現(xiàn)代機械設計第四部分：計算機輔助設計

現(xiàn)代機械設計

第四部分：計算機輔助設計

胡潔

上海交通大學機械與動力工程學院

知識工程研究所

電話/p>

Email：hujie@

緒論

現(xiàn)代的產(chǎn)品設計

機械設計師協(xié)同

集成_

物理樣機

概念

一致性

建模與設計

設計驗證與測試

控制設計師

建模設計仿真

2

緒論

現(xiàn)代的計算機輔助設計

一人一

建模―設計—仿真?協(xié)同■集成

3

第五部分：集成篇

4

目錄

……??①信息集成

知識集成

/③’企業(yè)間集成

5

1.信息集成

PDM的基本概念

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)是一種幫助工程師和其他人員

管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)和產(chǎn)品研發(fā)過程的工具。PDM系統(tǒng)確保跟蹤

設計、制造所需的大量數(shù)據(jù)和信息，并由此支持和維護產(chǎn)

品。

6

1.信息集成

PDM的基本概念

從軟件來看，PDM是一個介于基礎信息結構軟件和應

用軟件之間的一種框架軟件系統(tǒng)。

7

1.信息集成

PDM與信息集成

PDM在企業(yè)的信息集成過程中可以說是起到了一個集

成“框架(framework)”的作用，各種應用程序諸如

CAD/CAM/CAE,EDA,OA,CAPP,MRP等，將通過

各種各樣的方式，如應用接口、開發(fā)(封裝)等，直接作

為一個個“對象(object)”被集成起來，使得分布在企業(yè)各

個地方、各個應用中使用的所有產(chǎn)品數(shù)據(jù)得以高度集成、

協(xié)調、共享，所有產(chǎn)品研發(fā)過程得以高度優(yōu)化或重組。

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1.信息集成

PDM與信息集成

1、PDM與CAD系統(tǒng)的集成

PDM采用封裝、接口等方法與CAD及其他應用系統(tǒng)集

成。封裝提供了從一種應用轉到另一種應用的功能，PDM

對可用命令行驅動的應用以封裝方式集成，做到即插即用

oPDM能夠識別應用文件，并能對應用系統(tǒng)發(fā)出指令，但

PDM并不管理文件內部的數(shù)據(jù)。

9

1.信息集成

PDM與信息集成

1、PDM與CAD系統(tǒng)的集成

接口是比封裝更加緊密的集成，自動化程度更高。

PDM通過接口實現(xiàn)了與CAD的完全集成。PDM不僅管理

由CAD生成的工程圖圖形文件，而且實現(xiàn)與工程圖相關的

管理信息的全自動雙向交換，PDM和CAD能自動交換數(shù)據(jù)

及文檔的管理信息，使得“同樣的數(shù)據(jù)只需輸入一次”，不

僅提高了工作效率，而且保證了產(chǎn)品數(shù)據(jù)的一致性。

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1.信息集成

PDM與信息集成

2、PDM與CAD/CAM的集成

PDM系統(tǒng)可利用以下方式進行工具的集成：

1)使用DDE(dynamicdataexchange)接口標準。一

般的工具都有Open(filename)函數(shù)可用來打開一個文檔

O并非所有工具都支持此方式，但DDE操作可實現(xiàn)眾多的

特殊功能。

2)使用命令行參數(shù)。例如，命令行notepad.exea.txt

將用記事本打開文件此方式僅僅能實現(xiàn)打開文檔的

功能，但一般的工具都支持此方式。

1.信息集成

PDM與信息集成

2、PDM與CAD/CAM的集成

3)使用OLE/COM(objectlink&embed/common

objectmodule)。這是Windows的一個標準，它是DDE的

一個改進版本。用此方式可將工具嵌入PDM系統(tǒng)，但是，

只有有限的工具提供OLE/COM接口。

4)定制集成。有特殊處理要求的一些軟件往往采用專

門定制的方式予以集成。

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1.信息集成

PDM與信息集成

3、PDM與CAPP的集成

CAPP進行工藝設計時，將產(chǎn)生大量的工藝數(shù)據(jù)（工

藝簡圖、工具圖、過程卡、工裝清單、技術標準、操作規(guī)

