模具设计与制造知识库的构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及模具设计与制造知识管理技术领域，尤其涉及一种模具设计与制造知 识库的构建方法。
【背景技术】
[0002] 我国是模具生产大国，去年年产值约2100亿元，约占世界总产值的25%，居世界 前列；广东是我国模具产值最高的省份，超过全国总产值的四成。目前，我国正处于从模具 制造大国向模具制造强国转变的进程中，未来10~15年是模具行业发展的重要时期。"以 信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走新型工业化道路"，是促进我国模具行业结构 转型升级和跨越发展的有效途径。近些年来，大量的模具企业在不同层次上成功进行了信 息化应用，取得了显著的应用成效，大大提升了企业的核心竞争力，推进了模具行业的技术 进步。
[0003] 随着信息化建设的进一步深入，模具企业信息化正在朝着集成化、专业化、智能化 的方向发展，特别是将企业信息化建设所沉淀下来的信息，通过数据抽取、挖掘等技术转化 为指导企业设计制造的知识，并通过知识服务平台渗透到模具设计制造的各个环节，是未 来非常重要的一个发展方向。
[0004] 1)集成化。通过将模具CAD/CAE/CAM等各种功能不同的软件在统一的设计平台上 有机地结合起来，具有相同的数据基础，保证系统内部信息的畅通并协调各个系统有效的 运行。特别是CAD与CAE的集成，已突破模型一体化的局限，以CAD软件为平台，将CAE向 CAD集成，完全融入CAD软件中，直接为产品设计和模具结构设计服务，已成为CAD/CAE技术 的最新发展方向。
[0005] 2)专业化。模具行业由于订单和计划的不确定性、设计制造技术的经验性、生产 的不均衡性，通用的设计、管理软件往往不能满足模具企业实际的需要，相关软件的专业化 是促进模具企业信息化迫切需要解决的问题。目前，在设计领域，各大CAD软件开发厂商均 在推出面向模具行业的一体化解决方案，如UG/MoldWizard、UG/PDW、PTC/EMX、CimatronE、 3DquickPress等。这些专业化的CAD/CAM解决方案融合了行业的设计流程和规范，具备 一定的智能化功能，极大地提升了设计效率，但依然不能完全满足模具设计的需要。很多 模具企业正结合自身的实际需求，通过在CAD平台上进行二次开发来满足自身的专业化需 求。在生产管理领域，尽管已经出现E-MAN、頂3这样的专业模具生产管理软件，但依然不能 满足模具企业的需求，还需要进一步研制、开发更专业的系统，以进一步提高企业的管理水 平。
[0006] 3)智能化。模具企业是经验依赖型的企业，在设计、制造、管理过程中存在着大量 知识。现有信息化系统主要实现了设计、制造、管理的数字化、信息化，提高了设计、制造、管 理的效率。如何更好地利用大量客观存在的各种经验知识来支持企业设计、制造、管理，提 高企业设计、制造、管理能力和质量，提高企业创造能力，是未来企业面临的重要问题。
[0007] 模具设计与制造是一个知识密集的协同运作过程，为了更好的对模具设计与制造 过程进行支持，产业界和学术界一直在针对模具设计与制造智能化进行研宄、探索，其中知 识的管理和应用是智能化的重要表现。
[0008] 在设计软件智能化方面：各大三维CAD设计平台都开始支持智能系统的开发，但 在模具行业还缺乏深入应用。如UG软件中的知识熔接（KF)技术，可方便地将行业知识用 KF来表达，并和模型关联起来，采用创成（Generative)和吸纳机制（Adoption)将知识与 CAx系统融合，特别是吸纳机制解决了从现有的成熟产品与实践中总结和反求知识的问题， 以往要解决的知识重用和过程标准化问题不再需要专业的编程人员耗费大量的资金和时 间来解决，只需利用知识融合的方法，就可以尽可能地实现自动化，但是该技术在模具行业 的应用还较少。
