模具設(shè)計與制造知識庫的構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及模具設(shè)計與制造知識管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模具設(shè)計與制造知 識庫的構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是模具生產(chǎn)大國，去年年產(chǎn)值約2100億元，約占世界總產(chǎn)值的25%，居世界 前列；廣東是我國模具產(chǎn)值最高的省份，超過全國總產(chǎn)值的四成。目前，我國正處于從模具 制造大國向模具制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的進(jìn)程中，未來10~15年是模具行業(yè)發(fā)展的重要時期。"以 信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化，走新型工業(yè)化道路"，是促進(jìn)我國模具行業(yè)結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)型升級和跨越發(fā)展的有效途徑。近些年來，大量的模具企業(yè)在不同層次上成功進(jìn)行了信 息化應(yīng)用，取得了顯著的應(yīng)用成效，大大提升了企業(yè)的核心競爭力，推進(jìn)了模具行業(yè)的技術(shù) 進(jìn)步。
[0003] 隨著信息化建設(shè)的進(jìn)一步深入，模具企業(yè)信息化正在朝著集成化、專業(yè)化、智能化 的方向發(fā)展，特別是將企業(yè)信息化建設(shè)所沉淀下來的信息，通過數(shù)據(jù)抽取、挖掘等技術(shù)轉(zhuǎn)化 為指導(dǎo)企業(yè)設(shè)計制造的知識，并通過知識服務(wù)平臺滲透到模具設(shè)計制造的各個環(huán)節(jié)，是未 來非常重要的一個發(fā)展方向。
[0004] 1)集成化。通過將模具CAD/CAE/CAM等各種功能不同的軟件在統(tǒng)一的設(shè)計平臺上 有機(jī)地結(jié)合起來，具有相同的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，保證系統(tǒng)內(nèi)部信息的暢通并協(xié)調(diào)各個系統(tǒng)有效的 運(yùn)行。特別是CAD與CAE的集成，已突破模型一體化的局限，以CAD軟件為平臺，將CAE向 CAD集成，完全融入CAD軟件中，直接為產(chǎn)品設(shè)計和模具結(jié)構(gòu)設(shè)計服務(wù)，已成為CAD/CAE技術(shù) 的最新發(fā)展方向。
[0005] 2)專業(yè)化。模具行業(yè)由于訂單和計劃的不確定性、設(shè)計制造技術(shù)的經(jīng)驗性、生產(chǎn) 的不均衡性，通用的設(shè)計、管理軟件往往不能滿足模具企業(yè)實際的需要，相關(guān)軟件的專業(yè)化 是促進(jìn)模具企業(yè)信息化迫切需要解決的問題。目前，在設(shè)計領(lǐng)域，各大CAD軟件開發(fā)廠商均 在推出面向模具行業(yè)的一體化解決方案，如UG/MoldWizard、UG/PDW、PTC/EMX、CimatronE、 3DquickPress等。這些專業(yè)化的CAD/CAM解決方案融合了行業(yè)的設(shè)計流程和規(guī)范，具備 一定的智能化功能，極大地提升了設(shè)計效率，但依然不能完全滿足模具設(shè)計的需要。很多 模具企業(yè)正結(jié)合自身的實際需求，通過在CAD平臺上進(jìn)行二次開發(fā)來滿足自身的專業(yè)化需 求。在生產(chǎn)管理領(lǐng)域，盡管已經(jīng)出現(xiàn)E-MAN、頂3這樣的專業(yè)模具生產(chǎn)管理軟件，但依然不能 滿足模具企業(yè)的需求，還需要進(jìn)一步研制、開發(fā)更專業(yè)的系統(tǒng)，以進(jìn)一步提高企業(yè)的管理水 平。