程、NC程序等），這些數(shù)據(jù)都是PDM所管理的文檔。

PDM利用文檔管理功能為CAPP管理工藝數(shù)據(jù)，提供

對工藝數(shù)據(jù)的存儲、檢索、版本控制等功能。在過程卡、

工裝清單編輯器中、提供鼠標右鍵菜單便可方便地從PDM

中調出編輯器的表格項中的工藝數(shù)據(jù)。

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1.信息集成

PDM與信息集成

4、PDM與MIS的集成

PDM與MIS(managementinformationsystem,MIS)

的集成主要表現(xiàn)在產(chǎn)品結構的共享上，因而它們采用的是

數(shù)據(jù)集成模式。在PDM系統(tǒng)中創(chuàng)建和維護產(chǎn)品結構，在

MIS系統(tǒng)讀取產(chǎn)品結構信息。

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1.信息集成

PDM與信息集成

5、PDM與MRPII的集成

制造資源計戈U(manufacturingresourceplanning,

MRPII)是指以物料需求計劃(materialrequirement

planning,MRP)為核心的閉環(huán)生產(chǎn)計劃與控制系統(tǒng)。

MRPII有MRP、生產(chǎn)計劃大綱、主生產(chǎn)計劃、物料清單、

庫存管理、能力需求計劃和車間作業(yè)計劃等構成。

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1.信息集成

PDM與信息集成

5、PDM與ERP的集成

ERP是指產(chǎn)品全生命周期中各環(huán)節(jié)（包括生產(chǎn)、采購

、財務、銷售和設計等在內）資源的控制和管理。而PDM

是管理所有與產(chǎn)品相關的信息和過程的技術。PDM起初是

面向設計部門的，其傳統(tǒng)用戶是工程設計人員；但隨其本

身的不斷發(fā)展，如今，企業(yè)級的PDM已經(jīng)擴展到管理，包

括制造、銷售、市場開發(fā)、采購、運輸和財務等各領域在

內的信息。由于PDM和ERP的數(shù)據(jù)和功能的大量重復，

PDM和ERP兩系統(tǒng)間的集成已勢在必行。

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1.信息集成

PDM與信息集成

5、PDM與ERP的集成

實現(xiàn)PDM和ERP集成有多種途徑：1)用PDM來管理

信息，以ERP來提供支持；2)每一系統(tǒng)各控制一部分特定

的產(chǎn)品信息，二者實現(xiàn)雙向同步數(shù)據(jù)流動；3)ERP管理信

息，PDM為工程設計提供支持；4)ERP實現(xiàn)全部功能，

PDM功能通過ERP功能擴展得到。

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1.信息集成

PDM與信息集成

5、PDM與ERP的集成

例如，對于一些工程項目驅動，面向設計的公司來說

,它需要與CAD/CAM的緊密集成和由第一流的PDM系統(tǒng)

所支持的雙向數(shù)據(jù)傳輸能力，因此，可以選擇第一種方案

;而對于那些設計任務相對簡單，設計能力要求不是很高

的企業(yè)可以選擇第三或第四中方案。

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1.信息集成

PDM的基本功能

1、產(chǎn)品項目管理模式及體系結構

項目管理的主要功能包括：

1）項目的創(chuàng)建、修改、查詢、審批、統(tǒng)計等功能。

2）供項目人員組織機構定義和修改。

3）在項目人員組織結構的基礎上，實現(xiàn)人員角色指派及其

對產(chǎn)品數(shù)據(jù)操作權限的規(guī)定。

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1.信息集成

PDM的基本功能

2、企業(yè)級工作流程管理

工作流管理涉及到3R問題。即路由（route）、規(guī)則（

rule）和角色（role）。路由定義了對象及所定義的對象的

傳送路徑，其對象包括文檔、形式、事件、部件和消息等

O規(guī)則定義了信息如何路由和路由給誰，即工作流下一步

方向和如何處理異常情況。工作流中的工作任務定義了作

業(yè)的獨立功能，由操作用戶提供。

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1.信息集成

PDM的基本功能

3、工程圖檔管理及設計檢索

1）圖檔信息定義與編輯模塊。

為用戶提供圖檔信息的配置功能，并根據(jù)用戶定義的

信息項完成圖檔基本信息的錄入與編輯。

2）圖檔入庫與出庫模塊。

建立圖檔基本信息與圖檔文件的連接關系，實現(xiàn)圖檔

文件的批量入庫和交互入庫，并將指定的圖檔文件從數(shù)據(jù)