[0009] 在知识管理软件方面：现有商用化系统主要针对一般的知识管理需求进行管理， 缺乏模具行业专业知识的总结与积累。如企业图纸资料、各类文档知识标签化，关键业务 知识规则化等。但是，现有商业化知识软件均仅能满足一般性的知识管理、应用需求，无法 适应单件定制模具的设计、制造中存在的复杂知识（具有分散、碎片化的形态，及其非结构 化、多义性、语义关系复杂等）的存储、应用。
[0010] 在模具企业智能化信息系统研发成果方面：针对各类模具及其设计与制造过程中 的各个阶段，多家研宄机构进行了大量的研宄，并定制开发了不同的知识管理、应用软件。 上海交通大学模具CAD国家工程研宄中心开发了模具设计KBE系统，取得了一系列的进展。 如基于对注塑模设计过程的分析，将KBE技术应用于能有效提高模具设计效率的模架设计 中，给出了模架设计KBE系统的数据流图和基本框架，由于该系统结合了模架设计的领域 知识，在实际应用中有效地提高了设计效率。华中科技大学塑性成型模拟及模具技术国家 重点实验室在基于知识的设计方面也取得了许多成果。如构建了塑料成型缺陷诊断专家系 统，可以帮助工艺师准确可靠地完成这项工作。知识表达是基于规则和过程，使用了不精确 推理和混合推理技术。华南理工大学针对模具设计过程中的知识应用做了许多研宄。如在 UG/Sheet Metal基础上通过二次开发，采用基于特征的设计和人机交互定义相结合的方法 实现了冲压特征属性的半自动抽取。广东工业大学针对注塑模具、轮胎模具、压铸模具基于 本体技术和语义网开发了专门的模具知识管理系统，对模具设计、工艺、修改模等知识进行 管理，针对模具加工车间、热处理车间的智能化生产调度、负荷控制等进行了大量研宄，并 在忠信制模（东莞）有限公司、广州市型腔模具制造有限公司、巨轮模具股份有限公司进行 了应用。同济大学对模具冷却系统等的设计优化进行了研宄，提出热冲压模具冷却系统的 设计准则并完成初步设计，在此基础上总结出冷却系统的重要参数并分析其对冷却效果的 影响规律。
[0011] 综上，现有研宄主要针对模具设计、工艺知识提取及应用，但是，知识的获取主要 依靠知识工程师对已有资料、经验进行梳理，效率较低，制约了知识获取的数量、质量，影响 了系统功能的进一步发挥。此外，大量的针对模具设计、制造的智能优化理论依然处于实验 研宄阶段，尚未能在相关信息系统中进行大范围的推广应用。
[0012] 因此，需要提供一种智能化系统，其能够结合已有的智能化研宄理论及成果，将知 识获取、知识服务与设计系统、业务应用系统紧密集成，实现知识与业务的融合。
【发明内容】
[0013] 本发明实施例的目的是提供一种模具设计与制造知识库的构建方法，通过对模具 行业领域知识建模，将模具设计与制造的基本概念和常识通过基类及其层次体系结构进行 定义，是让计算机能够理解和读懂模具知识的基础，从而优化知识推送和应用的效率。
[0014] 本发明实施例提供了一种模具设计与制造知识库的构建方法，包括步骤：
[0015] (1)提供面对用户的原有形态的模具设计与制造标准、案例、模板以及自然语言规 则描述的知识；
[0016] (2)基于语义坐标将所述原有形态的模具设计与制造标准、案例、模板以及自然语 言规则描述的知识进行描述，得到对应的标准知识标签、案例知识标签、模板知识标签以及 规则及经验参数；
[0017] (3)基于所述标准知识标签、案例知识标签、模板知识标签以及规则及经验参数与 模具设计与制造进行本体映射，使每一所述标准知识标签、案例知识标签、模板知识标签以 及规则及经验参数均能匹配到可形式化的知识语义空间的具体区域中。
[0018] 作为上述方案的改进，在所述步骤（2)中，首先基于本体对模具设计与制造知识 进行描述，包括步骤：
[0019] 定义模具设计与制造领域中的关于对象概念的词汇集；
[0020] 定义模具设计与制造领域中的关于关系和行为的词汇集；
[0021] 明确并限定，在模具设计与制造领域的特定涵义和相互之间的匹配对象。
[0022] 作为上述方案的改进，可通过但不限于一阶逻辑、语义网络、框架和面向对象的方 式来描述，之间的匹配关系的形式化。
[0023] 作为上述方案的改进，还包括步骤：
[0024] 利用OWL语言中的rdf :Class和rdf :subClassOf对整个模具设计与制造知识的 基类层次体系结构进行定义，得到