人工智能與專家系統(tǒng)及DM

第五章人工智能與專家系統(tǒng)及PDM羅天洪

博士副教授重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院1.人工智能的定義

人工智能(ArtificialIntelligence)的定義也可以描述為：研究用機(jī)器來模擬人類的諸如理解語言、學(xué)習(xí)、推理和解決問題等智能活動(dòng)，模擬和探索人的感覺和思維過程的規(guī)律而設(shè)計(jì)出類似人的某些智能的自動(dòng)機(jī)的科學(xué)。其最終目標(biāo)是為程序和計(jì)算機(jī)最大限度地解放人類真實(shí)智能，將人類從繁瑣的腦力勞動(dòng)中解放出來。

目前通常所說的人工智能是指借助技術(shù)和理論手段，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法和（或）數(shù)字邏輯研究智能的各個(gè)方面的問題。簡言之，就是研究如何用人工的方法與技術(shù)，即利用計(jì)算機(jī)等工具，模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)某些機(jī)器思維或腦力勞動(dòng)的自動(dòng)化。1956年夏季，達(dá)特莫斯大學(xué)的麥卡錫、哈佛大學(xué)的明斯基、貝爾實(shí)驗(yàn)室的申農(nóng)和IBM公司的洛切斯特，邀請(qǐng)了一批年輕科學(xué)家，共同探討用機(jī)器模擬人工智能的問題，其中包括后來著名的人工智能專家塞繆爾、紐厄爾和西蒙等人。在這次會(huì)上，麥卡錫提議使用“人工智能AI”（ArtificialIntelligence）這一術(shù)語。從此，人工智能作為一門學(xué)科正式誕生了。同年，塞繆爾研制了一個(gè)跳棋程序。1959年這個(gè)程序擊敗了塞繆爾本人，1962年又擊敗了一個(gè)州冠軍。2人工智能的起源與發(fā)展1948年，美國數(shù)學(xué)家諾伯特

維納出版了《控制論》（或《動(dòng)物與機(jī)器的控制與機(jī)器傳播》）一書，創(chuàng)立了控制論。同年，美國數(shù)學(xué)家申農(nóng)發(fā)表了《通訊的數(shù)學(xué)理論》，創(chuàng)立了信息論。這時(shí)，人工智能作為一門學(xué)科誕生的條件已經(jīng)基本成熟。(1)、人工智能誕生：1956年夏季，達(dá)特莫斯大學(xué)的麥卡錫（后被人譽(yù)為人工智能之父）、哈佛大學(xué)的明斯基、貝爾實(shí)驗(yàn)室的申農(nóng)和IBM公司的洛切斯特，邀請(qǐng)了一批年輕科學(xué)家，共同探討用機(jī)器模擬人工智能的問題，其中包括后來著名的人工智能專家塞繆爾、紐厄爾和西蒙等人。在這次會(huì)上，麥卡錫提議使用“人工智能AI”（ArtificialIntelligence）這一術(shù)語。從此，人工智能作為一門學(xué)科正式誕生了。同年，塞繆爾研制了一個(gè)跳棋程序。1959年這個(gè)程序擊敗了塞繆爾本人，1962年又擊敗了一個(gè)州冠軍。(2)、西蒙簡介西蒙是人工智能和認(rèn)知心理學(xué)派的主要代表，他曾自學(xué)漢語，中文名叫“司馬賀”，西蒙是個(gè)通才，在許多領(lǐng)域都有杰出的表現(xiàn)?？赡苁亲?956年以來在人工智能領(lǐng)域取得了令人矚目的進(jìn)展，西蒙的過于樂觀而導(dǎo)致下面一段著名論斷。①預(yù)言他與紐厄爾于1958年做出了如下的預(yù)言：“10年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將成為世界象棋冠軍；10年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將發(fā)現(xiàn)并證明新的數(shù)學(xué)定理；10年內(nèi)，計(jì)算機(jī)將譜寫出能被評(píng)論家認(rèn)可的樂曲?！雹陬A(yù)言未實(shí)現(xiàn)但事實(shí)上，計(jì)算機(jī)一直到1997年才戰(zhàn)勝了人類的象棋冠軍，至于其他預(yù)言，還遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。從20世紀(jì)60年代中期起，人工智能研究處于相當(dāng)困難的階段。主要原因是人們沒能很快地取得突破性的進(jìn)展，人們從剛開始的狂熱中冷靜下來，開始更加理智地看待人工智能。