庫中釋放出來，傳送到用戶的客戶端進行操作。

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1.信息集成

PDM的基本功能

3、工程圖檔管理及設計檢索

3）圖檔瀏覽模塊。

可以瀏覽和顯示多種常見格式的文件，如DWG,DXF

格式的圖形文件，IGES標準格式的圖形文件，BMP,TIF

等格式的圖像文件，TXT,DOC格式的文本文件，STEP

文件及語音文檔等，并提供縮放和平移功能。

4）圖檔批注模塊。

為用戶提供快速、方便的批注功能，支持使用各種用

于批注的實體。

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1.信息集成

PDM的基本功能

4、產(chǎn)品配置與變更管理

1）產(chǎn)品結構定義與編輯模塊。

提供一種快速訪問和修改BOM表的方法，用戶可以定

義和修改自己的產(chǎn)品結構，并將產(chǎn)品結構存入數(shù)據(jù)庫中。

2）產(chǎn)品結構視圖管理。

針對產(chǎn)品設計中的不同批次或同一批次的不同階段（

如設計、工藝制造與組裝等），生成產(chǎn)品結構信息的不同

視圖，以滿足對同一產(chǎn)品的不同BOM描述需求。

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1.信息集成

PDM的基本功能

4、產(chǎn)品配置與變更管理

3）產(chǎn)品結構查詢與瀏覽。

為用戶提供多種條件查詢與瀏覽，并用直觀的圖視方

式顯示產(chǎn)品零部件之間的層次關系。

從產(chǎn)品的開發(fā)到原型的制造過程中，產(chǎn)品的各種配置

信息經(jīng)歷了多次的變化，結構的改變、信息的增加造成了

產(chǎn)品的各種版本。產(chǎn)品配置與變更管理對產(chǎn)品的版本數(shù)據(jù)

提供凍結、釋放、復制等操作。

1.信息集成

PDM的基本功能

5、與網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫的接口

1）應用請求代理層。

接受應用對象使用語言、命令等發(fā)出的請求，并將系

統(tǒng)的服務傳遞給應用對象，實現(xiàn)多個應用的協(xié)調工作。

2）系統(tǒng)對象配置接口。

可以使用用戶通過語言和交互方式定制產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

對象和用戶操作界面，為用戶提供一種靈活的系統(tǒng)使用方

法，以滿足不同用戶的需求。

3）應用對象識別。

識別應用對象的請求和數(shù)據(jù)，并根據(jù)識別結果作出相

應處理。

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1.信息集成

PDM的基本功能

5、與網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫的接口

4）OLE接口。

提供一種簡便的對應用系統(tǒng)的封裝方法，它通過文件

數(shù)據(jù)和OLE技術激活應用系統(tǒng)。

5）應用對象請求服務。

為用戶提供構造服務請求的接口。

6）應用激活服務。

根據(jù)請求定位對象，并將請求傳遞給相應的對象并激

活。

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1.信息集成

PDM的實施方法

1、PDM實施的特點

由于PDM系統(tǒng)軟件的特點，并不是一個買來的系統(tǒng)就

可以用，需要根據(jù)企業(yè)自身的特點開展復雜的應用實施工

作。引進PDM系統(tǒng)的目的是為企業(yè)提供一種管理產(chǎn)品數(shù)據(jù)

和有關過程的一體化解決方案。

商用化PDM軟件一般設計為由一個軟件框架結構和一

組工具構成，只有將企業(yè)實際的數(shù)據(jù)模型、組織模型、業(yè)

