求分析需求分析的目的是明确系统的任务、指标、任务执行者, 以及如何安排研制活动(包括如何对任务进行分解), 从而确认研制活动的逻辑顺序. 其实质上是一个需求-功能-行为-结构建模过程, 具体过程如图3所示.1) 捕获系统需求. 系统需求是通过对用户需求进行分析筛选形成用户需求规格说明书后而产生的. 在生成系统需求的同时, 需要将用户需求与之关联;然后, 结合系统需求和用户需求生成系统924 计算机辅助设计与图形学学报第29卷图3 需求分析过程需求规格说明书. 此阶段利用SysML需求图进行表达.2) 分析系统功能. 此步骤的目的是将功能性需求转化为一个连贯的系统功能操作[11]. 基于用例进行系统功能分析, 根据1)获得的系统需求规格定义系统用例, 一般系统通常采用不超过20个用例图进行分析. 将功能需求关联至系统用例, 排优组织系统用例进行系统功能分析, 从而得到系统功能操作规格说明书. 该过程通过用例图定义一些包含场景、研制活动的执行者及其他利益相关者的用例; 利用活动图、序列图和状态图明确研制活动的序列.3) 制定系统设计方案, 确认研制流程, 同时利用SysML的图创建行为模型. 模块定义图是用来表达模块间的结构关系的, 此处利用它表达研制流程活动间的组织架构关系, 以便建模者进行层次化分析.4) 对系统需求的正确性、完备性、清晰性进行验证, 完成系统规划.3 基于DSM的层次化分解及优化3.1 面向多域研制活动分解方案的决策分析复杂产品系统多领域、多学科的特点决定其研制活动分解方案的多样性. 为了避免活动分解方案的冲突, 满足不同领域专家的需求, 本文采用MDM的解决方案, 如图4所示. MDM是在DSM基础上扩展而来[12], 它由DSM和领域匹配矩阵(domain mapping matrix, DMM)2部分组成. DSM主要表达的是领域内各元素之间的关系, 置于MDM的对角线位置, 属于方阵, 如图4中的DSM1和DSM2; DMM分析的是不同领域间元素间的关系, 是处于MDM非对角线上的矩形状矩阵. 每2个DSM通过一个DMM关联, 图4 中DSM1和DSM2所表达不同领域的元素可由左下角的DMM关联分析.图4 多域矩阵决策根据上文需求分析得到了需求指标和分解活动, 但需求和活动间匹配的正确性并不能得到保证. 进行需求分析时, 为保证需求的完备性常常会捕获冗余的需求, 因此需要通过DMM分析需求和活动间的关系来识别冗余需求或补充必要的研制活动. 在MDM中, 需求元素和研制活动元素之间对应关系有3种: 一对一, 一对多和多对多. 利用MDM进行分析的方法具体步骤如下.设置SysML图中的需求关系权重值, 将2个独立需求的关系权重值设置为0, 需求间其他几种关系及权重如表1所示.第5期杨国辉, 等: 基于设计结构矩阵和SysML的复杂产品研制流程建模与优化方法 925表1需求关系及权重关系包含跟踪继承改善满足验证权重10 0.9 0.7 0.5 0.3 0.1将通过SysML图捕获得到的需求指标R1,R2, R3,…,R m及相互间关系表示在需求矩阵DSM1中. 将系统规划得到的研制活动A1, A2, A3,…,A n表示在DSM2中, 并分析研制活动元素间关系.关联需求和研制活动的关系可通过布尔值表达在DMM中, 其中, 1表示对应研制活动满足此需求, 0表示二者之间不存在关系. 通过DSM1和DMM可推断DSM2内元素间的关系, 反之亦然. 由此表明, 在MDM中DSM1中需求的变化会引发DSM2中研制活动的变化, MDM可展示不同域间的动态关联性, 从而推动系统的演化. 如图4所示MDM中, DSM1中的需求R m和DSM2中的任一研制活动都不存在匹配, 说明此需求冗余或者需要补充研制活动满足此需求.MDM的应用很好地解决了多领域、多学科间研制活动分解方案的决策问题, 在保证需求指标完整的同时消除了冗余需求, 避免了研制活动的冲突.3.2 基于DSM的层次化分解方法为高效进行协同化研发, 需将复杂产品研制活动进行层次化划分, 每一层级的研制流程活动不宜过多. 本文对每一层级研制活动数目设置一个最大值G n(n为被分解的研制活动所在层次). 活动数目最大值G根据研发人员的设计经验设定, 它有助于SysML建模时进行编码, 从而保证模型的可追溯性, 并在一定程度上避免同一层级研制流程分解为子流程的详细程度差距过大.当研制活动被表示在DSM后, 若DSM中存在信息环, 则说明研制活动间存在耦合关系[13]. 此时研发人员需要对研制流程进行割裂(tearing)操作.通过MDM方法可确认复杂产品每一层级研制活动的分解方案, 有效解决多领域决策冲突问题. 但当研制流程进一步细化时, 如何分析不同层级DSM中研制活动间的关系仍然需要进一步明确. 为此, 本文提出层次化分解方法.输入. 单层级的研制活动.输出. 下一层级优化后的研制活动.Step1. 通过MDM方法确认系统级研制活动的分解方案, 得到子系统级研制活动, 并对子系统级研制活动数目设置一个最大值G1.Step2. 再次通过MDM方法确认部件级研制活动的分解方案, 得到部件级的研制活动, 同时设置部件级研制活动数目的最大值G2.Step3. 利用DSM分析子系统级研制活动间的关系, 判断研制动间是否存在信息环.Step4. 若Step2中不存在信息环, 则按照以上方法继续向下分解;否则, 识别耦合的子系统级研制活动节点, 将其进行聚类, 消除相同的部件级研制活动节点, 如图5所示.Step5. 