③批判判1971年年，應(yīng)應(yīng)政府府的要要求，，英國國劍橋橋大學(xué)學(xué)的應(yīng)應(yīng)用數(shù)數(shù)學(xué)家家詹姆姆士在在進(jìn)行行了一一番研研究后后，發(fā)發(fā)表了了一篇篇關(guān)于于人工工智能能的綜綜合報(bào)報(bào)告，，該報(bào)報(bào)告對(duì)對(duì)人工工智能能做了了批判判，他他甚至至說：：“人人工智智能即即便不不是騙騙局，，也是是庸人人自擾擾”。。這篇篇報(bào)告告當(dāng)時(shí)時(shí)產(chǎn)生生了巨巨大的的影響響，英英國的的人工工智能能研究究經(jīng)費(fèi)費(fèi)被削削減，，機(jī)構(gòu)構(gòu)被解解散。。美國國IBM公公司司也開開始放放棄了了它一一向熱熱衷的的人工工智能能研究究。整整個(gè)人人工智智能學(xué)學(xué)界遭遭遇到到了前前所未未有的的危機(jī)機(jī)。④堅(jiān)持持盡管在在這種種情況況下，，還有有一些些人工工智能能學(xué)者者仍在在堅(jiān)持持他們們的研研究，，他們們的研研究后后來終終于得得到了了回報(bào)報(bào)。到到了20世世紀(jì)70年年代中中期，，專家家系統(tǒng)統(tǒng)作為為一個(gè)個(gè)新興興的分分支得得到了了發(fā)展展。從從此，，人工工智能能擺脫脫了那那高高高在上上的形形象，，開始始投入入到實(shí)實(shí)際應(yīng)應(yīng)用中中。3、專家系系統(tǒng)20世紀(jì)70年代以以來，出現(xiàn)現(xiàn)了許多優(yōu)優(yōu)秀的專家家系統(tǒng)。1975年年，由費(fèi)根根鮑曼小組組研制的Mycin程序在在診斷腦膜膜炎方面，，超過了一一般的醫(yī)生生。1976年，斯斯坦福大學(xué)學(xué)杜達(dá)等人人研制了一一個(gè)地質(zhì)勘勘探系統(tǒng)Prospector，該該系統(tǒng)于1982年年準(zhǔn)確地預(yù)預(yù)測到華盛盛頓州一個(gè)個(gè)鉬礦的位位置。3.1定定義專家系統(tǒng)是一個(gè)含有有大量的某某個(gè)領(lǐng)域?qū)＜宜降牡闹R(shí)與經(jīng)經(jīng)驗(yàn)智能計(jì)計(jì)算機(jī)程序序系統(tǒng)，能能夠利用人人類專家的的知識(shí)和解解決問題的的方法來處處理該領(lǐng)域域問題。簡簡而言之，，專家系統(tǒng)統(tǒng)是一種模模擬人類專專家解決領(lǐng)領(lǐng)域問題的的計(jì)算機(jī)程程序系統(tǒng)。。3.2專專家系統(tǒng)特特點(diǎn)啟發(fā)性：專家系統(tǒng)能能運(yùn)用專家家的知識(shí)與與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行行推理、判判斷和決策策。透明性：專家系統(tǒng)能能夠解釋本本身的推理理過程和回回答用戶提提出的問題題，以便讓讓用戶能夠夠了解推理理過程，提提高對(duì)專家家系統(tǒng)的信信賴感。靈活性：專家系統(tǒng)能能不斷地增增長知識(shí)，，修改原有有知識(shí)，不不斷更新。。3.3專專家系統(tǒng)的的優(yōu)點(diǎn)具體地說，，包括下列列八個(gè)方面面：(1)專家家系統(tǒng)能夠夠高效率、、準(zhǔn)確、周周到、迅速速和不知疲疲倦地進(jìn)行行工作。(2)專家家系統(tǒng)解決決實(shí)際問題題時(shí)不受周周圍環(huán)境的的影響，也也不可能遺遺漏忘記。。(3)可以以使專家的的專長不受受時(shí)間和空空間的限制制，以便推推廣珍貴和和稀缺的專專家知識(shí)與與經(jīng)驗(yàn)。(4)專家家系統(tǒng)能促促進(jìn)各領(lǐng)域域的發(fā)展。。(5)專家家系統(tǒng)能匯匯集多領(lǐng)域域?qū)＜业闹R(shí)和經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)以及他們們協(xié)作解決決重大問題題的能力。。(6)軍事事專家系統(tǒng)統(tǒng)的水平是是一個(gè)國家家國防現(xiàn)代代化的重要要標(biāo)志之一一。(7)專家家系統(tǒng)的研研制和應(yīng)用用，具有巨巨大的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益和社社會(huì)效益。。