试论本体及其在机械工程中的应用

　　前言：我国一直高度重视国有经济的发展，机械工程一直是不可或缺的一个部分，需要我们高度重视起来，本体也是相当重要的知识理论，能够帮助我们解决许多问题。本研究就重点研究一下本体在机械工程中的应用。
　　1.本体的简单介绍
　　在信息科学中， 作为一种知识表示方法， 本体包括了研究领域内对象的名称、对象属性和相互关系的逻辑描述， 提供了领域内知识表示和交流的词汇集合和集合中各个对象的关系集合。本体具有以下显著的优点： 异构系统互操作， 在异构主体之间对交流的结构化信息达成共识，这是本体开发的一个主要目标；通过本体复用、映射和集成等方式实现领域知识复用， 这是本体研究的主要动力之一；明确的领域认定， 利用本体表示方法本文由论文联盟收集整理描述领域认定，当领域发生变化时，对应的领域认定的改变也相对比较容易；分析领域知识， 建立领域本体， 实现领域知识的应用和管理；将领域知识与操作性知识相分离。本体自20世纪90年代初至今经过了10多年的发展， 从概念到逻辑基础，从实现语言、构建环境到方法论， 已经初步构建了本体的理论框架和技术体系，并在众多领域得到广泛应用。建造本体被看作是改进知识工程过程、增强知识共享和复用、促进异构系统间互操作的重要手段。本体已经广泛应用于常识知识、企业集成、自然语言翻译、语义Web、软件设计、医药工程、机械工程、电子商务、情报信息系统、地理信息系统、基因工程和生物信息系统等。本体在机械制造行业的应用包括企业本体、工程设计本体、产品本体、产品设计资源本体和（ 分布式） 工作流程本体等。
　　2.本体在机械工程中的应用
　　2.1 工程本体的PHYSSYS
　　Brost 和Akkermans 等人于1997 年面向工程领域建模、模拟和设计开发了一个基于动态系统理论的通用形式化本体PhysSys， 在PhysSys的基础上， 建立了知识库OLMECO， OLMECO是一个物理系统（如热力学系统、汽车或机床的）的模型部件库。这一工程本体表达了物理系统在不同角度下的概念模型。从不同的角度来观察物理系统， 可以得到系统布局、物理过程和数学关系3个视图。相应地， PhysSys本体包含了部件本体、过程本体和数学本体3个基础本体， 分别对应于3 个视图的形式化描述，3个基础本体通过不同形式的投影构成PhysSys本体，部件本体的建立是从单纯的结构角度来看一个系统。按照常规系统论的观点，一个系统由不同的具有边界和外部环境的实体构成， 实体本身又由一定的结构单元按一定的相互关系形成实体的内部结构， 因此部件本体通过抽象反映了一个统的结构特性， 而忽略了其动态过程和数学约束。部件本体反映了系统的部分整体关系、拓扑关系和系统理论， 压力机、铣床、磨床等模型； 其他应用领域还包括热力学系统、电气设备等。
　　2.2 本体机械产品的智能信息检索
　　随着网络信息的迅速增加，用户对网络数据检索的性能提出了更准、更全、更智能的要求。智能检索已成为当前信息检索领域研究的前沿性课题。本文在国家基金的资助下，研究基于本体的机械产品领域智能信息检索方法及其工程实现，取得的主要研究成果有： （1）针对已有本体建模方法的局限性，提出基于本体生命周期的建模方法，建立了MPO结构模型。提出了基于平面螺旋关系的本体知识存储机制，降低了查询构造的复杂度，提高了查询扩展的效率。（2）设计了领域智能信息检索系统的三层体系结构，实现了查询生成，上海商标注册，查询优化，匹配服务，检索结果序列优化等功能模块。（3）提出了一种新的基于查询表达式与关系表互为映射的查询提炼算法（QRMM），使得自然语言查询处理过程中避免引入复杂的分词环节，能够识别查询语句中的核心概念，有效地提高了查询效率。（4）根据检索的结果与检索词的关联程度，提出一种新的基于本体加权语义树的相似度算法（OWSTS），使得检索的结果文档按照语义从高到低排列。 （5）建立了基于本体的机械产品领域信息检索原型系统，充分利用本体在知识重用和共享上的优势，帮助用户从领域知识库中高效地获取专业信息。
　　2.3 机械工艺本体的信息检索
　　为清楚地描述机械加工工艺知识、提高工艺知识检索和查询的效率、提高工艺知识管理水平。本文借鉴和吸收知识管理领域本体论研究的成果，深入探索了机械加工工艺知识本体的构建理论和方法以及基于本体的机械加工工艺知识检索方法，取得如下研究成果： 1.在分析现有本体理论、建模方法、特征以及本体描述语言的基础上，结合软件工程方法，提出了螺旋上升式的机械加工工艺知识本体的开发方法。针对机械加工工艺知识，提出了创建一个标准的、可扩展的、独立的机加工工艺领域本体的过程和方法。 2.针对传统知识管理系统知识检索模块中基于关键词的检索技术的不足，研究了基于本体的机械加工工艺知识语义推理的实现方法，应用公理推理、离线语义推理和正向推理的语义推理方法实现了机械加工工艺方法知识的智能检索。 3.在本体构建和基于本体的知识检索方法理论研究的基础上，利用Java+JENA技术编程实现了基于本体的机加工工艺知识语义检索原型系统（MPKRPS——Machining Process Knowledge Retrieval Prototype System），以机械加工工艺方法领域知识为目标对象，实现了基于本体的知识描述和基于语义推理的智能型知识描述。原型系统验证了所提出的理论和方法的有效性和正确性。本文的探索性研究证明，将本体理论和方法应用于机械加工工艺知识管理领域是可行的、有效的。
　　2.4 机械产品知识嵌入本体模型
　　在近年来，随着产品数据管理系统的应用，企业积累了大量的产品开发信息，如设计说明书、工程图纸、标准规范等，它们存放在半结构化和非结构化的文档中，管理还局限于传统的数据分类存储和检索，重用只能依从于人的主观思维，而且与设计过程和设计人员相脱离，导致上述设计知识的重用率比较低。因此，多数企业在设计过程中还不能充分利用已有的设计知识，需要提供一种便捷的方式让设计人员知道哪些知识可以用来指导下一步的设计，将相关知识的“被动”查询转变为“主动”嵌入和应用，进而提高知识的重用率。设计过程实例运行阶段，根据任务的组织结构、参与者、任务对象，借助本体的关联关系，将相关的知识推送给设计者。因此，结合设计四要素的分析和知识嵌入的定义，综合本体在机械工程领域的研究现状，建立了设计本体的核心视图。在本体模型中，将设计本体划分为四大领域，分别为设计过程本体、设计组织本体、设计对象本体、知识对象本体。其中，由于知识对象的异构性，将其划分为六类，分别为描述性知识、结构性知识、方法性知识、手册性知识、判断性知识和过程性知识，每一种类型采用不同的表示方法，在此不再详述。此外，设计对象本体中的部分概念可以由知识对象本体中的描述性知识和结构性知识来表示，设计过程本体也是知识对象本体中过程性知识的一部分。
　　结束语：本文简单介绍了本体的概念，重点介绍了本体在机械工程中的各个应用，都在现在我们需要高度运用在机械工程中去的，能够有效提高工作效率，在加强知识的信息化管理，促进我国经济不断向前发展。

本文编号：1035