判断新生部件级研制活动的数目g m_n(m,n 为存在耦合的子系统研制活动节点)是否大于G2, 若g m_n≤G2, 则无需操作; 否则, 说明分解方案不合理, 返回Step2, 通过DSM对存在信息环的研制活动节点进行tearing操作, 从而打破信息回路, 消除研制活动迭代.Step6. 依照Step1~Step5的步骤逐层对研制活动进行层次化分解, 直至结束.图5 层次化分解此方法每一次循环都不超过3层, 从而有效地解决层次化分解时由于分解程度不一致而导致分解繁杂、研发人员难以决策等问题. 另一方面, 每一层设置最大值则解决层所在研制活动过多而难于有效管理的问题, 同时有助于SysML模型进行编码, 以便于DSM的分析与优化.4示例验证发动机是一种跨学科、跨领域的复杂产品. 主要由机体、两大机构、五大系统等8个部分组成. 本文以发动机的简化研制流程进行示例说明, 具体过程如下.1) 进行需求分析. 如图6所示, 发动机研制图6 需求分析图926 计算机辅助设计与图形学学报第29卷需求包含功能、性能、结构、尺寸等4个方面, 根据需求分析得到需求规格说明书, 明确第1层级的需求指标R1, R2,R3,R4, 如图6所示, 并在此基础上进行功能分析, 从而得到第1层级相应研制活动A1,A2, A3, A4, A5,A6, A7, A8. 设置活动数目最大值G1为10.2) 将需求指标和第1层级研制活动表达在MDM中, 检测是否有冗余需求或者不合理的研制活动. 如图7所示, 研制活动分解合理, 需求不冲突、冗余, 满足不同领域专家需求.图7 需求和第1层级研制流程的MDM利用DSM将第1层级的研制流程进行划分、联合等操作(如图8所示), 识别到研制活动A1, A2间, 以及A4, A7, A8间存在信息环(为方便说明, 其他研制活动间假设为并行关系, 不再对其近一步分解), 说明存在耦合关系.图8 第1层级研制活动优化后的DSM利用上述方法对第2层级进行需求分析, 并得到其相应研制流程. 设置研制活动数目最大值G2＝10. 通过MDM和DSM进行分析优化, 具体过程如图9~12所示.由于A1与A2耦合, 将A1与A2分解得到的研制活动合并. 但合并后的g m_n＞G2，说明对二者合并不合理, 因此应对研制活动A1, A2进行tearing运算. 通过分析A1与A2可知, A24对A11有反馈, 可将A24分解为曲轴尺寸确认A24.1和曲轴设计A24.2 2个研制活动. 然后将A24.1合并到A11中, 从而打断信息环.同理, A4, A7, A8间的信息环也通过此方法消除, 需要注意的是, A4, A7, A8相互依赖程度不同,图9 需求和第2层级研制流程A1与A2的MDM图10 第2层级研制活动A1与A2优化后的DSM第5期杨国辉, 等: 基于设计结构矩阵和SysML 的复杂产品研制流程建模与优化方法 927通过选择其中依赖程度最低的路径(A 8到A 4)进行撕裂. 通过对A 4, A 7, A 8研制活动分解, 它们之间的耦合关系实际上是由于第2层级研制活动A 42, A 73, A 81之间形成了信息环, 因此只需对A 81到A 42间的路径进行撕裂; 具体过程如图11~12所示.重复以上步骤直至研制活动分解结束, 通过分析得到如图13所示的研制流程的活动图, 由于活动图对研制活动关系已表达已足够清晰, 此处不再用模块定义图对研制活动表达. 以上示例表明, DSM 可以有效地解决复杂产品研制的迭代, 减少SysML 的重复性建模. SysML 能够直观、无二义性地表达研制流程间的关系.图11 需求和第2层级研制流程A 4, A 7与A 8的MDM图12 研制活动A 4, A 7与A 8优化后的DSM图13 发动机研制活动图5 结语本文提出了一种基于DSM 和SysML 的复杂产品研制流程的建模与优化方法, 通过SysML 的需求分析获得了系统初步设计方案, 利用MDM 确定了研制流程的层次化分解方案, 解决了不同领域、学科之间对研制流程决策冲突的问题, 使不同地域、领域的工程师可以分布式且协同化进行研发;在对研制流程建模前利用DSM 进行了分析, 并通过层次化DSM 的分解方法将研制活动逐层分解, 既控制了研制活动分解时研发人员需要关注的活动层次, 又避免了每一层级研制活动的数目过大; 通过SysML 的图形化建模直观、清晰地表示了研制流程的关系. 此方法减少了研制流程的重复性建模, 提高了复杂产品研制的效率.参考文献(References):[1] SIEMENS Industrial Software Co, SIEMENS Central ResearchInstitute. On the way to “industry 4.0”: digital manufacturing practices[M]. Beijing: China Machine Press, 2015: 65-74(in Chinese)(西门子工业软件公司西门子中央研究院. 工业4.0实战: 装备制造业数字化之道[M]. 