(8)研究究專家系統(tǒng)統(tǒng)能夠促進(jìn)進(jìn)整個(gè)科學(xué)學(xué)技術(shù)的發(fā)發(fā)展。3.4專專家系統(tǒng)的的類型1、解釋專專家系統(tǒng)任務(wù)通過對(duì)過去去和現(xiàn)在已已知狀況的的分析，推推斷未來可可能發(fā)生的的情況特點(diǎn)數(shù)據(jù)量很大大，常不準(zhǔn)準(zhǔn)確、有錯(cuò)錯(cuò)誤、不完完全能從不不完全的信信息中得出出解釋，并并能對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)做出某些些假設(shè)，推推理過程可可能很復(fù)雜雜和很長例子語音理解、、圖象分析、、系統(tǒng)監(jiān)視視、化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)分析和和信號(hào)解釋釋等。2、預(yù)測專專家系統(tǒng)任務(wù)通過對(duì)已知知信息和數(shù)數(shù)據(jù)的分析析與解釋，，確定它們們的涵義。。特點(diǎn)系統(tǒng)處理的的數(shù)據(jù)隨時(shí)時(shí)間變化，，且可能是是不準(zhǔn)確和和不完全，，系統(tǒng)需要要有適應(yīng)時(shí)時(shí)間變化的的動(dòng)態(tài)模型型例子有氣象預(yù)報(bào)報(bào)、軍事預(yù)預(yù)測、人口口預(yù)測、交交通預(yù)測、、經(jīng)濟(jì)預(yù)測測和谷物產(chǎn)產(chǎn)量預(yù)測等等3、診斷專專家系統(tǒng)任務(wù)根據(jù)觀察到到的情況(數(shù)據(jù))來來推斷出某某個(gè)對(duì)象機(jī)機(jī)能失常(即故障)的原因特點(diǎn)能夠了解被被診斷對(duì)象象或客體各各組成部分分的特性以以及它們之之間的聯(lián)系系，能夠區(qū)區(qū)分一種現(xiàn)現(xiàn)象及其所所掩蓋的另另一種現(xiàn)象象，能夠向向用戶提出出測量的數(shù)數(shù)據(jù)，并從從不確切信信息中得出出盡可能正正確的診斷斷例子醫(yī)療診斷、、電子機(jī)械械和軟件故故障診斷以以及材料失失效診斷等等。4、設(shè)計(jì)專專家系統(tǒng)任務(wù)尋找出某個(gè)個(gè)能夠達(dá)到到給定目標(biāo)標(biāo)的動(dòng)作序序列或步驟驟。特點(diǎn)從多種約束束中得到符符合要求的的設(shè)計(jì)；系系統(tǒng)需要檢檢索較大的的可能解空空間；能試試驗(yàn)性地構(gòu)構(gòu)造出可能能設(shè)計(jì)；易易于修改；；能夠使用用已有設(shè)計(jì)計(jì)來解釋當(dāng)當(dāng)前新的設(shè)設(shè)計(jì)。例子VAX計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)專家家系統(tǒng)等。。5、規(guī)劃專專家系統(tǒng)任務(wù)尋找出某個(gè)個(gè)能夠達(dá)到到給定目標(biāo)標(biāo)的動(dòng)作序序列或步驟驟。特點(diǎn)所要規(guī)劃的的目標(biāo)可能能是動(dòng)態(tài)的的或靜態(tài)的的，需要對(duì)對(duì)未來動(dòng)作作做出預(yù)測測，所涉及及的問題可可能很復(fù)雜雜。例子軍事指揮調(diào)調(diào)度系統(tǒng)、、ROPES機(jī)器人規(guī)劃劃專家系統(tǒng)統(tǒng)、汽車和和火車運(yùn)行行調(diào)度專家家系統(tǒng)等。。6、監(jiān)視專家家系統(tǒng)任務(wù)對(duì)系統(tǒng)、對(duì)象象或過程的行行為進(jìn)行不斷斷觀察，并把把觀察到的行行為與其應(yīng)當(dāng)當(dāng)具有的行為為進(jìn)行比較，，以發(fā)現(xiàn)異常常情況，發(fā)出出警報(bào)。特點(diǎn)系統(tǒng)具有快速速反應(yīng)能力，，發(fā)出的警報(bào)報(bào)要有很高的的準(zhǔn)確性，能能夠動(dòng)態(tài)地處處理其輸入信信息。例子粘蟲測報(bào)專家家系統(tǒng)7、控制專家家系統(tǒng)任務(wù)自適應(yīng)地管理理一個(gè)受控對(duì)對(duì)象或客體的的全面行為，，使之滿足預(yù)預(yù)期要求。特點(diǎn)控制專家系統(tǒng)統(tǒng)具有解釋、、預(yù)報(bào)、診斷斷、規(guī)劃和執(zhí)執(zhí)行等多種功功能。