知識工程(1)課件

2024/5/12知識工程(1)KBE(KnowledgeBasedEngineering)與CAD/CAM主講人：黃小虎學號：10722046KBE3KBE思想

KBE(KnowledgeBasedEngineering),即基于知識的工程,其基本思想是在工程設計中重用已有的知識和經(jīng)驗。概念總結:KBE是對領域專家知識的繼承、集成、創(chuàng)新和管理,利用人工智能和CAD技術結合,建立表示和處理知識的產(chǎn)品模型,并通過知識驅動和繁衍,對工程問題提供最佳解決方案的計算機集成處理技術。KBE概念KBE與傳統(tǒng)CAD的比較傳統(tǒng)的CAD一般進行創(chuàng)建幾何等工作,而KBE不僅可以實現(xiàn)上述功能,更對整個設計過程建模,并運用于設計過程的各個層次以改善設計開發(fā)過程。在參數(shù)化CAD中,幾何尺寸的約束關系是驅動力;而KBE中,知識是驅動力,構型和工程規(guī)則驅動幾何。傳統(tǒng)CAD方法傳統(tǒng)設計流程具有較為直觀的方式,易為工程技術人員所掌握,但很多工作都是重復性設計。7

采用KBE設計方法可避免做重復性的工作,大大減少了設計時間,使設計人員能集中精力做創(chuàng)新工作;KBE能融入工程技術標準和長期積累的成熟設計經(jīng)驗,大大減少了不必要的錯誤;而且,KBE的采用使得企業(yè)的知識得以保存,實現(xiàn)了設計的智能化與自動化。基于KBE的智能CAD方法KBE的關鍵技術KBE的關鍵技術包括知識表示、知識利用和知識獲取。9

廣義知識庫系統(tǒng)是面向人工智能問題求解的信息處理、管理、存儲系統(tǒng)，實際上可以看作是具有某種推理功能的復合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是將代表事實的數(shù)據(jù)和代表抽象的知識結合起來，把常規(guī)數(shù)據(jù)處理能力與基于知識的處理能力結合起來形成的廣義的知識庫系統(tǒng)。廣義知識庫系統(tǒng)10廣義知識庫包括產(chǎn)品設計過程中涉及到的所有知識，根據(jù)知識來源途徑和利用方式，分為深層知識和淺層知識。廣義知識庫系統(tǒng)11知識庫與CAD集成工程設計通常是一個與幾何相關的過程，基于KBE的設計最終要將需要的設計方案反映在實體建模上，將三維CAD實體建模技術與知識庫集成是實現(xiàn)快速設計、技術創(chuàng)新的前提。12Fan,I.S.&Bermell-Garcia,P.InternationalStandardDevelopmentforKnowledgeBasedEngineeringServicesforProductLifecycleManagement.

ConcurrentEngineering-ResearchandApplications

16,271-277,doi:10.1177/1063293x08100027(2008).Johansson,J.in2008ASMEInternationalDesignEngineeringTechnicalConferencesandComputersandInformationinEngineeringConference,DETC2008,August3,2008-August6,2008.191-200(ASME).郭濤,楊化林&童水光.基于kbe的產(chǎn)品設計中廣義知識庫創(chuàng)建研究.制造業(yè)自動化(2006).4于德江,杜平安&岳萍.基于kbe的智能cad方法研究.機械設計與制造(2007).參考文獻13TheEndThankyou14基于知識工程的CATIA

參數(shù)化設計主講人：王志坤學號：10722053基于知識工程的CATIA參數(shù)化設計傳統(tǒng)與結合KBE對比1參數(shù)化設計原理2CATIAV5知識工程3KBE結合CATIA參數(shù)化思想4基于KBE車身總體布局設計51、傳統(tǒng)CAD設計與結合KBE設計的對比

1.1、傳統(tǒng)CAD設計的缺陷

用CAD/CAM軟件中純幾何的信息無法很好地反映工程實際。包括設計活動在內的問題求解大致可分為兩類工作:第一類是基于數(shù)學模型和數(shù)值處理的計算型工作;第二類是基于符號性知識模型和符號處理的推理型工作。傳統(tǒng)CAD技術在數(shù)值計算和圖形繪制上擴展了人的能力，可以比較圓滿地完成第一類工作，但卻往往難以勝任第二類工作。產(chǎn)品設計是人的創(chuàng)造能力與環(huán)境條件交互作用的物化過程，是一種智能行為，通常需要設計人員分析推理，運籌決策和綜合評價，才能取得合理的結果。1、傳統(tǒng)CAD設計與結合KBE設計的對比