務模型建立在該框架之中才能發(fā)揮作用。這些工作需要結

合企業(yè)知識和專家經(jīng)驗。

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1.信息集成

PDM的實施方法

1、PDM實施的特點

企業(yè)所有的活動圍繞產(chǎn)品進行，而PDM建立的是一個

企業(yè)范圍的產(chǎn)品信息共享環(huán)境，將面對企業(yè)中不同領域和

不同層次的用戶，因此，提供良好的用戶界面和持續(xù)不斷

的用戶培訓是保證PDM應用成功的一個重要因素。

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1.信息集成

PDM的實施方法

1、PDM實施的特點

PDM要做到的絕不僅是為企業(yè)建立一個電子倉庫和將

業(yè)務流程自動化，它將在兩者的基礎上，為企業(yè)實現(xiàn)并行

工程和企業(yè)業(yè)務流程重組等新的管理哲理提供有力的支持

,而這些才是企業(yè)提高勞動生產(chǎn)率的關鍵因素。因此，

PDM具有潛在的改變企業(yè)文化的能力，它的實施需要企業(yè)

從上而下的變革，需要高層領導的決心和全體人員的積極

參與。

29

1.信息集成

PDM的實施方法

2、PDM實施的定義

所謂實施是泛指將企業(yè)正在使用的各種應用軟件及產(chǎn)

生數(shù)據(jù)文件通過應用接口、封裝以及集成的二次開發(fā)等多

種形式，納入到PDM框架體系中，并使與產(chǎn)品有關的整個

信息流在企業(yè)內（外）暢通無阻，得以共享，企業(yè)內部業(yè)

