聚类结果和先验知识之间往往存在着不协调性，同一类知识在特征空 间中距离相差远，其相似性测度大，不能将数据准确处理。因此，根据知识粒度聚类的思想， 使用从自底向上的策略，开始时把每个对象作为一个单独的簇，然后逐次对各个簇进行适 当合并，直到满足某个终止条件为止，获得产品设计知识集合。
[0107] 8、机械产品设计DI_KPP系统构建与应用的系统框架
[0108] 在上述原理、方法研宄的基础上，本发明以机床主轴产品设计过程为实例，构建了 机床主轴设计DI_KPP系统。机床主轴概念设计目标：根据用户要求和约束条件，使用DI_ KPP系统设计机床主轴系统的主要结构参数和形式，具体设计内容包括：主轴的主要参数， 主轴端部的结构设计，轴承类型选用和布置方式，变速形式、设计，润滑方式选择，主轴刚度 验算。图5显示了DI_KPP辅助机床主轴系统概念设计的设计思路，约束条件包括客户要求 和制造能力等，进一步约束条件指的是中间某些过程结果或动态的要求；图6为基于设计 意图的机械产品设计知识推送系统构建与应用框架。图7展示了DI_KPP系统主界面，客户 通过关键参数的设置确定设计类型和约束条件；图8显示了DI_KPP系统分解设计目标意图 元；图9-15分别展示了应用DI_KPP系统进行机床主轴设计过程中各分解设计意图元的知 识匹配和知识推送过程的界面；图16展示了主动知识推送服务下的主轴系统概念设计结 果图。该软件系统由制造企业知识资源模块、意图及知识管理与处理技术模块、知识管理工 具集、知识推送系统交互界面等模块所组成。该系统框架为机械产品开发设计人员提供一 种用以支持信息资源信息化、集成化的知识集成共享体系和环境，通过个性化知识推送服 务支持机械产品智能设计和求解，实现产品高效设计开发。
[0109] 制造企业知识资源模块主是通过构建领域知识本体表示和存储知识资源，知识推 送中知识资源来源于本体库中的产品设计知识，产品设计知识资源内容包括产品概念设 计、详细设计、工艺设计等各个阶段的产品设计开发过程中涉及的信息知识资源，还包括国 家、部委和行业颁布的各项标准，也包括通过外部网络获取的各类产品设计制造信息和知 识等，这是本发明进行知识推送的基础。
[0110] 意图及知识管理与处理技术模块包括知识匹配技术和知识推送技术，是本发明的 主要技术核心内容，详细内容包括设计意图表示和分解，设计知识本体表示，设计意图和设 计知识的匹配及二维知识推送方法等内容，通过这些功能模块的协同作业，实现个性化的 知识推送服务辅助机械产品设计。
[0111] 知识管理工具集模块提供一系列常规知识处理与管理工具软件，支持意图和知识 的处理和应用需求，并用于实现与企业的机械产品设计应用软件系统（CAD/CAPP/CAM/CAE) 的集成与协同工作。
[0112] 知识推送系统交互界面是专门用于本专利处理意图采集和知识推送的人机交互 作业环境。
[0113] 9、本发明遵循原则
[0114] 本发明的一种基于设计意图的二维知识推送服务方法在设计与实现过程中，遵 循了以下原则：（1)各个模块具有相对的独立性，DI_KPP系统所有模块可以组合成一个系 统，也可以各自独立的构成一个单独的系统；（2)DI_KPP系统程序代码具有可重用性，当 进行实际应用系统开发或与其它系统挂接的时候，代码重用可缩小系统的更改范围；（3) 在系统的架构上严格按照软件工程的质量要求，将数据存储、用户视图和处理逻辑等相分 离。
【主权项】
1. 一种基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法，其特征在于包括以下步骤： (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； (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； (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； (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。2. 根据权利要求1所述的基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法，其特征在 于所述设计意图属性至少包含问题描述、选项、规则、注解、约束的条件属性，以及决策或方 案/求解的结论属性。3. 根据权利要求1所述的基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法，其特征在 于对步骤（2)中所述涉及的机械产品设计本体知识进行类型确认，确认的依据是知识本体 概念和本体属性。4. 根据权利要求1所述的基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法，其特征在 于步骤（2)中所涉及的机械产品设计本体知识以实例的形式存储到知识本体数据库中，设 计知识本体为机械产品设计知识提供统一的描述方法，并且能够方便的转换为OWL、XML、 本体三元组或关系数据库数据格式。5. 根据权利要求1至4之一所述的基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法， 其特征在于步骤（3)中所述的比较知识本体间的相似度，通过下述方法确定： (1)对于知识本体结构中的任意两个本体概念Q、?_，受信息密度和权重影响的语义相 似度： Sim(Ci，Cj) != 1-γ (Distance (C i，Cj)) 其中Distance (Ci, Cj)为Cp Cj的语义距离，由以下公式计算：上式中Weight(Cni)为本体概念Cni的连接边权重，由以下公式计算：上式中Density(Cj)为本体概念Cj的子节点数，反映所处区域密度信息；Sup (Cj)表示 本体概念&的父节点； 其中γ为调节因子，使计算结果具有可调节性，它的取值范围为1> γ >〇,概念相似 度与概念之间的距离成反比关系 (2) 对于知识本体结构中的任意两个本体概念Q、Cj，受概念深度及深度差影响的语义 相似度：其中Depth(Ci)为本体概念Ci的深度，即概念节点C i与根节点间包含的树层次数，树 根节点深度为〇, D印th (T)表示树的层次数，本体概念深度越大，所表示的信息越具体，概 念间语义距离也随之降低； (3) 对于知识本体结构中的任意两个本体概念Ci、C,_，计算知识本体之间相似度：其中Φ和ω是调节因子，满足φ+ ω = 1，分别表示语义距离、概念的深度及深度差对 相似度计算结果的影响。6.根据权利要求1至4之一所述的基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法， 其特征在于步骤（3)中所述的利用文本语义相似度计算方法来完成知识本体匹配的过程 如下：将设计意图元元素组成文本TEXTA(TEXTA = Hi1+m2+…+111力多1))中的每一个语境 构架YYK Oni)分别和知识本体概念组成文本TEXTB (ΤΕΧΤΒ = ηι+η2+…+η』（j彡1))中的所 有语境构架ΥΥΚ(η」）进行相似度计算，语境构架总的相似度值大于设定的阈值，则TEXTA与 TEXTB相似，知识匹配成功，最后将匹配到的结果知识按相似度大小进行排序，相似度大的 知识优先进行下一步的知识处理与知识推送，按下述方法进行计算所述语境框架总的相似 度：
【专利摘要】本发明公开了一种基于设计意图的机械产品设计二维知识推送方法，主要包括：建立机械产品设计意图数据库，建立设计意图获取和分解方法，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；建立机械产品设计知识本体数据库；采用顺序遍历的方式对使用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，对于相似度大于阈值的意图元按照相似度由大到小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。本发明可解决机械产品设计中知识推送智能化程度低的问题，可提高机械产品设计的效率，适应制造业信息化工程技术深化发展的需要。
【IPC分类】G06F17/30
【公开号】CN104899242
【申请号】CN201510103548
【发明人】衡良, 殷国富, 徐元浩, 殷勤
【申请人】四川大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月10日