北京: 机械工业出版社, 2015: 65-74)[2] Estefan J. A survey of model-based systems engineering (MBSE)928 计算机辅助设计与图形学学报第29卷methodologies[R]. Seattle: INCOSE MBSE Focus Group, 2007 [3] Delligatti L. SysML distilled: a brief guide to the systems mod-eling language[M]. New Jersey: Addison-Wesley, 2013[4] Friedenthal S, Griego R, Sampson M. INCOSE model basedsystems engineering (MBSE) initiative[C] //Proceedings of In-ternational Council On Systems Engineering 2007 Symposium.San Diego: INCOSE, 2007: 1-29[5] Hampson K. Technical evaluation of the systems modelinglanguage (SysML)[J]. Procedia Computer Science, 2015, 44: 403-412[6] Ye Y, Jankovic M, Bocquet J C. Managing semantic consis-tency in model-based systems engineering using a matrix structure[C] //Proceedings of ASME International Design En-gineering Technical Conferences and Computers and Informa-tion in Engineering Conference. Chicago: American Society of Mechanical Engineers Press, 2012: 1193-1204[7] Eppinger S D, Browning T R. Design structure matrix methodsand applications[M]. Massachusetts: MIT Press, 2012[8] Qamar A, Paredis C J J, Wikander J, et al. Dependency model-ing and model management in mechatronic design[J]. Journal of Computing and Information Science in Engineering, 2012, 12(4): 041009[9] Jobe J M, Johnson T A, Paredis C J J. Multi-aspect componentmodels: a framework for model reuse in SysML[C] //Proceedings of ASME International Design Engineering Technical Confer-ences and Computers and Information in Engineering Confer-ence. New York: American Society of Mechanical Engineers Press, 2008: 943-955[10] Liu Haiqiang, Qi Guoning, Ji Yangjian. An integrated productprocess modeling method for supporting multidisciplinary de-sign optimization[J]. Journal of Computer-Aided Design & Computer Graphics, 2009, 21(11): 1638-1645 (in Chinese)(刘海强, 祁国宁, 纪杨建. 支持多学科设计优化的集成产品过程建模方法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报, 2009, 21(11): 1638-1645)[11] Hoffmann H P. Model-based systems engineering best practices[M]. Beijing: Aviation Industry Press, 2013: 1-144 (in Chinese)(Hoffmann H P. 基于模型的系统工程最佳实践[M]. 古炼, 译. 北京: 航空工业出版社, 2013: 1-144)[12] Danilovic M, Browning T R. Managing complex product de-velopment projects with design structure matrices and domain mapping matrices[J]. International Journal of Project Manage-ment, 2007, 25(3): 300-314[13] Sun Yadong, Zhang Xu, Ning Ruxin, et al. Research on devel-opment process of complex product based on multi-level de-sign structure matrix[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2011, 47(16): 166-175 (in Chinese)(孙亚东, 张旭, 宁汝新, 等. 基于层次化设计结构矩阵的复杂产品研发过程研究[J]. 机械工程学报, 2011, 47(16): 166-175)。