例子空中交通管制制、商業(yè)管理理、自主機(jī)器器人控制、作作戰(zhàn)管理、生生產(chǎn)過程控制制和質(zhì)量控制制等。8、調(diào)試專家家系統(tǒng)任務(wù)對(duì)失靈的對(duì)象象給出處理意意見和方法。。特點(diǎn)同時(shí)具有規(guī)劃劃、設(shè)計(jì)、預(yù)預(yù)報(bào)和診斷等等專家系統(tǒng)的的功能。例子在這方面的實(shí)實(shí)例還比較少少見。9、教學(xué)專家家系統(tǒng)任務(wù)教學(xué)學(xué)專家系統(tǒng)的的任務(wù)是根據(jù)據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)點(diǎn)、弱點(diǎn)和基基礎(chǔ)知識(shí)，以以最適當(dāng)?shù)慕探贪负徒虒W(xué)方方法對(duì)學(xué)生進(jìn)進(jìn)行教學(xué)和輔輔導(dǎo)。特點(diǎn)(1)同時(shí)具具有診斷和調(diào)調(diào)試等功能。。(2)具有良良好的人機(jī)界界面。例子MACSYMA符號(hào)積分與定定理證明系統(tǒng)統(tǒng)，計(jì)算機(jī)程程序設(shè)計(jì)語言言和物理智能能計(jì)算機(jī)輔助助教學(xué)系統(tǒng)以以及聾啞人語語言訓(xùn)練專家家系統(tǒng)等。10、修修理專家家系統(tǒng)任務(wù)對(duì)對(duì)發(fā)生故故障的對(duì)對(duì)象(系系統(tǒng)或設(shè)設(shè)備)進(jìn)進(jìn)行處理理，使其其恢復(fù)正正常工作作。修理理專家系系統(tǒng)具有有診斷、、調(diào)試、、計(jì)劃和和執(zhí)行等等功能。。例子美美國貝爾爾實(shí)驗(yàn)室室的ACI電話和有有線電視視維護(hù)修修理系統(tǒng)統(tǒng)。此外，還還有決策策專家系系統(tǒng)和咨咨詢專家家系統(tǒng)等等。3.5專專家系統(tǒng)統(tǒng)的簡化化結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)統(tǒng)簡化結(jié)結(jié)構(gòu)圖專家系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)是指專專家系統(tǒng)統(tǒng)各組成成部分的的構(gòu)造方方法和組組織形式式。系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)選選擇恰當(dāng)當(dāng)與否，，是與專專家系統(tǒng)統(tǒng)的適用用性和有有效性密密切相關(guān)關(guān)的。選選擇什么么結(jié)構(gòu)最最為恰當(dāng)當(dāng)，要根根據(jù)系統(tǒng)統(tǒng)的應(yīng)用用環(huán)境和和所執(zhí)行行任務(wù)的的特點(diǎn)而而定。理想專家家系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)圖圖知識(shí)庫包包括兩部部分內(nèi)容容。一部部分是已已知的同同當(dāng)前問問題有關(guān)關(guān)的數(shù)據(jù)據(jù)信息；；另一部部分是進(jìn)進(jìn)行推理理時(shí)要用用到的一一般知識(shí)識(shí)和領(lǐng)域域知識(shí)。。調(diào)度器器按照照系統(tǒng)統(tǒng)建造造者所所給的的控制制知識(shí)識(shí)，從從議程程中選選擇一一個(gè)項(xiàng)項(xiàng)作為為系統(tǒng)統(tǒng)下一一步要要執(zhí)行行的動(dòng)動(dòng)作。。執(zhí)行行器應(yīng)應(yīng)用知知識(shí)庫庫中的的及黑黑板中中記錄錄的信信息，，執(zhí)行行調(diào)度度器所所選定定的動(dòng)動(dòng)作。。協(xié)調(diào)調(diào)器的的主要要作用用就是是當(dāng)?shù)玫玫叫滦聰?shù)據(jù)據(jù)或新新假設(shè)設(shè)時(shí)，，對(duì)已已得到到的結(jié)結(jié)果進(jìn)進(jìn)行修修正，，以保保持結(jié)結(jié)果前前后的的一致致性。。解釋器器的功功能是是向用用戶解解釋系系統(tǒng)的的行為為，包包括解解釋結(jié)結(jié)論的的正確確性及及系統(tǒng)統(tǒng)輸出出其它它候選選解的的原因因。