務過程的每個環(huán)節(jié)都能按輕重緩急得到有效的控制。

30

1.信息集成

PDM的實施方法

3、PDM實施的前提

1）企業(yè)對PDM確實有迫切需要，不是為了趕時髦。

2）企業(yè)高層領導對PDM的理解、指導和承諾，各級

部門管理人員對實施PDM的支持。

3）實施PDM的目標明確，并且擁有足夠的資金投入

O

4）企業(yè)應該有一定的現(xiàn)代化管理基礎和基本的軟硬

件設施。

31

1.信息集成

PDM的實施方法

4、PDM實施的主要內容和步驟

PDM實施的主要內容和步驟包括企業(yè)需求分析、

PDM軟件引進，通過客戶化開發(fā)將企業(yè)的人員組織、各

類資源、應用系統(tǒng)、業(yè)務過程等納入PDM系統(tǒng)環(huán)境中，

使企業(yè)各項工作可以在新的環(huán)境下更好地執(zhí)行。

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1.信息集成

PDM軟件產(chǎn)品

1、國外商用PDM產(chǎn)品——Windchill

美國PTC公司的WindchillPDM是包括產(chǎn)品和過程生

命周期循環(huán)管理在內的面向需求的解決方案。獨特的設計

使其適于管理復雜多樣、不斷變化的信息，尤其適用于世

界級的大型制造企業(yè)。

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1.信息集成

PDM軟件產(chǎn)品

1、國外商用PDM產(chǎn)品——Windchill

WindchillPDM作為生命周期應用系列軟件中的一員

,為產(chǎn)品生命周期中與產(chǎn)品結構和更改控制相關的信息管

理和通信提供完全的支持；WindchillPDM完全建立在以

Web為中心的、基于標準的、開放體系結構的Windchill基

礎框架的基礎之上。

34

1.信息集成

PDM軟件產(chǎn)品

1、國外商用PDM產(chǎn)品——Windchill

WindchillPDM由一系列易于使用的Web頁面組成，

并帶有商業(yè)Web瀏覽器提供的豐富的標準接口：Java

applet＞搜索引擎、URL、email＞上載/下載服務、與插

入模塊的集成、輔助軟件，以及超鏈接到供應商和合作伙

伴的數(shù)據(jù)庫并在其中搜索信息的功能等。

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1.信息集成

PDM軟件產(chǎn)品

2、國內商用PDM產(chǎn)品——TiPDM

TiPDM—-清軟英泰產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，能夠支

持企業(yè)產(chǎn)品整個生命周期內的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和集成。

產(chǎn)品演示

36

1.信息集成

PDM的應用領域

制造業(yè)一汽車、飛機、船舶、計算機、家電、移動

電話等；

工程項目一建筑、橋梁、高速公路；

工廠一鋼鐵廠、煉油廠、食品加工廠、制藥廠、

海洋平臺等；

基礎設施一機場、海港、鐵路運營系統(tǒng)、后勤倉儲；

公用事業(yè)一發(fā)電/電力設置、無線通訊、水/煤/氣

供應、有線電視網(wǎng)；

金融一銀行、證券交易及其它行業(yè)。

37

2.知識集成

基于知識的設計

基于知識的設計是使設計和制造知識計算機化，利用計

算機技術將設計和制造知識直觀化和形象化；通過網(wǎng)絡技術

和計算機技術將具有各種知識的人聯(lián)系起來，并支持他們協(xié)

