基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械产品设计技术领域，具体涉及基于涉及意图的机械产品设计知识 推送方法。 二、
【背景技术】
[0002]为了适应当前机械产品设计快速多变的要求，机械产品设计开发技术正在向智能 化、数字化和支持创新设计的技术方向发展，而智能化、数字化与创新设计是建立在对相关 数据信息和知识快速有效的获取、处理、传递和共享应用基础之上的。机械产品智能设计技 术领域的需要的知识资源具有多样性、复杂性和经验性等特点，在相当程度上增加了对产 品设计知识进行有效的归纳、整理、挖掘、获取和推送应用的难度，为企业知识管理信息系 统中知识共享和知识服务带来了困难。面对不同的产品设计及同一产品设计的不同阶段过 程，如何最大程度地根据设计者的设计意图提供个性化的知识服务以辅助产品设计提高设 计效率，如何应用知识推送服务技术并构建机械产品设计知识推送服务系统，是实现产品 创新设计、智能化和数字化设计和制造的关键技术之一。
[0003]知识推送通过在知识服务中提高智能性和主动性较好地弥补了知识拉取的不足。 知识推送是依据用户的需求，将知识及时、主动地传递给用户，以便达到将最恰当的知识在 最恰当的时间传递给最恰当的人，使他们能够做出最恰当的决策。正是由于知识推送技术 与服务的优越性，该技术已经成为知识管理领域研宄的热点，并已经逐步推广应用开来。
[0004] 机械产品设计过程中设计意图存在的不确定、不精确、不完备、不协调，如何通过 人机交互式方式采集设计意图，根据设计意图从知识库和数据库中智能化的匹配获取设计 所需要的知识资源，通过知识推送服务技术提供给需求者一直是人工智能研宄的重要课题 之一。对设计意图捕捉方法的研宄主要分为三类：（1)通过对设计者操作CAD等辅助软件、 浏览相关网页的记录文件中提取相关信息，然后通过对信息的处理获得设计者意图；（2) 通过对设计者的思考过程或行为过程的研宄来推测设计者的意图；（3)通过人机交互方式 直接获取设计人员设计意图，使隐藏的设计意图清晰化，从而辅助设计方案的完成。
[0005]目前知识推送技术大致可以分为三类：其一是基于知识订阅的推送技术。知识订 阅是指给定订阅者需要知道的主题信息，定期将与该主题有关的知识传给订阅者，并实现 对知识的内容分析和自动分类，将分析聚合后的知识定期传输给订阅者。其二是基于用户 行为统计分析的知识推荐技术，大致可以分为三种：一是基于规则的推荐技术。二是基于 内容的推荐技术，即根据用户浏览的历史资源建立用户兴趣模型，然后对推荐资源的内容 进行分析，并通过将资源内容和用户兴趣信息进行比较的基础上做出推荐。三是协同推荐 技术，如基于业务流程的领域知识推送技术，此方法通过把知识、企业业务流程和人三者结 合起来，实现有效的知识推送，即在正确的时间，以正确的形式，把正确的知识传给正确的 人。
[0006]目前国内在基于设计意图的知识推送服务技术研宄方面还处于起步阶段，基于设 计意图的知识推送服务已成为机械产品设计和知识服务领域研宄的新课题。综观当前国内 外研宄进展与成果可知，在基于设计意图的知识服务技术研宄中还存在着以下明显的问题 及亟待解决的技术难点：
[0007] (1)现有的设计意图采集方法虽能采集部分设计意图，但没能结合整个产品设计 过程设计者每个思考细节进行意图采集。进一步需要开发软件系统进行全方位的设计意图 采集，并将设计意图转化为检索条件，为知识推送服务作准备。
[0008] (2)传统的数据库式设计知识资源存储和表示方法无法揭示知识之间的隐含关 系，无法较好的实现数据挖掘和知识推理。
[0009] (3)知识匹配技术智能化程度低，知识服务的个性化程度不足。
[0010] (4)个性化和智能化的知识推送服务方法与工具软件开发技术。关键问题是如何 有效提供一种机械产品设计知识推送服务系统构建与应用的系统框架以及原型软件系统。 三、
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于克服现有针对产品设计过程的知识推荐方法的不足，提供一 种基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法，以适应当前机械产品设计快速多变的 要求。