何丹：CMMI评述

何丹博士：期许伟大-基于CMMI的过程改进之道探索一、引子近年来，由美国SEI（软件工程研究所）开发的SW-CMM（软件过程能力成熟度模型）模型以及改进后的CMMI（能力成熟度模型集成）模型得到了国际上的广泛认可。

因此有越来越多的软件和IT公司已经或开始采用这些模型来开展相应的过程改进工作，来提高过程能力的成熟度，以期使公司的软件或系统开发工作更加高效，更具有国际竞争力，这似乎已经成为一种潮流。

很多公司都怀着这种美好的愿望开始了过程改进的旅途。

作为过程改进的咨询顾问，我看到了一些非常成功的案例，但同时也看到了很多失败、或至少是并不十分成功的结果。

不少公司在过程改进之路上蹒跚而行，一路走来，一路泄气，一路放弃，一路逃避，那海市蜃楼般的愿望逐渐随着改进阻力和挫折感的增加而逐渐褪去。

过程改进在一片人云亦云的潮流中浑浑噩噩起步，又在一些责备声中浑浑噩噩地销声匿迹。

真正的原因在哪里？我不禁问自己，能够总结一些经验和教训让这些公司少走一些弯路？虽然这些经验教训可能并不完整、可能并不完全正确，但希望能够抛砖引玉，激起更多的人来进行讨论和反思。

二、清晰的过程改进目标走访过很多实施过或正在实施CMM或CMMI模型的公司，当我问到采用CMM/CMMI进行过程改进期望达到的目标是什么，很多公司的高层都会告诉我，目标是多少个月后达到CMM或CMMI X（2-5）级。

这不是过程改进的目标，更准确地说这应该是里程碑。

真正的目标应该是和公司业务目标紧密联系的：如客户满意度提升、员工满意度提升、缩短开发周期、降低开发成本等，根据各个公司的现状和业务特点各不相同。

只有明确这样的目标，再根据公司的强项和弱项分析，才能对改进优先级进行设定，否则员工看不到切实的改进成果很容易造成士气低迷，高级管理层看不到公司获得切实的收益很容易放弃，公司这艘航船很容易在CMMI过程改进中迷失方向。

