知識表示及其在機(jī)械工程設(shè)計中的應(yīng)用

王瑞娟

（赤峰市松山區(qū)松山工業(yè)園區(qū)建設(shè)管理委員會辦公室，內(nèi)蒙古赤峰 024000）

知識表示及其在機(jī)械工程設(shè)計中的應(yīng)用

王瑞娟

（赤峰市松山區(qū)松山工業(yè)園區(qū)建設(shè)管理委員會辦公室，內(nèi)蒙古赤峰 024000）

選擇一種最為合適的知識表示對于多數(shù)通過知識處理的智能化應(yīng)用來說極為重要，不過，由于缺乏一套較為普遍且有效的評判準(zhǔn)則，很多情況下都是以經(jīng)驗來判斷，所以，選擇合適的方法是智能化系統(tǒng)成功運行的基礎(chǔ)。對知識表示方法進(jìn)行了比較，介紹了機(jī)械類工程設(shè)計領(lǐng)域中的知識表示的實際應(yīng)用和知識集成表示。

知識表示；機(jī)械工程設(shè)計；應(yīng)用方法

1 知識表示的方法比較

知識表示的方法主要有知識體系表示法、狀態(tài)空間表示法和語言場表示法以及劇本表示法，還有過程表示法，等等，這幾種不同的表示法，都具有其自身的特點，在對知識的推理和描述方面也大不相同，所作出的工程應(yīng)用具有一定的針對性，而且在優(yōu)缺點方面也具有一定的差異性。在對這些方法進(jìn)行研究的過程中，必須要對工程應(yīng)用領(lǐng)域中知識表達(dá)的優(yōu)缺點做出相應(yīng)的對比研究。見表1。

表1 各種知識表達(dá)方式的優(yōu)缺點

2 機(jī)械類工程設(shè)計領(lǐng)域中的知識表示實際應(yīng)用

機(jī)械工程所包含的知識主要是通過實際具體的生產(chǎn)實踐逐步積累起來的，有著經(jīng)驗性、離散性，還有多樣性的特點，所以，需要科學(xué)合理的選擇一種知識表示對其所具有的知識和產(chǎn)生經(jīng)驗作出條理清晰準(zhǔn)確合理的表述，另外，在構(gòu)建的內(nèi)容方面必須豐富，要保證其所具有的結(jié)果有效合理，且所具有的知識系統(tǒng)所具有的層次必須分明，結(jié)果必須可靠，這樣，才能真正的方便知識庫對所具有的知識進(jìn)行維護(hù)和獲取的功能。然而，要想選擇一種模式就必須考慮以下幾個方面的問題：第一，所具有的表示能力是否足夠；第二，能夠在對其進(jìn)行應(yīng)用的過程中實現(xiàn)對知識的不同利用和操作；第三，模塊化的程度是否夠高；第四，能否方便對所獲知識的修改和擴(kuò)充工作；第五，能否符合設(shè)計方面的逐步求精、自頂向下的原則；第六，能否從知識的思維角度和自然語言的形式角度對其作出具體的表示；第七，表示方式是否簡單易懂。

下面提出兩個最常見的工程問題來闡述知識表示方面的選擇方式：

2.1 變速箱的設(shè)計

面向?qū)ο蟮闹R表示法和將數(shù)據(jù)和設(shè)計兩者分開的方式不同，可以在設(shè)計過程中將數(shù)據(jù)和方法統(tǒng)一的封存在“類”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中，每一個事物都有其對應(yīng)的對象，可以從單一的零件開始，比如從螺栓到齒輪再到整部的機(jī)器當(dāng)中，這些看似復(fù)雜的對象都可以用簡單的對象以及其他的某種方式進(jìn)行組合，而且由對象組合而成的系統(tǒng)當(dāng)中，那些最復(fù)雜的對象通常都是從最為原始的對象起步的，然后再通過層層的組合形成。以變速箱的設(shè)計為例，變速箱就被設(shè)計成由多個軸系組合而成，其中單個的軸系通?？梢钥醋鳛橐粋€較為獨立的系統(tǒng)對象。軸系的設(shè)計構(gòu)成是由齒輪、軸和軸承，還有套筒和軸上的其他零件組合而成，因此，可以通過面向?qū)ο蟮膶傩圆蹃泶偈蛊湔嬲龑崿F(xiàn)各個結(jié)構(gòu)當(dāng)中的分解知識表達(dá)。對其分解之后的單個零件，通?？梢砸粋€對象類或是其他的實力來作為最基本的模塊，從而實現(xiàn)知識優(yōu)化結(jié)構(gòu)。而在建立子類的過程當(dāng)中，必須表達(dá)出它的屬性結(jié)構(gòu)和處理知識，兩者的屬性能夠直接通過超類繼承下來。通過這種知識繼承以及知識的復(fù)用，能夠有效的減少在知識表達(dá)當(dāng)中的冗余度，同時縮短了其開發(fā)過程的周期。