CAD/CAPP/CAM集集成:要求求數(shù)控控加工工程序序的生生成是是以CAPP的的工藝藝設(shè)計(jì)計(jì)結(jié)果果和CAD的零零件信信息為為依據(jù)據(jù)，自自動(dòng)生生成具具有標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)格格式的的刀位位文件件。CAD/CAPP/CAM集集成系系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)框框圖4.CAD/CAPP/CAM集成（CuttingLocation）文件件，然然后經(jīng)經(jīng)過適適當(dāng)?shù)牡暮笾弥锰幚砝恚瑢⒌段晃晃募D(zhuǎn)換換成NC加工程程序，，并且且該NC加工程程序應(yīng)應(yīng)該是是針對(duì)對(duì)不同同的數(shù)數(shù)控機(jī)機(jī)床和和不同同的數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的。CAD/CAPP/CAM集成的的關(guān)鍵鍵技術(shù)術(shù)：（1））特征征技術(shù)術(shù)。建立CAD/CAE/CAPP/CAM范圍內(nèi)內(nèi)相對(duì)對(duì)統(tǒng)一一的、、基于于特征征的產(chǎn)產(chǎn)品定定義模模型，，并以以此模模型為為基礎(chǔ)礎(chǔ)，運(yùn)運(yùn)用產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換技技術(shù)，，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)CAD、CAE、CAPP和CAM間的數(shù)數(shù)據(jù)交交換與與共享享。該該模型型不僅僅要求求能支支持設(shè)設(shè)計(jì)與與制造造各階階段所所需的的產(chǎn)品品定義義信息息（幾幾何信信息、、拓?fù)鋼湫畔⑾ⅰ⒐すに嚭秃图庸すば畔⑾ⅲ?，，而且且還應(yīng)應(yīng)該提提供符符合人人們思思維方方式的的高層層次工工程描描述語語義特特征，，并能能表達(dá)達(dá)工程程師的的設(shè)計(jì)計(jì)與制制造意意圖。。（2））集成成數(shù)據(jù)據(jù)管理理。已有的的CAD/CAM系統(tǒng)集集成，，主要要通過過文件件來實(shí)實(shí)現(xiàn)CAD與CAM之間的的數(shù)據(jù)據(jù)交換換，不不同子子系統(tǒng)統(tǒng)文件件之間間要通通過數(shù)數(shù)據(jù)接接口轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換，，傳輸輸效率率不高高。為為了提提高數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸效效率和和系統(tǒng)統(tǒng)的集集成化化程度度，保保證各各系統(tǒng)統(tǒng)之間間數(shù)據(jù)據(jù)的一一致性性、可可靠性性和數(shù)數(shù)據(jù)共共享，，需要要采用用工程程數(shù)據(jù)據(jù)庫管管理系系統(tǒng)來來管理理集成成數(shù)據(jù)據(jù)，使使各系系統(tǒng)之之間直直接進(jìn)進(jìn)行信信息交交換，，真正正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)CAD/CAM之間信信息交交換與與共享享。（3）產(chǎn)品數(shù)數(shù)據(jù)交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。為了了提高高數(shù)據(jù)據(jù)交換換的速速度，，保證證數(shù)據(jù)據(jù)傳輸輸完整整、可可靠和和有效效，必必須采采用通通用的的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化數(shù)數(shù)據(jù)交交換標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。。產(chǎn)品品數(shù)據(jù)據(jù)交換換標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)是CAD/CAE/CAPP/CAM集集成的的重要要基礎(chǔ)礎(chǔ)。