CMM模型业界著名公司的优秀实践大全，共316条，而CMMI模型更是扩充到460条。

研发活动的形式

研发活动的形式研发活动的定义研发活动是指为了创造、改进或应用知识而进行的活动，以推动技术创新和产品发展。

在不同行业和领域，研发活动可以采取多种不同的形式。

传统研发活动形式研究型研发活动1.知识调研：对已有的研究成果、行业动态进行综合分析和总结，确定研发的方向和目标。

2.理论研究：通过理论推导、数学建模等方法，解决具体的科学问题，为技术创新提供理论基础。

3.实验研究：设计实验方案、采集数据并进行分析，验证研究假设和理论模型，为技术改进提供实证支持。

开发型研发活动1.产品开发：基于市场需求和技术可行性，进行新产品的设计、制造和测试，包括硬件开发和软件开发等。

2.工艺改进：通过改进生产工艺和技术装备，提高产品的质量、效率和可靠性，降低成本和资源消耗。

3.创新设计：采用创新的工程设计方法，对产品的结构、功能和性能进行改进和优化，引领市场趋势。

新型研发活动形式协同研发活动1.跨机构合作：不同组织、企业或机构之间进行合作，共享资源、信息和知识，实现优势互补和协同创新。

2.开放创新：与外界开放共享知识和资源，吸纳外部的创新思路和专业人才，搭建开放式的创新平台。

3.众包研发：利用广泛的人群进行创意和问题解决的众包，通过网络等方式组织和管理众包活动。

4.创客运动：面向个人或小团队，提供资源共享和创新孵化的空间和机会，促进创意落地和商业化。

灵活研发活动1.快速原型：采用快速原型制造技术，快速制作产品样板，验证设计和用户需求。

2.敏捷开发：采用迭代开发和交付的方法，根据用户反馈和变化需求，快速响应和调整研发方案。

3.可持续研发：将环境、社会和经济效益纳入研发活动的考虑，注重资源的可持续利用和环境保护。

研发活动形式的选择在选择研发活动形式时，需要根据具体的要求和条件进行判断，并综合考虑以下因素： 1. 研发目标：根据研发目标的不同，选择适合的研发活动形式，以保证达到预期效果。

2. 资源要求：根据研发所需的资源，包括人力、物力和资金等，选择合适的研发活动形式，以提高资源利用效率。

基于MBD产品信息建模

MBD产品信息建模基于MBD的飞机设计制造流程研究1.1 MBD研究概述1.1.1 研究背景随着数字化设计与制造技术在航空制造业的广泛应用，特别是三维CAD技术的日益普及，飞机研制模式正在发生根本性变化，传统的以数字量为主、模拟量为辅的协调工作法开始被全数字量传递的协调工作法代替，三维数模已经取代二维图纸，成为新机研制的唯一制造依据。

当前，国外航空制造业的数字化技术发展迅猛，三维产品数字样机技术与工艺数字样机技术得到了深入应用。

但在国内产品三维数字化模型没有贯穿于整个飞机数字化制造过程中，二维工程图纸依然是飞机制造过程的主要依据。

因此，在制造过程中往往需要把三维数字化模型转化为二维工程图纸，作为工艺规划和指导生产的依据，致使工艺文件的编制也是二维形式。

在飞机装配过程中，由于各种原因，不可避免地要进行工程设计更改，而在二维图纸作为主要数据传递手段的条件下，任何三维设计的变更，都将带来繁琐的二维更新与新数据发布。

这种方式不仅效率低、周期长，还可能造成数据的不一致，带来现场生产错误，产品质量难以提高。

另外，基于MBD （Model-Based Definition）技术的产品定义工作尚处于探索阶段，以MBD为核心的数字化工艺设计和产品制造模式尚不成熟，MBD的设计、制造和管理规范还有待完善，三维数字化设计制造一体化集成应用体系尚未贯通。