同工作；利用計算機技術和模塊化技術進行知識整理、分類

和挖掘利用；通過系統(tǒng)集成技術，使各種單元技術得到很好

的集成，不僅局部最優(yōu)，而且全局最優(yōu)。

基于知識的設計包括：知識獲取、表達、轉移和利用。

38

2.知識集成

知識的獲取

,是將隱形知識轉換為顯形知識，由于隱形知識的存儲

形式不同，因此知識獲取的方法也不一樣。

1、存放在人們頭腦里的知識；

2、隱藏在知識庫和數(shù)據(jù)庫中的知識。

基于知識的設計很大程度上取決于知識的獲取程度。

大量的設計和制造知識存放在人的頭腦里，若要進行知識

共享，首先必須將這些知識盡可能地外化。另外，需要采

用強大的知識挖掘工具，從貯存的設計和制造知識中挖掘

出新的知識。

基于過去的知識，創(chuàng)造出新的知識，也是知識獲取的

方法。

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2.知識集成

知識的表達

知識表達的目的是使別人能夠快速掌握和利用知識，

使計算機能有效地利用知識。因此知識的表達是對知識的

重新整合，賦予知識新的結構和新的表示形式。將隱形知

識轉換為顯形知識，由于隱形知識的存儲形式不同，因此

知識獲取的方法也不一樣。知識的表達具有以下特點：

1、知識的模塊化；

2、知識的計算機化；

3、知識的虛擬化；

4、知識的標準化；

5、知識的特征化。

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2.知識集成

知識的轉移

知識表達的目的是使別人能夠快速掌握和利用知識，

使計算機能有效地利用知識。因此知識的表達是對知識的

重新整合，賦予知識新的結構和新的表示形式。將隱形知

識轉換為顯形知識，由于隱形知識的存儲形式不同，因此

知識獲取的方法也不一樣。知識的表達具有以下特點：

1、知識的模塊化；

2、知識的計算機化；

3、知識的虛擬化；

4、知識的標準化；

5、知識的特征化。

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2.知識集成

知識管理

知識管理旨在解決多學科并行協(xié)同設計中的知識共享

和再利用的問題，使各設計小組知道如何獲取知識、如何

傳遞這些知識、如何有效利用知識等。知識管理要在恰當

的時間，將正確的知識傳給正確的人，使他們采取最恰當

的行動，以避免重復錯誤和重復工作。

42

2.知識集成

知識管理

知識管理(KnowledgeManagement)是運用集體的智

慧提高企業(yè)的應變能力和創(chuàng)新能力，是為企業(yè)實現(xiàn)顯形知

識和隱形知識共享提供的新途徑。簡單地說，知識管理就

是企業(yè)對其所擁有的知識資源進行管理的過程。知識管理

的目標是通過識別、獲取、開發(fā)、分解、儲存和傳遞知識

，使每位員工在最大限度地貢獻出知識的同時，也能享用

他人的知識。

43

2.知識集成

知識的分類

知識可以分為編碼型知識和意會型知識。編碼型知識

是一種顯形的知識源泉，意會型知識是一種隱性的知識資

源。大量的知識屬于意會型知識，存在于人們的頭腦中。

企業(yè)的創(chuàng)新是意會型知識和編碼型知識的交互作用。

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2.知識集成

知識的管理的相關技術和工具

作為信息管理延伸的知識管理，是通過一系列信息技

術的提升來實現(xiàn)的，特別是網(wǎng)絡技術。行之有效的知識管

理系統(tǒng)是與網(wǎng)絡技術緊密聯(lián)系在一起的。常用的知識管理

的相關技術和工具有：知識獲取工具、知識倉庫、知識地

圖、數(shù)據(jù)挖掘技術和信息推送技術等。

45

2.知識集成

1、知識獲取工具

創(chuàng)新總是需要在前人的知識基礎上進行的，組織或個

人實現(xiàn)創(chuàng)新的第一步是要獲取大量的相關知識。搜索引擎

是最常用的知識獲取工具。

搜索引擎提供了知識的存放位置。最新的技術發(fā)展已

經(jīng)使網(wǎng)絡搜索引擎具有了初步的智能，它能夠根據(jù)用戶輸

入的關鍵字，實現(xiàn)模糊搜索，并且能夠根據(jù)用戶對各條搜

索結果的使用頻率，自動更新搜索結果。

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2.知識集成

2、知識倉庫

知識倉庫比數(shù)據(jù)庫更復雜，不僅存儲著知識的條目，

而且存儲著與之相關的事件、知識的使用記錄、來源線索

等等相關信息。

知識倉庫通常收集了各種經(jīng)驗、備選的技術方案以及

各種用于支持決策的知識。知識倉庫通過模式識別、優(yōu)化

算法和人工智能等方法，對成千上萬的信息、知識加以分

類，并提供決策支持。

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2.知識集成

3、知識地圖

知識地圖是用于幫助人們知道在哪里能夠找到知識的

知識管理工具，用于幫助企業(yè)員工高效率地尋找所需的資

源。知識地圖采用一種智能化的向導代理，通過分析使用

者的行為模式，智能化的引導檢索者找到目標信息。

對于顯形知識，知識地圖指明其在所存儲的知識倉庫

中的位置，并可快速將其檢索出來。

對于隱性知識，知識地圖指明具有某種隱形知識的專

家，通過知識地圖將知識和人聯(lián)系起來，幫助人們方便地

獲得地圖。

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2.知識集成

4、數(shù)據(jù)挖掘技術

數(shù)據(jù)挖掘，也可以稱為數(shù)據(jù)庫中的知識發(fā)現(xiàn)(

KnowledgeDiscoveryinDatabase,KDD),是從大量數(shù)

據(jù)中提取出可信、新穎、有效并能被人理解的模式的高級

處理過程。

數(shù)據(jù)挖掘運用選定的知識發(fā)現(xiàn)算法，從數(shù)據(jù)中提取出

用戶所需要的知識，這些知識可以用一種特定的方式表示

或使用一些常用的方式表示。

49

2.知識集成

4、數(shù)據(jù)挖掘技術

數(shù)據(jù)挖掘主要實現(xiàn)以下4種功能：

1、數(shù)據(jù)總結。其目的是對數(shù)據(jù)進行濃縮，給出它的緊

湊描述。數(shù)據(jù)挖掘主要關心從數(shù)據(jù)泛化的角度來討論數(shù)據(jù)