（（4））集成框框架（（或集集成平平臺(tái)））。數(shù)據(jù)據(jù)的共共享和和傳送送通過過網(wǎng)絡(luò)絡(luò)和數(shù)數(shù)據(jù)庫庫實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，需需要解解決異異構(gòu)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和和不同同格式式數(shù)據(jù)據(jù)的數(shù)數(shù)據(jù)交交換問問題，，以使使多用用戶并并行工工作共共享數(shù)數(shù)據(jù)。。集成成框架架對(duì)實(shí)實(shí)現(xiàn)并并行工工程協(xié)協(xié)同工工作是是至關(guān)關(guān)重要要的。。CIMS：指以以企業(yè)業(yè)為對(duì)對(duì)象，，借助助計(jì)算算機(jī)和和信息息技術(shù)術(shù)，使使經(jīng)營營決策策、產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)與與制造造、生生產(chǎn)管管理有有機(jī)結(jié)結(jié)合為為一個(gè)個(gè)整體體，從從而縮縮短產(chǎn)產(chǎn)品開開發(fā)周周期、、制造造周期期、提提高產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量及及生產(chǎn)產(chǎn)率，，充分分利用用企業(yè)業(yè)的各各種資資源，，獲得得更高高的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效效益。。5.計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)仿真真所謂““仿真真”一一般是是指利利用模模型對(duì)對(duì)實(shí)際際系統(tǒng)統(tǒng)進(jìn)行行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)研究究的過過程。。根據(jù)模模型的的種類類將仿仿真分分為兩兩類：：物理仿仿真：：采用用物理理模型型數(shù)學(xué)仿仿真：：采用用數(shù)學(xué)學(xué)模型型。由由于數(shù)數(shù)學(xué)模模型的的解算算離不不開各各種類類型的的計(jì)算算機(jī)，，所以以計(jì)算算機(jī)是是數(shù)學(xué)學(xué)仿真真的重重要工工具，，因此此數(shù)學(xué)學(xué)仿真真又稱稱為““計(jì)算算機(jī)仿仿真””。5.1計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)仿真真的基基本類類型：1、模模擬計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)仿真真用模擬擬計(jì)算算機(jī)進(jìn)進(jìn)行的的仿真真稱模模擬計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)仿真真。模模擬計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)由許許多運(yùn)運(yùn)算放放大器器組成成模擬擬解算算裝置置。運(yùn)運(yùn)算放放大器器的輸輸入量量及輸輸出量量都是是隨時(shí)時(shí)間連連續(xù)變變化的的電壓壓量（（稱為為模擬擬量）），所所以稱稱為““模擬擬計(jì)算算機(jī)””。模模擬計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)能快快速地地解算算常微微分方方程，，因此此，當(dāng)當(dāng)采用用模擬擬計(jì)算算機(jī)仿仿真時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)設(shè)法法將所所研究究的問問題描描述為為微分分方程程。2、數(shù)數(shù)字計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)仿真真采用數(shù)數(shù)字計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)進(jìn)行行的仿仿真稱稱為數(shù)數(shù)字計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)仿真真。