可以看出，我国航空企业依据产品三维模型来设计工艺数字样机技术亟待提高。

1.1.2 MBD的发展历程随着计算机技术的发展和三维CAD技术的成熟和普及，数字化产品定义经历了二维到三维模型发展的如下三个阶段。

图1.1 MBD发展历程1997年1月，美国机械工程师协会发起关于三维模型标注标准的起草工作，以解决图纸与信息系统传输之间的矛盾。

最终于2003年7月被美国机械工程师协会接纳为新标准。

ISO组织借鉴ASME Y14.41标准制定了ISO16792标准，为欧洲以及亚洲等国家的用户提供了支持。

基于知识的产品方案设计系统的框架构想

１引言．了构件组装的难度。此外，框架也使得开发新构件变得容易，在机械产品设计领域，概念设计是设计过程的早期阶段，因为通过框架可以定义构件的规约并同时提供后者实现的模板。即，形成设计方案的初始设计阶段，其目标是获得产品的基本基于知识的产品方案设计系统由７个部分组成，它们分别形式或形状。传统的ＣＡＤ系统虽能具有强大的数值计算和图形是：框架内核、设计知识层、知识处理层、功能实现层、功能组
维普资讯
８Ｉｅ＆ＴＨＬ０ＩＯＭＴＮＣＥＥＮ０ＹＮＲＡＩＥｌＣ０ＦＯ
学术论坛
基于知识的产品方案设计系统的框架构
郭昊 ’ 杨向阳（．４２１９８６部队２空军后勤学院）．
摘要：本文从机械产品设计方法学，知识工程和软件系统分析的角度，提出了一种能够实现大粒度复用的、易于扩充和完善的基于知识的产品方案设计系统框架的结构关键词：软件框架智能设计实例推理ＣＤＡ
的描述和评价功能的组织。
（）管理层；设计管理层主要负责设计过程和各种设计６设计数据的管理，它是支持小组并行和协同设计的基础。设计管理层丰要由解决方案库、设计方案库和系统数据库组成。“ 解决方案” 是小组并行和协同设计过程的解决方案，“ 方案？是设计对设计象的方案设计中间或最终结果，而系统数据库则存储着系统运行的基本数据，包括用户的分类、安全控制、系统日志及系统运行的相关资源等信息。（）７开发管理平台：开发管理平台是方案设计的建模平台，主要由开发管理功能模块组成开发管理平台主要实现方案设计系统的开发、完善和管理的功能，它可以对设计知识层、知识处理层、功能实现层、功能组织层和设计管理层的内容进行开发和管理。

基于知识图谱分阶模型的知识工程技术与应用

89基于知识图谱分阶模型的知识工程技术与应用□文/史晓凌，谭培波（北京智通云联科技有限公司，北京 100012）北京智通云联科技有限公司执行总裁。

国际TRIZ 三级专家。

拥有近20年的创新方法与知识工程理论研究与实践经验，擅长业务体系及方法论构建，形成企业技术创新实施方法论DAOV，企业知识工程实施方法论DAPOSI，多年为企业提供数字化转型及智能业务构建的总体解决方案和落地实施。

出版专著10部，拥有发明专利6项，获得省级科技进步二等奖。

史晓凌北京智通云联科技有限公司首席科学家。

高级工程师、6sigma 黑带大师、MATRIZ 三级发明专家。

长期从事卫星通信和移动通信技术研究和产品开发，近年来致力于知识工程、知识图谱、自然语言处理等技术的研究和实现，建立了独到的技术视角，并取得了良好的应用效果。

谭培波摘要：本文根据知识工程的工程逻辑和耗散结构理论的特征对比，确定了知识工程背后的理论基础——耗散结构理论。

通过对知识图谱的“图”和“谱”进行内涵解析，提出了知识图谱作为耗散结构理论落地工具的观点，并给出了知识图谱阶的定义，扩大了知识图谱关于“谱”的内涵；最后，通过知识图谱阶在自然语言处理（NLP）领域和制造业领域的应用，为知识图谱阶的深度应用展示了一个广阔的前景。

关键词：知识工程；耗散结构理论；知识图谱；知识图谱阶中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：2096-5036(2021)02-0089-11DOI：10.16453/ki.ISSN2096-5036.2021.02.01090 1 耗散结构理论是知识工程的理论基础1.1 知识工程理论简介传统的知识工程的概念是由美国斯坦福大学爱德华·费根鲍姆教授在1977年提出的，起初是人工智能的重要分支之一，通常也被叫做“专家系统”。

费根鲍姆期待在机器智能与人类智慧（专家的知识经验）之间构建桥梁，搭建某种“专家系统”（一个已被赋予知识和才能的计算机程序），从而使这种程序所起到的作用达到专家的水平。

面向知识工程的产品设计评价系统

ＫｅｗｏｄＥｖｕｔｎｓｓｍ；Ｋｎｗｅｇａｅｎｉｅｒｇｙｒｓ：ａａｉｙｔｌｏｅｏｌｄｅｂｓｄｅｇｎｅｎ；ＢＯｉＭ
产品设计是指采用新技术原理、新设计构思而开
发出全新型产品，或应用新技术原理、新设计构思，
在结构、功能、材料、工艺等各方面对老产品进行重
的产品设计开发中传递、重用和创新。为了满足这些要求，企业需要建立自己的基于知识工程的分布式协
面向知识工程的产品设计评价系统
曾富洪‘ ，郭刚
（．重庆大学，重庆４０３；２１０００．攀枝花学院，四川攀枝花６７０）１００
摘要：为了在设计评价系统中将产品设计、协同评价、知识管理有效集成，将基于知识的工程（ｎｗｅｇａｅｎｉＫｏｌｅＢｓｄＥｇｄ — ｎｅｉ，Ｂ）技术引入到评价系统的设计中，构建基于ＪＥｅｒｇＫＥｎ２Ｅ技术的体系结构，采用面向对象的方法进行建模，在模型中
２１年１０１月
机床与液压
ＭＡＣＮＥＴＨＩБайду номын сангаас ＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＣＳＩ
Ｊｎ０１ａ．２１
Ｖ０．９Ｎｏ１３．１
第３９卷第１期
ＤＩ１．９９ｊｉｎ１０ — ８１２１．１０７Ｏ：０３６／．ｓ．０１３８．００．１ｓ１