[0012] 本发明提供的基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法，是在分析机械产 品设计过程中设计意图表现形态的基础上，定义设计意图的含义，并将设计意图进行分类 和进一步分解成意图元及属性，意图元属性包含条件属性和结果属性，然后再根据粗糙集 理论约简属性，获取最终的条件结果式设计意图元集合；然后研宄了机械产品设计意图和 设计知识结构表示基本格式，提出了面向对象的设计意图元表示方法和基于本体的设计知 识表示方法，进行基于本体的语义知识匹配，获取设计意图对应的设计知识，为知识推送作 准备；最后，发明了基于本体的语义匹配知识推送模式、基于兴趣特征聚类分析的知识推送 模式二维知识推送方法。在此基础上，设计了机械产品设计知识推送与应用系统框架以及 原型软件系统。
[0013] 本发明主要包括四大部分内容，（1)确定设计意图定义、意图元属性和表示方法、 意图元属性约简方法；（2)设计了基于本体的设计知识表示方法，进行基于本体的语义知 识匹配，获取设计意图对应的设计知识，为知识推送作准备；（3)发明了一种二维知识推送 方法；（4)建立知识推送与应用系统框架以及原型软件系统。
[0014] 本发明是通过分析不同机械产品设计及不同的设计阶段过程中的设计意图特征， 定义设计意图，并将设计意图分解成更细的设计意图元及其属性元素，采用面向对象的方 法表示设计意图元及其属性，并进一步利用Pawlak提出的粗糙集理论（Rough Set，RS)进 行意图元属性约简，获得不可再分的条件结果式意图元。它是机械产品设计过程中意图知 识聚合程度的量化形式，可以减少设计意图-设计知识匹配量，提高设计意图-设计知识匹 配精度，适合于计算机数据处理。
[0015] 本发明研宄了机械产品设计知识结构表示基本格式，提出了基于本体的设计知识 表示方法，为语义知识匹配和知识推送作准备。
[0016] 本发明提出了设计意图-设计知识间的知识匹配方法，构建了本体概念及实例表 示设计知识，依据条件结果式意图元，进行基于本体技术的语义知识匹配获取所需的设计 知识，同时，利用本体概念、属性及其关系可以进一步知识挖掘和知识推理，进一步丰富知 识推送结果。
[0017]本发明提出了一种基于本体技术的语义匹配知识推送模式、基于兴趣特征聚类分 析的知识推送模式二维知识推送方法。可以完成智能化和个性化的知识推送。
[0018]本发明最后构建了机械产品设计知识推送系统框架，开发了原型软件系统，实现 基于设计意图的个性化和智能化知识推送以辅助产品设计。
[0019]提供的基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法，其具体技术方案主要包 括以下步骤：
[0020] (1)定义对象封装的设计意图表示方法，建立机械产品设计过程所包含的设计意 图数据库，建立设计意图获取和分解方法，并利用粗糙集理论构建设计意图属性表并进行 约简得到最简设计意图集，以备后续知识推送匹配提供数据支持，所述设计意图数据以文 本方式储存；
[0021] (2)定义设计知识本体的概念，建立包含设计数据、设计原理、设计规则、设计禁 忌、设计公式、设计经验、设计图纸、设计方案和设计评价的设计知识资源的机械产品设计 知识本体数据库，所述机械产品设计知识本体数据以文本方式储存；
[0022] (3)获取设计意图，按确定的意图分解方法将设计意图分解为意图元，对分解后的 意图元集合中的各意图元，通过顺序遍历的方式使用一种基于知识本体概念语义距离和概 念属性的改进相似度匹配算法计算意图元与被比较知识本体之间的相似度，设置相似度阈 值，大于阈值的意图元与被比较知识本体相似度按照由大到小的顺序排列，依次匹配意图 元集合中各个意图元直至完成所有匹配，利用文本语义相似度计算方法来完成知识本体的 匹配；
[0023] (4)通过机械产品设计知识推送系统用户应用界面，对所建立的机械设计知识设 计意图数据库和知识本体数据库进行应用验证，反复进行（1)至（3)步骤，不断充实和完 善机械产品设计知识推送系统，达到支持机械产品设计知识智能推送和产品创新设计的目 的。
[0024]本发明成果可用于解决目前在机械制造企业中产品设计过程中知识推送智能化 程度低的问题，提高通过知识推送服务辅助产品设计的效率，适应制造业信息化工程技术 深化发展的需要。 四、【附图说明】
[0025]图1轴承本体概念及实例体系图
[0026]图2-1基于本体的语义匹配知识推送服务流程图
[0027]图2-2基于本体语义匹配子过程的流程图
[0028]图3设计意图捕捉申旲型不意图
[0029]图4意图元素处理成意图文本过程图
[0030]图5基于知识推送的机床主轴系统