數(shù)數(shù)字計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)不僅僅能快快速地地解算算常微微分方方程，，同時(shí)時(shí)還可可解算算其他他形式式的復(fù)復(fù)雜的的數(shù)學(xué)學(xué)方程程和具具有邏邏輯判判斷能能力，，因此此，數(shù)數(shù)學(xué)計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)仿真真能解解決的的問題題要比比模擬擬計(jì)算算機(jī)仿仿真廣廣泛得得多。。3、混合計(jì)計(jì)算機(jī)仿真真混合計(jì)算機(jī)機(jī)是一種將將模擬計(jì)算算機(jī)與數(shù)字字計(jì)算機(jī)通通過一套接接口組合在在一起的混混合計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)，它它兼有模擬擬計(jì)算機(jī)和和數(shù)字計(jì)算算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。采用混混合計(jì)算機(jī)機(jī)進(jìn)行的仿仿真稱為混混合計(jì)算機(jī)機(jī)仿真。5.2仿仿真基本本步驟：1、建立數(shù)數(shù)學(xué)模型要用計(jì)算機(jī)機(jī)對(duì)一個(gè)系系統(tǒng)進(jìn)行仿仿真，必需需根據(jù)所研研究系統(tǒng)的的復(fù)雜程度度和仿真研研究的目的的，將實(shí)際際系統(tǒng)抽象象成數(shù)學(xué)模模型，這一一過程稱為為建模過程程。2、模型變變換建立數(shù)學(xué)模模型以后，，根據(jù)計(jì)算算機(jī)的類型型將數(shù)學(xué)模模型轉(zhuǎn)變成成適合計(jì)算算機(jī)處理的的形式（仿仿真模型）），這一過過程稱為模模型變換。。3、模型實(shí)實(shí)驗(yàn)把仿真模型型裝載，使使之在計(jì)算算機(jī)上運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)起來，并并記錄模型型中各個(gè)變變量的變換換情況及仿仿真結(jié)果，，這一階段段稱為模型型試驗(yàn)階段段。6.PDM1.我國企企業(yè)存在的的問題2.PDM的基本概念念3.PDM系統(tǒng)的體系系結(jié)構(gòu)4.PDM軟件系統(tǒng)的的功能5.PDM的發(fā)展趨勢勢6.1我國國企業(yè)存在在的問題(1)信信息共享程程度低。(2)信信息反饋慢慢。(3)產(chǎn)品品開發(fā)方式式陳舊。(4)設(shè)計(jì)計(jì)重用度差差。6.2PDM的基本概念念1.PDM定義2.PDM的應(yīng)用范圍圍3.企業(yè)業(yè)實(shí)施PDM有的作用用PDM的定義目前對(duì)PDM技技術(shù)尚未未有統(tǒng)一一的定義義CIMdata公司給給出的PDM定定義是：：“PDM是一一門用來來管管理所有有與產(chǎn)品品相關(guān)信信（包括括零件信信息、配配置、文文檔、CAD文文件，結(jié)結(jié)構(gòu)，權(quán)權(quán)限信息息等）和和所有產(chǎn)產(chǎn)品相關(guān)關(guān)過程（（包括過過程定義義和管理理）的技技術(shù)”。。加特納集集團(tuán)（GartnerGroup）公司司把PDM定義義為：““PDM是為為企業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)和生生產(chǎn)構(gòu)筑筑一個(gè)并并行產(chǎn)品品藝術(shù)環(huán)環(huán)境（Concurrentart－to－productenvironment，由供供應(yīng)、工工程設(shè)設(shè)計(jì)、制制造、采采購、銷銷售與市市場、客客戶構(gòu)成成）的關(guān)關(guān)鍵使能能技術(shù)。。從這些論論述可以以看出，，PDM是一門管管理所有有與產(chǎn)品品相關(guān)的的信息和和與產(chǎn)品品相關(guān)的的過程的的技術(shù)。。