[0006] 3)智能化。模具企業(yè)是經(jīng)驗依賴型的企業(yè)，在設(shè)計、制造、管理過程中存在著大量 知識?，F(xiàn)有信息化系統(tǒng)主要實現(xiàn)了設(shè)計、制造、管理的數(shù)字化、信息化，提高了設(shè)計、制造、管 理的效率。如何更好地利用大量客觀存在的各種經(jīng)驗知識來支持企業(yè)設(shè)計、制造、管理，提 高企業(yè)設(shè)計、制造、管理能力和質(zhì)量，提高企業(yè)創(chuàng)造能力，是未來企業(yè)面臨的重要問題。
[0007] 模具設(shè)計與制造是一個知識密集的協(xié)同運(yùn)作過程，為了更好的對模具設(shè)計與制造 過程進(jìn)行支持，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界一直在針對模具設(shè)計與制造智能化進(jìn)行研宄、探索，其中知 識的管理和應(yīng)用是智能化的重要表現(xiàn)。
[0008] 在設(shè)計軟件智能化方面：各大三維CAD設(shè)計平臺都開始支持智能系統(tǒng)的開發(fā)，但 在模具行業(yè)還缺乏深入應(yīng)用。如UG軟件中的知識熔接（KF)技術(shù)，可方便地將行業(yè)知識用 KF來表達(dá)，并和模型關(guān)聯(lián)起來，采用創(chuàng)成（Generative)和吸納機(jī)制（Adoption)將知識與 CAx系統(tǒng)融合，特別是吸納機(jī)制解決了從現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品與實踐中總結(jié)和反求知識的問題， 以往要解決的知識重用和過程標(biāo)準(zhǔn)化問題不再需要專業(yè)的編程人員耗費(fèi)大量的資金和時 間來解決，只需利用知識融合的方法，就可以盡可能地實現(xiàn)自動化，但是該技術(shù)在模具行業(yè) 的應(yīng)用還較少。
[0009] 在知識管理軟件方面：現(xiàn)有商用化系統(tǒng)主要針對一般的知識管理需求進(jìn)行管理， 缺乏模具行業(yè)專業(yè)知識的總結(jié)與積累。如企業(yè)圖紙資料、各類文檔知識標(biāo)簽化，關(guān)鍵業(yè)務(wù) 知識規(guī)則化等。但是，現(xiàn)有商業(yè)化知識軟件均僅能滿足一般性的知識管理、應(yīng)用需求，無法 適應(yīng)單件定制模具的設(shè)計、制造中存在的復(fù)雜知識（具有分散、碎片化的形態(tài)，及其非結(jié)構(gòu) 化、多義性、語義關(guān)系復(fù)雜等）的存儲、應(yīng)用。
[0010] 在模具企業(yè)智能化信息系統(tǒng)研發(fā)成果方面：針對各類模具及其設(shè)計與制造過程中 的各個階段，多家研宄機(jī)構(gòu)進(jìn)行了大量的研宄，并定制開發(fā)了不同的知識管理、應(yīng)用軟件。 上海交通大學(xué)模具CAD國家工程研宄中心開發(fā)了模具設(shè)計KBE系統(tǒng)，取得了一系列的進(jìn)展。 如基于對注塑模設(shè)計過程的分析，將KBE技術(shù)應(yīng)用于能有效提高模具設(shè)計效率的模架設(shè)計 中，給出了模架設(shè)計KBE系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖和基本框架，由于該系統(tǒng)結(jié)合了模架設(shè)計的領(lǐng)域 知識，在實際應(yīng)用中有效地提高了設(shè)計效率。華中科技大學(xué)塑性成型模擬及模具技術(shù)國家 重點實驗室在基于知識的設(shè)計方面也取得了許多成果。如構(gòu)建了塑料成型缺陷診斷專家系 統(tǒng)，可以幫助工藝師準(zhǔn)確可靠地完成這項工作。知識表達(dá)是基于規(guī)則和過程，使用了不精確 推理和混合推理技術(shù)。華南理工大學(xué)針對模具設(shè)計過程中的知識應(yīng)用做了許多研宄。如在 UG/Sheet Metal基礎(chǔ)上通過二次開發(fā)，采用基于特征的設(shè)計和人機(jī)交互定義相結(jié)合的方法 實現(xiàn)了沖壓特征屬性的半自動抽取。廣東工業(yè)大學(xué)針對注塑模具、輪胎模具、壓鑄模具基于 本體技術(shù)和語義網(wǎng)開發(fā)了專門的模具知識管理系統(tǒng)，對模具設(shè)計、工藝、修改模等知識進(jìn)行 管理，針對模具加工車間、熱處理車間的智能化生產(chǎn)調(diào)度、負(fù)荷控制等進(jìn)行了大量研宄，并 在忠信制模（東莞）有限公司、廣州市型腔模具制造有限公司、巨輪模具股份有限公司進(jìn)行 了應(yīng)用。同濟(jì)大學(xué)對模具冷卻系統(tǒng)等的設(shè)計優(yōu)化進(jìn)行了研宄，提出熱沖壓模具冷卻系統(tǒng)的 設(shè)計準(zhǔn)則并完成初步設(shè)計，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出冷卻系統(tǒng)的重要參數(shù)并分析其對冷卻效果的 影響規(guī)律。