總結。數(shù)據(jù)泛化是一種不數(shù)據(jù)庫中的有關數(shù)據(jù)從低層次抽

象到高層次上的過程。

2、數(shù)據(jù)分類。其目的是學會一個分類函數(shù)或分類模型

（也稱作分類器），該模型能把數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)項映射到給

定類別中的某一個。

50

2.知識集成

4、數(shù)據(jù)挖掘技術

3、數(shù)據(jù)聚類。是把一組個體按照相似性歸成若干類別

,即“物以類聚”。它的目的是使屬于同一類別的個體之間

的距離盡可能地小，而不同類別的個體間的距離盡可能地

大。

4、關聯(lián)規(guī)則。關聯(lián)規(guī)則是形式如下的一種規(guī)則，“在

購買魚和老姜的顧客中，有80%的人同時也買了蔥”。用戶

在購買物品時，除了具有上述關聯(lián)規(guī)律，還有時間或序列

上的規(guī)律。

通過數(shù)據(jù)挖掘工具，企業(yè)可以在凌亂的數(shù)據(jù)中，找到

有用的知識。

51

2.知識集成

5、信息推送技術

信息推送技術是采用廣播的方式，通過內聯(lián)網(wǎng)/外聯(lián)網(wǎng)

將企業(yè)重要的新聞或知識主動地推送到使用者的面前。

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2.知識集成

知識集成方法

1、知識的模塊化

知識的模塊化是采用面向對象的技術，從知識共享和

集成的角度，將圍繞某一對象的全生命周期所需要的知識

集中在一起，并進行封裝。

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2.知識集成

知識集成方法

1、知識的模塊化

基于積木塊技術的CAD/CAPP/CAM一體化技術是一

種利用模塊化知識快速實現(xiàn)知識共享和集成的技術。其原

理是利用成組技術對產(chǎn)品、部件、零件乃至零件的結構要

素進行標準化、系列化和模塊化設計，得到各種可以組成

不同產(chǎn)品的基本模塊，同時編制各種模塊的工藝計劃和數(shù)

控程序，并進行相應的特征編碼。

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2.知識集成

知識集成方法

1、知識的模塊化

例如，德國西門子公司就是采用這種技術解決了工業(yè)

汽輪機的重要零件的CAD/CAPP/CAM一體化技術問題。

在一般情況下，用已有的積木塊元件便可以按照用戶的需

求組合出各種工業(yè)汽輪機產(chǎn)品，其中僅有5%的零部件需

要重新設計。在此基礎上可以比較容易地實現(xiàn)

CAD/CAPP/CAM一體化。

55

2.知識集成

知識集成方法

2、知識的特征化

知識描述的特征化可以看作是對在知識的全生命周期

中的本質內容的挖掘和描述，這種特征化的知識在不同環(huán)

節(jié)中的傳遞將是十分有效的。

56

2.知識集成

知識集成方法

2、知識的特征化

基于特征的幾何建模（簡稱特征模型）技術就是采用

知識描述的特征化來實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM一體化的。其

基本思想是：零件是由與具體加工方法相聯(lián)系的型面集組

成的，因為型面具有多種信息（幾何信息、制造工藝等）

,既包括實體模型的數(shù)據(jù)又具有加工工藝的數(shù)據(jù)，所以設

計人員在用型面特征進行產(chǎn)品設計時，可以很方便地將產(chǎn)

品設計信息傳遞到加工模型中。

57

2.知識集成

知識集成方法

2、知識的特征化

特征模型對零件的描述是建立在所有特征信息處理基

礎上的，不僅有幾何信息和拓撲信息，還有更高層次的零

件功能特征、工藝特征以及材料、公差、表面粗糙度及毛

坯、熱處理等方面的信息，從而可得到一種面向整個生產(chǎn)

過程的零件模型。

58

2.知識集成

知識集成方法

3、知識的標準化

要使不同的應用系統(tǒng)能夠相互交流和使用計算機化的

知識，其關鍵是標準化。所謂的標準化就是采用統(tǒng)一的規(guī)