PDM的應(yīng)用范范圍PDM的應(yīng)用范范圍如圖圖所示企業(yè)實(shí)施施PDM有以下下作用：：①通過改改善企業(yè)業(yè)信息流流，提高高生產(chǎn)效效率；②消除由由于無效效分布而而造成的的數(shù)據(jù)丟丟失及減減少數(shù)據(jù)據(jù)冗余；；③支持并并行工程程，縮短短產(chǎn)品開開發(fā)時(shí)間間；④提高數(shù)數(shù)據(jù)的可可靠程度度，保證證產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)的質(zhì)質(zhì)量；⑤改善過過程和數(shù)數(shù)據(jù)的集集成度、、可追蹤蹤性；⑥縮短產(chǎn)產(chǎn)品上市市時(shí)間、、減少生生產(chǎn)成本本，全面面提高企企業(yè)競爭爭力。6.3PDM系統(tǒng)的體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)PDM是以計(jì)算算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)環(huán)境下下的分布布數(shù)據(jù)庫庫系統(tǒng)為為技術(shù)支支撐，采采用客戶戶/服務(wù)務(wù)器結(jié)構(gòu)構(gòu)和工作作方式，，為企業(yè)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品全生生命周期期的信息息管理、、協(xié)調(diào)工工作流程程和進(jìn)而而建立的的并行化化產(chǎn)品開開發(fā)協(xié)作作環(huán)境，，PDM系統(tǒng)的四四層體系系結(jié)構(gòu)見見下圖。。6.4PDM軟件系統(tǒng)的功功能PDM軟件的主要功功能1．電子倉庫庫（DataVault）2．工程文檔檔管理（EngineeringDocumentManagement））3．工作流程程管理（WorkfloworProcessManagement））4．分類和檢檢索（ClassificationandRetrieval）5．產(chǎn)品配置置管理（ProductConfigurationManagement）6．項(xiàng)目管理理（ProjectManagement）7．電子協(xié)作作功能8．工具和集集成件功能PDM系統(tǒng)主主要功能模塊塊1．電子倉庫庫（DataVault)電子倉庫是PDM核心模模塊它的功能包括括：①文件的檢入入（Checkin）和檢出（Checkout）；；②按屬性搜索索機(jī)制；③動(dòng)態(tài)瀏覽/導(dǎo)航能力；；④分布式文件件管理/分布布式數(shù)據(jù)倉庫庫；⑤安全機(jī)制（（記錄鎖定、、域鎖定）。。2．工程文檔檔管理（EngineeringDocumentManagement）(1)文檔管管理對(duì)象(2)PDM文檔管理模模型(3)工程圖圖檔管理體系系結(jié)構(gòu)(4）工程圖圖檔管理的主主要功能文檔管理對(duì)象象①原始檔案②設(shè)計(jì)文檔③工藝文檔④生產(chǎn)過程的的計(jì)劃與管理理數(shù)據(jù)⑤維修服務(wù)⑥專用文件，，如電子行業(yè)業(yè)的電氣原理理圖或布線圖圖、印刷電路路板圖和零件件插件圖等PDM文檔管管理模型PDM把上述述文檔分成五五種類型進(jìn)行行管理①圖形文件由由不同CAD軟件產(chǎn)生生的描述幾何何圖形的文件件。②文本文件描描述產(chǎn)品品或部件、零零件性能的文文件。③數(shù)據(jù)文件如如進(jìn)行有限限元分析產(chǎn)生生的數(shù)據(jù)文件件。④表格文件⑤多媒體文件件媒體文件件主動(dòng)地反映映了產(chǎn)品的性性能指標(biāo)、生生產(chǎn)過程、維維修指南等信信息。工程圖檔管理理體系結(jié)構(gòu)見見下圖工程圖檔管理理的主要功能能①圖檔信息定定義與編輯模模塊。②圖檔入庫與與出庫模塊。。③圖檔瀏覽模模塊。④圖檔批注模模塊。工作流程管理理（WorkfloworProcessManagement）1工作流程程管理涉及到到RonniMarshak的3R問題即即路由（（Routes）、規(guī)則（Rules）和角色（Ro1es））。2工作流程程管理的功能能是實(shí)現(xiàn)對(duì)工工作過程的建建模、控制與與協(xié)調(diào)它包括括：①過程定義②②過程運(yùn)行行③過程監(jiān)監(jiān)控工作流程管理理功能模塊工作流程運(yùn)行行過程分類和檢索（（ClassificationandRetrieval）PDMS的檢索的主要要功能包括：：①零件數(shù)據(jù)庫庫接口②基于內(nèi)容的的而不是基于于分類的檢索索③構(gòu)造數(shù)據(jù)電電子倉庫屬性性編碼過濾