1.2、設計策略的區(qū)別：傳統(tǒng)的CAD設計策略是，首先制定設計任務與設計流程，明確輸入規(guī)范，功能約束條件，設計目標。然后根據(jù)設計組人員的知識經(jīng)驗和一些領域標準法規(guī)，進行初步設計。一旦一個初始的設計方案生成后，就進行CAE分析(如強度剛度分析，空氣動力特性分析，安全性分析等)，然后根據(jù)校核結果對初始設計方案作出相應修改，循環(huán)反復，直到得出一個滿意的設計方案，最后出二維圖和設計文檔。1、傳統(tǒng)CAD設計與結合KBE設計的對比

1.2、設計策略的區(qū)別：輸入條件校核結果重復性易出錯低效率應用一些其它設計知識校核分析校核修改1、傳統(tǒng)CAD設計與結合KBE設計的對比

1.2、設計策略的區(qū)別：

KBE的應用1.使得設計過程向有效的自動化設計邁出了一大步，降低了設計迭代次數(shù)，縮短了設計周期，尤其是設計引導時間。2.使得CAD設計融入了領域專家的知識與經(jīng)驗，在不需要人工參與或者很少參與的情況下，能快速、自動地根據(jù)用戶的要求改變或產(chǎn)生新的設計方案，提高了設計品質。3.KBE使得在設計早期就能檢查設計方案對十制造性、工藝性、成本等要求的可行性，便十并行工程的實現(xiàn)，從而降低了設計成本。2、參數(shù)化設計原理定義：設計對象模型的尺寸用變量及其關系表示，不需要確定具體數(shù)值。參數(shù)約束幾何圖形的結構尺寸和零部件的特征。優(yōu)點：利用參數(shù)化設計手段開發(fā)的專用產(chǎn)品設計系統(tǒng)不僅可以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高設計速度，減少信息存儲量，并且有利于進行產(chǎn)品系列化設計。傳統(tǒng)CAD設計與結合KBE設計的對比3、CATIAV5知識工程主要體現(xiàn)為：知識工程顧問KWA知識工程專家KWE產(chǎn)品知識模板PKT業(yè)務流程知識模板BKT產(chǎn)品工程優(yōu)化PEO產(chǎn)品功能定義PFD產(chǎn)品功能優(yōu)化PFO一系列智能化軟件模塊3.1、CATIAV5知識工程介紹3.1、CATIAV5知識工程介紹

“知識”的表示參數(shù)parameters公式formulas規(guī)則rules檢查check報告reports設計表designtable應變reactions創(chuàng)成式腳本generativescripts多種形式表示3.1、CATIAV5知識工程介紹模塊表示方法一些處理轉化產(chǎn)品設計模板

3.2、CATIAV5知識工程模塊功能3.2.1、KWA知識顧問CATIAV5知識顧問模塊通過公式formula、規(guī)則rule、檢查check、驅動參數(shù)parameter、關系relations實現(xiàn)知識驅動產(chǎn)品參數(shù)化建模。設計完成后可在特征樹的參數(shù)中或產(chǎn)品知識表中修改變量值，實現(xiàn)包含尺寸和特征修改的參數(shù)化設計目標。利用知識顧問模塊，進行參數(shù)定義，可以在特征樹上顯示參數(shù)值或顯示公式。3.2、CATIAV5知識工程模塊功能3.2.2、KWE知識工程專家提供了檢測規(guī)則、規(guī)則導入、全局分析檢測、客戶化檢測報表、專家語言系統(tǒng)、規(guī)則編輯器、超限特征高亮以及對象條件庫等功能。3.2、CATIAV5知識工程模塊功能3.2.3、GenerativeKnowledge(創(chuàng)成式知識)

CATIA創(chuàng)成式知識給你一個簡單的方法去描述創(chuàng)建文檔的數(shù)據(jù)并在腳本文件(scriptfile)中保存這些數(shù)據(jù)以便重用。這里是使用創(chuàng)成式腳本的的好處:（1）腳本代碼尺寸較?。唬?）它的語法容易掌握；（3）在CATIA中它執(zhí)行快速；（4）它允許你在專家規(guī)則(expertrules)中添加智能信息并檢查文檔，且在文件中保存整個數(shù)據(jù)，而且它通過導入的功能可以完全兼容外部文檔。在一個腳本中，外部文檔的特征也可以用來參考和使用。當然通過腳本生成的文檔可以被交互式修改。3.2、CATIAV5知識工程模塊功能3.2.4、ProductEngineeringOptimizer(知識工程優(yōu)化器)

