基于本体的冲压工艺知识表示方法研究

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1、基于本体的冲压工艺知识表示方法研宄广东佛山528255【摘要】通过把冲压工艺知识抽象为冲压工艺领域木体，将木体思想引入冲压工艺知识表示中，以利于知识的共享和重用。针对冲压工艺的特点，提出了基于概念、关系、属性、规则和实例五要素的冲压工艺领域木体的形式化定义，采用BNF范式对领域木体进行统一的描述和表述，实现了BNF范式与关系数据库之间的转换。通过构建冲压工艺领域木体，以关系数据库的形式存储，完成冲压工艺的知识表示。【关键词】冲压工艺；知识表示；领域木体；木体构建；知识井享和重用1冲压工艺领域木体的定义目前一般把木体划分为通用木体、常识木体、领域木体、语

2、言学木体、任务木体等多种。木文的研究建立在基于知识的冲压模兵三维数字化设计系统的基础上,针对的是冲压工艺领域。在该项目中，冲压工艺就是获得产品知识模型，基于知识向导，实现弯曲件毛坯展开、毛坯优化排样、工步优化排样以及工艺参数计算，生成毛坯排样图、工步排样模型和计算结果报告等。冲压工艺括各种概念性、规则性、经验性和过程性等知识。木文将这些知识抽象为冲压工艺领域木体，将其描述为若干概念，概念具有属性、规则。概念问有关系，关系受规则约束，关系木身也可能具有属性。另外，由于冲压工艺是以经验为主的领域，其实例是值得保留和借鉴的，因此，将实例也作为冲压工艺领域木体

3、的一个集合。根据Gruberl6对木体的定义以及冲压工艺领域的特点，木文对冲压工艺领域木体的定义如下：冲压工艺领域木体是对冲压工艺领域中存在的概念的一种详尽的特征化描述，即冲压工艺领域木体是对冲压工艺领域内的概念、关系、属性、规则和实例五要素的一种描述，是实现领域知识共享和重用的基础。苏中概念是冲压工艺领域中规范化的、公认的术语，是具有相冋属性或行为对象的集合。它除了指一般意义上的概念。还可以指冲压工艺方面的任务、功能、行为等。如圆孔、弯曲是一般意义上的概念。毛坯排样、工步排样是冲压工艺的行为，本文将这些也作为概念来处理。关系是领域概念问的连接或关联。

4、关系存在于多个概念之间。关系本身在概念化的过程中以概念的形式存在，关系之问也可以构成新的关系。概念问的关系主要有Is—a关系、A—kind〜of关系、A〜part—of关系等。2冲压工艺领域本体的构建冲压工艺领域本体的构建是从冲压工艺知识中总结和抽取领域概念、关系、属性、规则和实例，并以一定的形式存储到计算机中的过程。构建过程如下：①分析冲压工艺领域。列举有关冲压工艺的重要术语，定义概念分类层次，形成概念本体树；分析概念间关系；对概念及关系进行属性提取和规则提取；选择和分析实例。②根据概念本体树定义概念，形成概念库；定义概念问的关系。形成关系库；再定义

5、概念属性和关系属性，形成属性库；定义概念规则和关系规则，形成规则库；概念的实例化形成实例库。在定义本体的冋吋，必须使用本体编辑器进行本体的词法分析检查、语法分析检查和语义分析检查。概念库、关系库、属性库、规则库和实例库共同构成本体库。本体库是建立在网络和关系数据库等构建平台之上的。2.1冲压工艺概念本体树图1冲压工艺概念本体树本体是对领域的概念化，概念和关系是本体的基本构件，其中概念是核心。因为关系是用来描述领域概念问的联系。其本身也可以当作概念来处理。属性、规则和实例是依附于某一概念的，所以本体的构建应以概念为中心。本文采用自顶向下法来建立冲压工艺领

6、域本体的概念分类层次，即从冲压工艺领域中最大的概念开始，通过添加子类将这些概念细化，而后用领域概念本体树表示，如图1所示。2.2冲压工艺领域本体的存储本体形式化的描述大多采用BNF范式，但对BNF范式转换成计算机语言并在计算机中存储却分歧很大。采用中性语言知识交换格式（KIF）、采用XML语言进行转换和存储，这些方法均要编写程序，奋可能最终还是将程序又转换成数据库。本文直接采用关系数据库的形式对冲压工艺领域本体进行存储。这样能充分利用关系数据库的特点，不需编写程序，就可实现数据本身的共享和重用。同吋，根据关系数据库的原理可以看出，概念库、关系库、属性库

7、、规则库和实例库之间是相互关联的，形成一定的组织结构。某一概念冇其属性和规则，概念之间有关系，关系也可能受其属性和规则的约束。实例是某一概念或某一关系的具体化，且具有具体的属性、属性值和具体的规则。因为每-属性，每一规则都属于某一概念或关系，并已在属性库、规则库中冇关联，所以为了减小数据的冗余度，实例库中不再出现概念分类号和关系号冲压工艺领域本体的数据结构和关系如图3所示。图2冲压工艺领域本体的数据结构和关系3实例分析以图4a所示的冲压件为例来说明上述基于本体的冲压工艺知识表示方法。假设产品的编号为001。该冲压件为弯曲件，将苏展开后进行毛坯排样，可以

8、单排、斜排或对排等，经过综合考虑材料利用率、模具结构、成本等因素后，选择单排，如图4b所示。根