[0011] 綜上，現(xiàn)有研宄主要針對模具設(shè)計、工藝知識提取及應(yīng)用，但是，知識的獲取主要 依靠知識工程師對已有資料、經(jīng)驗進(jìn)行梳理，效率較低，制約了知識獲取的數(shù)量、質(zhì)量，影響 了系統(tǒng)功能的進(jìn)一步發(fā)揮。此外，大量的針對模具設(shè)計、制造的智能優(yōu)化理論依然處于實驗 研宄階段，尚未能在相關(guān)信息系統(tǒng)中進(jìn)行大范圍的推廣應(yīng)用。
[0012] 因此，需要提供一種智能化系統(tǒng)，其能夠結(jié)合已有的智能化研宄理論及成果，將知 識獲取、知識服務(wù)與設(shè)計系統(tǒng)、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)緊密集成，實現(xiàn)知識與業(yè)務(wù)的融合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明實施例的目的是提供一種模具設(shè)計與制造知識庫的構(gòu)建方法，通過對模具 行業(yè)領(lǐng)域知識建模，將模具設(shè)計與制造的基本概念和常識通過基類及其層次體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行 定義，是讓計算機(jī)能夠理解和讀懂模具知識的基礎(chǔ)，從而優(yōu)化知識推送和應(yīng)用的效率。
[0014] 本發(fā)明實施例提供了一種模具設(shè)計與制造知識庫的構(gòu)建方法，包括步驟：
[0015] (1)提供面對用戶的原有形態(tài)的模具設(shè)計與制造標(biāo)準(zhǔn)、案例、模板以及自然語言規(guī) 則描述的知識；
[0016] (2)基于語義坐標(biāo)將所述原有形態(tài)的模具設(shè)計與制造標(biāo)準(zhǔn)、案例、模板以及自然語 言規(guī)則描述的知識進(jìn)行描述，得到對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)知識標(biāo)簽、案例知識標(biāo)簽、模板知識標(biāo)簽以及 規(guī)則及經(jīng)驗參數(shù)；
[0017] (3)基于所述標(biāo)準(zhǔn)知識標(biāo)簽、案例知識標(biāo)簽、模板知識標(biāo)簽以及規(guī)則及經(jīng)驗參數(shù)與 模具設(shè)計與制造進(jìn)行本體映射，使每一所述標(biāo)準(zhǔn)知識標(biāo)簽、案例知識標(biāo)簽、模板知識標(biāo)簽以 及規(guī)則及經(jīng)驗參數(shù)均能匹配到可形式化的知識語義空間的具體區(qū)域中。
[0018] 作為上述方案的改進(jìn)，在所述步驟（2)中，首先基于本體對模具設(shè)計與制造知識 進(jìn)行描述，包括步驟：
[0019] 定義模具設(shè)計與制造領(lǐng)域中的關(guān)于對象概念的詞匯集；
[0020] 定義模具設(shè)計與制造領(lǐng)域中的關(guān)于關(guān)系和行為的詞匯集；
[0021] 明確并限定，在模具設(shè)計與制造領(lǐng)域的特定涵義和相互之間的匹配對象。
[0022] 作為上述方案的改進(jìn)，可通過但不限于一階邏輯、語義網(wǎng)絡(luò)、框架和面向?qū)ο蟮姆?式來描述，之間的匹配關(guān)系的形式化。
[0023] 作為上述方案的改進(jìn)，還包括步驟：
[0024] 利用OWL語言中的rdf :Class和rdf :subClassOf對整個模具設(shè)計與制造知識的 基類層次體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義，得到