通過捕捉優(yōu)化意圖，如成本、面積、時間等，使用戶可以按目標(最大化、最小化、目標值等)進行設計。該產(chǎn)品可以定義優(yōu)化對象和包括多學科方法的優(yōu)化手段。它提供了目標驅動的規(guī)則，并利用參數(shù)的變化和約束條件來得到設計的最佳結果。3.3、CATIAV5知識工程模塊應用現(xiàn)狀

利用CATIAV5知識工程建立標準件庫知識工程參數(shù)化建模4、基于CATIAV5知識工程的參數(shù)化設計基本思想

以往的CAD系統(tǒng)盡管能實現(xiàn)參數(shù)化設計，但功能不夠強大，使參數(shù)化設計不能得到充分體現(xiàn)。產(chǎn)品設計過程中，把有關產(chǎn)品設計的所有信息集合起來。設計標準，尺寸關聯(lián)，尺寸約束，特征約束等，組成一個產(chǎn)品設計的知識庫，檢驗的知識庫。將這些知識融入到CAD中，用來指導，檢查設計。設計人員可以將好的設計經(jīng)驗，設計方法等寫入知識庫，這樣就能得到最佳設計。4、基于CATIAV5知識工程的參數(shù)化設計基本思想CATIAV5KBE參數(shù)化設計流程創(chuàng)建產(chǎn)品數(shù)學模型定義參數(shù)組定義公式定義規(guī)則定義檢查定義設計表與配置產(chǎn)品功能優(yōu)化5、基于KBE對汽車車身總布置設計工具5.1、汽車車身總布置設計工具指導思想：以人為本滿足駕駛員和乘員的乘坐舒適性、操縱性、行車安全性、視野性等要求。為了達到以上性能，SAE，ISO，GB等定義了汽車駕駛員的眼睛、頭部、肢體上一些與車身布置有關的人體特征點。當駕駛員以正常駕駛姿勢入座后，測取人體特征點，經(jīng)統(tǒng)計處理后，便可以得到各種百分位身材男女駕駛員的人體特征點分布圖形。這些圖形稱為車身內部布置設計工具。它們包括眼橢圓、人體模型、頭廓包絡線、手伸及界面等。如圖3-1所示。5、基于KBE對汽車車身總布置設計工具5.1、汽車車身總布置設計工具眼橢圓頭廓包絡線手伸及界面人體模型5、基于KBE對汽車車身總布置設計工具5.2、眼橢圓樣板庫的生成汽車駕駛員眼橢圓是汽車車身總布置的重要設計工具。它指不同身材的駕駛員按自己的意愿將座椅調整到適意位置，并以正常的駕駛姿勢入座后，他們的眼睛位置在車身坐標系中的統(tǒng)計分布圖形。由于統(tǒng)計分析圖形呈橢圓狀，因此被稱為駕駛員眼橢圓。駕駛員眼橢圓的確立為研究汽車視野性能提供了科學的視野原點基準。5、基于KBE對汽車車身總布置設計工具5.3、眼橢圓樣板庫的生成創(chuàng)建產(chǎn)品數(shù)學模型5、基于KBE對汽車車身總布置設計工具5.3、眼橢圓樣板庫的生成生成三維眼橢圓樣板庫參考文獻[1]YuDuonian,HanYingcun,WangJia,FengYan.CooperativeDesignonAutoBodyLayoutBasingonKBEinCATIAV5.9thInternationalConferenceonComputer-AidedIndustrialDesignandConceptualDesign:MulticulturalCreationandDesign-CAIDCD2008.2008:628-632.[2]王逸.基于CATIAV5知識工程建立車身總布置模板方法的研究.吉林大學碩士學位論文.2006.5.[3]謝哲川.基于CATIAV5知識工程的轎車車身設計.CAD/CAM與制造業(yè)信息化.2007,1:44-46.ThankYou!基于知識工程的產(chǎn)品創(chuàng)新設計主講人：李智學號：10722053基于知識工程的產(chǎn)品創(chuàng)新設計1關于知識2KBE、CAD/CAM及創(chuàng)新設計之間的關系3KBE技術在UG中的應用知識？什么是知識？知識是什么？知識知識分子知識就是力量知識經(jīng)濟知識的定義定義：知識就是概念之間的連結中科院計算機語言信息中心董振東教授：知識是一個系統(tǒng)，它揭示了概念與概念之間，以及概念的屬性與屬性之間的關系

知識與數(shù)據(jù)、信息的關系知識與數(shù)據(jù)、信息的關系HowdoIincorporatemylogotoaslidethatwillapplytoalltheotherslides?Onthe[View]menu,pointto[Master],andthenclick[SlideMaster]or[NotesMaster].Changeimagestotheoneyoulike,thenitwillapplytoalltheotherslides.

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