基于知识工程的CAD技术研究

基于知识工程的CAD技术研究
高天一;孙伟;马沁怡
【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》
【年(卷),期】2007(027)002
【摘要】产品开发过程是一种知识密集型的活动,许多研究致力于将知识工程引入CAD系统.智能CAD技术,运用知识库系统,解决了产品设计中对知识的需求的问题;基于知识的设计,实现CAD和知识工程的结合;基于配置的设计以配置器为核心技术,有效解决复杂推理问题;基于定制的设计,满足客户个性化需求的敏捷产品设计;基于设计仓库的设计,实现产品知识管理和案例管理;基于知识网络的设计,利用XML 技术,为企业知识在Internet上交流提供基础.
【总页数】4页(P54-56,61)
【作者】高天一;孙伟;马沁怡
【作者单位】大连理工大学,辽宁大连,116024;大连水产学院,辽宁大连,116023;大连理工大学,辽宁大连,116024;大连理工大学,辽宁大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.72
【相关文献】
1.基于知识工程的固体火箭发动机装药设计技术研究 [J], 谷建光;张为华;王中伟;欧海英;解红雨
2.基于CATIA V5知识工程专用夹具CAD系统 [J], 崔联合
3.基于知识工程的CAD/CAPP集成研究 [J], 李春梅;崔凤奎
4.基于知识工程的多轴头传动智能CAD设计系统 [J], 丁志强;饶锡新;丁志
5.基于知识工程的连续拉深CAD/CAPP/CAE系统 [J], 郑光文;柳君;白凤梅;李军平;俞龙海
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

TRIZ技术创新思维方法

什么是TRIZ经过50多年的发展，TRIZ已成为发明问题解决的强有力方法学，该方法学已在前苏联、美国、欧洲、日本等许多国家的企业应用，解决了成千上万个新产品开发中的难题。

这里介绍TRIZ的基本内容。

TRIZ专家（TRIZ master），Savransky博士给出了TRIZ的如下定义：TRIZ是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化方法学。

TRIZ是基于知识的方法：（1）TRIZ是发明问题解决启发式方法的知识。

这些知识是从全世界范围内的专利中抽象出来的，TRIZ 仅采用为数不多的基于产品进化趋势的客观启发式方法；（2）TRIZ大量采用自然科学及工程中的效应知识；（3）TRIZ利用出现问题领域的知识。

这些知识包括技术本身、相似或相反的技术或过程、环境、发展及进化；（4）TRIZ是面向人的方法，即TRIZ中的启发式方法是面向设计者的，不是面向机器的。

TRIZ理论本身是基于将系统分解为子系统、区分有用及有害功能的实践，这些分解取决于问题及环境，本身就有随机性。

计算机软件仅起支持作用，而不能完全代替设计者，需要为处理这些随机问题的设计者们提供方法与工具。

TRIZ是系统化的方法：（1）在TRIZ中，问题的分析采用了通用及详细的模型，该模型中问题的系统化知识是重要的；（2）解决问题的过程系统化，以方便的应用已有的知识。

TRIZ是发明问题解决理论：（1）为了取得创新解，需要解决设计中的冲突，但解决冲突的某些步骤是不知道的；（2）未知的解往往可以被虚构的理想解代替；（3）通常理想解可通过环境或系统本身的资源获得；（4）通常理想解可通过已知的系统进化趋势推断。

1.1 产品进化理论TRIZ中的产品进化理论将产品进化过程分为4个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、退出期。

处于前两个阶段的产品，企业应加大投入，尽快使其进入成熟期，以便企业获得最大效益；处于成熟期的产品，企业应对其替代技术进行研究，使产品取得新的替代技术，以应对未来的市场竞争；处于退出期的产品，企业利润急剧下降，应尽快淘汰。

