功能本体在家电设计领域中的研究与应用

论文摘要

随着制造业中信息化技术的不断发展,多数企业已经积累了大量的产品设计知识的数据。但其中大多数应用仍然靠人工对文档的操作。面对内容冗余、结构复杂的知识海洋,如何及时、准确、全面地获取所需要的信息,进而实现知识的共享,成为人们所关注的焦点。传统知识共享技术已经不能满足用户日益增长的需求,本体作为一种能在语义和知识层次上描述信息的概念模型,具有良好的概念层次结构和对逻辑推理的支持,基于本体的知识共享技术已经成为国内外学者研究的热点。本文首先讨论了国内外知识共享的进展情况,对当前设计知识再利用和知识共享的现状以及存在的缺陷、不足进行分析。其次,在本体相关理论研究基础上,提出了一个具体的功能本体论层次建模框架,提供了丰富的概念用来一致地描述和再利用功能知识。结合领域本体构建策略,实现了家电领域功能本体(本文以电冰箱为例)的构建和存储。再者,对当前设计知识共享难的问题进行了分析、讨论,提出了根据改变功能的达成方式,实现功能知识的共享的思想,研究了功能分解树理论。最后,结合家电领域本体以及本体构建技术,提出一种基于功能本体的知识共享策略,并且通过开发一款功能知识共享软件平台进行了简单实验验证。该框架包括领域信息采集、功能本体的构建、功能知识的查询、功能达成方式的查询、功能分解树的建立、故障知识的查询6个模块,其中在领域信息采集模块,通过对搜集大量电冰箱制造方面的资料,对相关资料进行分析,提取出电冰箱制造方面的一些功能概念词汇,功能概念之间的联系,功能的实现方式,进而在Hozo本体编辑软件中构建了电冰箱的功能本体;在功能知识的查询过程中引入了推理机制,提高了查全率和查准率。通过实验分析表明,基于功能本体的知识共享方案比当前设计知识的共享具有更高的效率。研究的目的在于不仅进行技术数据的共享,而且进行设计意图的共享。在制造业中,画出一棵具体产品的功能分解树,使得不同设计者对同一产品进行设计时可以很好地理解原始的设计思想,这对产品再设计有很好的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文组织结构
• 1.5 本章小结
• 第二章 功能本体理论概述
• 2.1 本体论
• 2.1.1 本体的概念
• 2.1.2 本体的建模元语
• 2.1.3 本体的分类
• 2.1.4 本体的构建
• 2.1.5 本体的应用
• 2.2 功能本体论
• 2.2.1 功能本体提出
• 2.2.2 功能相关概念
• 2.2.3 功能本体的组成部分
• 2.3 故障知识的理论
• 2.3.1 故障知识的概念
• 2.3.2 故障知识的诊断
• 2.4 本章小结
• 第三章 功能本体的应用
• 3.1 功能本体框架的提出
• 3.2 功能达成方式
• 3.3 功能分解树
• 3.4 功能知识共享设计方案
• 3.5 功能本体的作用
• 3.6 辅助功能
• 3.7 本章小结
• 第四章 功能本体的构建
• 4.1 功能本体的构建
• 4.1.1 本体的构建工具
• 4.1.2 电冰箱功能的提取
• 4.1.3 功能本体构建过程
• 4.1.4 电冰箱功能本体的构建
• 4.2 故障知识的构建
• 4.3 本章小结
• 第五章 功能知识共享系统的设计与实现
• 5.1 系统的体系结构
• 5.2 系统的功能分析
• 5.3 系统总体设计方案
• 5.3.1 Model 的设计
• 5.3.2 Viewer 的设计
• 5.3.3 数据库的设计
• 5.4 开发平台与用到的主要技术
• 5.5 系统的实现
• 5.5.1 系统的几个主要模块
• 5.5.2 查询与推理的实现
• 5.6 结果分析
• 5.7 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表（录用）的学术论文目录