2.2 鋁型材擠壓

在設(shè)計鋁型材擠壓模的過程當(dāng)中，其帶長度是設(shè)計型材?？鬃顬橹匾膸缀螀?shù)，對制成品有著直接的影響。而且，帶長度進(jìn)行設(shè)計的目的也是為了保證擠壓出型材的平直無彎曲，而且在薄壁方面也不會產(chǎn)生一定的波浪，交界處也很難出現(xiàn)裂紋，所獲得的幾何形狀精確度比較高，在剛度方面的穩(wěn)定性也比較優(yōu)良。所以，必須保證型材各個階段上金屬質(zhì)點所具有的流動速度的均等。不過，影響工作帶長度設(shè)計的原因通常都是型材橫斷面所具有的形狀，比如寬厚比以及在擠壓型材的各個部位，還有距離緣板的距離中心點，同時還包含擠壓金屬種類以及擠壓筒的形狀，等等。

3 知識集成表示

知識集成的表示方式通常都是選取一些領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識所構(gòu)成的自然結(jié)構(gòu)，這個領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識，通常都是以經(jīng)驗為基礎(chǔ)，比如在診斷領(lǐng)域當(dāng)中，一些通過表層的表達(dá)方法及規(guī)則都是可行且適宜的，而在機(jī)械工程的設(shè)計領(lǐng)域當(dāng)中，對知識所作出的設(shè)計可以將其分為動態(tài)和靜態(tài)的知識，其中靜態(tài)的知識是指對象性的知識，像那些關(guān)于問題領(lǐng)域內(nèi)事物的事實和關(guān)系，等等，所包含的概念以及事物的描述和分類，等等。而動態(tài)的知識則是通過問題對知識進(jìn)行求解的過程，通常這個過程是對已有的數(shù)據(jù)和靜態(tài)知識的問題進(jìn)行求解。這些知識都可以通過不同的形式表達(dá)出來，像公式、圖庫以及數(shù)據(jù)庫，還有各種模型、相關(guān)專家的經(jīng)驗和方法庫，等等。在對工程進(jìn)行設(shè)計的過程當(dāng)中，就需要同時具備這兩種形態(tài)的知識，同時還需要有比較強的數(shù)值計算和控制的過程，這樣就能真正實現(xiàn)多種知識集成來處理其中的復(fù)雜問題。

4 結(jié)語

知識表示主要是利用計算機(jī)能夠接受的符號，對符合一定規(guī)律的事物進(jìn)行邏輯處理的方式，表示人類在對客觀世界進(jìn)行改造過程當(dāng)中所獲得的知識。知識表示將有關(guān)世界的事實、過程以及關(guān)系等全部匯編成一種比較合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時將這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其作出的解釋過程相互結(jié)合在一起，使其能夠使用一種適當(dāng)?shù)姆绞絹磉M(jìn)行，促使程序方面產(chǎn)生一種智能化的行為。對這種問題進(jìn)行研究主要包括對設(shè)計當(dāng)中的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究，我們將這些研究方式統(tǒng)稱為知識表示。簡單地說，知識表示可看作是一種事物的約定，以把人類知識表示成機(jī)器能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對知識進(jìn)行表示的過程就是把知識編碼成某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程。由于不同的知識結(jié)構(gòu)具有不同的針對性和局限性，所以必須根據(jù)實際情況來選擇合適的方式。

［1］徐曉慧.基于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的知識表示的研究［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2014，（2）：57-59.

［2］薩摩爾維科，圭也達(dá).知識表示及其在機(jī)械工程設(shè)計中的應(yīng)用探討［J］.機(jī)器人，2014，（12）：116-119.

［3］張鈸，陸玉昌，張再興.知識表示及其機(jī)械工程設(shè)計［J］.機(jī)器人，2014，（3）：62-65.

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1674-8646（2016）01-0028-02

2015-10-25