系统工程 mbse学后感

系统工程 mbse学后感系统工程（Systems Engineering）是一门综合应用科学，它结合了工程学、计算机科学、管理学和其他相关学科的知识与方法，旨在解决复杂系统设计和开发过程中的问题。

而MBSE（Model-Based Systems Engineering）则是系统工程的一种方法论，它通过建立和使用系统模型来支持系统工程活动的实施。

在学习了MBSE之后，我对系统工程有了更深入的理解，并体会到了MBSE 的重要性和价值。

MBSE强调的是基于模型的方法。

传统的系统工程在设计和开发过程中通常存在信息传递不畅、沟通不清晰等问题，容易导致误解和错误。

而通过建立系统模型，MBSE可以提供一个统一的、可视化的框架，将各个相关方的需求、设计、验证等信息整合在一起。

这样一来，不仅可以减少沟通成本和误解，还可以提高系统设计和开发的效率和质量。

例如，在一个航空航天项目中，通过建立系统模型，可以清晰地描述系统的各个组成部分、交互关系和功能要求，从而更好地进行系统设计和验证。

MBSE注重的是模型的一致性和可追溯性。

在系统工程中，一个复杂的系统通常包含多个子系统、组件和各种约束条件，需要进行多个设计和决策。

如果没有一个统一的模型来管理和跟踪这些设计和决策，很容易出现不一致和遗漏的情况。

而通过MBSE，可以建立一个全面的、一致的系统模型，将各个设计和决策过程记录下来，并与需求和验证结果进行关联。

这样一来，不仅可以确保设计的一致性，还可以方便地进行变更管理和决策回溯。

例如，在一个交通信号系统的设计过程中，通过建立系统模型，可以清晰地追踪每一个信号灯的设计决策和性能验证，确保系统的安全性和稳定性。

MBSE还提供了一种可重复使用的方法和工具。

在系统工程中，通常会遇到类似的问题和需求，如果每次都重新进行系统设计和开发，不仅效率低下，还容易出现重复工作和错误。

而通过建立模型库和模型驱动工具，MBSE可以将已有的经验和设计成果进行抽象和模块化，以便于在新的项目中进行重用。

CAID系统开发综述

CAID系统开发文献综述CAID系统概述：计算机辅助工业设计(CAID)是一个庞大的系统，，其包含有计算机辅助形态设计、色彩设计和人机设计三大单元技术以及设计评价、设计管理两大平台技术。

CAID是现代工业设计与信息技术相融合而产生的新技术，它与CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM一起为制造业信息化提供着技术支持。

CAID技术是工业设计理论与CAD技术的有机结合，它分为两维、三维和四维三个层次，分别对应在这三个领域的计算机辅助工业设计理论和方法，一个真正意义上的CAID系统应具备的特征有：系统处理的信息除了采用实体模型表示的几何信息之外，还应包括大量的非几何信息，具有艺术性、抽象性和概括性的特点；系统能够与CIMS实现集成应用，设计数据可以在工程设计环节重用；系统工具应充分融汇工业设计的领域知识；典型的CAID系统还应涵盖形态设计、色彩设计、人机设计和设计评价四个最核心的功能模块等。

研究意义：伴随着科技的迅速发展，越来越多的信息技术融入了制造业，产生了显著的社会效益与经济效益。

以CAD技术为依托，产品设计与制造流程中的多个环节与计算机辅助制造技术交叉融汇，形成CAX技术群，成为CIMS工作流的重要组成部分。

社会的进步发展离不开工业设计的发展，而计算机在工业设计领域已逐渐成为不可或缺的一部分，研究如何深入开发CAID系统的理论和方法对于促进整个CAID技术发展具有重要意义。

而工业设计又是一个庞大的系统工程，目前仍然缺乏一个集一统的软件来辅助整个工业设计流程，设计师们常常需要掌握多个软件以便灵活切换，包括形态设计、色彩材质设计、人机设计以及后期的设计评价，如果能有一个可以集合这所有功能于一身的软件CAXD，那么对设计师而言又岂不是一大幸事？因此CAID系统开发的研究仍需要继续进行。

文献综述：CAID这个概念在国内是由西北工业大学工业设计研究所提出来的，而在国内也是西北工业大学工业设计研究所首先开展这方面的研究。