范化的模型來描述數(shù)據(jù)、信息和知識。

2.知識集成

知識集成方法

3、知識的標準化

CAD/CAPP/CAM一體化的關鍵是建立面向產(chǎn)品生命

期的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型。國際標準化組織（ISO）第184委員

會（TC184）——自動化系統(tǒng)與集成——第4分技術委員

會（SC4）用12年的時間完成了STEP標準：“IS010303—

一產(chǎn)品數(shù)據(jù)的表達與交換”中的12個分號標準。

60

2.知識集成

知識集成方法

3、知識的標準化

STEP的目標是研究完整的產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)的交換技術

,最終實現(xiàn)在產(chǎn)品全生命周期內對產(chǎn)品數(shù)據(jù)進行完整一致

的描述和交換。產(chǎn)品數(shù)據(jù)是指覆蓋產(chǎn)品整個生命周期中各

個環(huán)節(jié)的應用而全面定義的所有數(shù)據(jù)，包括為進行設計、

分析、制造、測試、檢驗和維護而全面定義的零部件所需

要的幾何、拓撲、公差、關系、屬性和性能等數(shù)據(jù)，另外

還包括一些與處理有關的數(shù)據(jù)。

61

3.企業(yè)間集成

知識經(jīng)濟時代是一個合作至上的時代。面對全球化的

大市場競爭環(huán)境，面對日益細分復雜的個性化市場，面對

新知識和新技術層出不窮，任何一家企業(yè)都不可能在所有

業(yè)務上都成為佼佼者。企業(yè)只有通過協(xié)同合作才能充分利

用相互的資源優(yōu)勢，在最短的時間內將最新的產(chǎn)品推向市

場。

62

3.企業(yè)間集成

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

1、三種類型的進化

詹姆斯把將產(chǎn)品或服務的進化稱作是一級進化，將過

程的進化稱作是二級進化，而企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的進化是三級

進化。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

1、三種類型的進化

第一級進化是產(chǎn)品創(chuàng)新，即在一個已確定的企業(yè)和過

程中進行產(chǎn)品創(chuàng)新，改進產(chǎn)品和服務。這可以看作是一種

產(chǎn)品知識的進化。

64

3.企業(yè)間集成

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

1、三種類型的進化

第二級進化是過程創(chuàng)新，即進行工藝創(chuàng)新和營銷創(chuàng)新

等，改進過程和方法，選擇和加強制造優(yōu)質產(chǎn)品和提供優(yōu)

質服務的方法。這是一種知識學習、產(chǎn)生和傳遞過程的進

化。

65

3.企業(yè)間集成

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

1、三種類型的進化

第三級進化與企業(yè)外部因素有關，是領先企業(yè)快速進

化其所在的企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，以便能從中獲益。第三級進化

也可稱為企業(yè)合作進化。企業(yè)合作進化是一種知識共享、

交流和互補系統(tǒng)的進化。

66

3.企業(yè)間集成

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

2、企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的定義

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個由企業(yè)之間、企業(yè)與環(huán)境之間相

互作用、相互影響而形成的社會。隨著一個個封閉市場的

開放、國際貿易集團力量的加強，全球制造業(yè)的集成已成

為不可避免的趨勢。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

1、根據(jù)自己的特長，進行優(yōu)勢互補，組成更強的企

業(yè)群體，如利益共同體；

2、在企業(yè)中只保留極有限的核心活動，其余功能外

包給其它企業(yè)，如模塊化企業(yè)；

3、將各種不同類型的企業(yè)和研究單位集中在一起，

利用地理上相互接近的優(yōu)勢，形成區(qū)域性創(chuàng)新網(wǎng)絡；

4、通過包括零件制造商、加工企業(yè)和用戶代表在內

的廣義集成產(chǎn)品團隊、形成知識聯(lián)盟，共同學習、創(chuàng)造和

共享知識。

68

3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

1、利益共同體

利益共同體是將產(chǎn)品從產(chǎn)到銷的每一個環(huán)節(jié)，都由世

界上完成該環(huán)節(jié)最專業(yè)化、最具經(jīng)濟效益的廠商來完成。

利益共同體的基本特征是：

1、參加的企業(yè)具有相對獨立、平等的地位；

2、它們是為各自的利益而結合的。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

1、利益共同體

利益共同體的組織形式可分為戰(zhàn)略聯(lián)盟和共生企業(yè)。

①戰(zhàn)略聯(lián)盟

戰(zhàn)略聯(lián)盟是指企業(yè)之間為了實現(xiàn)一定的戰(zhàn)略目的，在

一定時期內進行的合作安排。組成戰(zhàn)略聯(lián)盟的企業(yè)往往擁

有不同的關鍵技術和資源，而彼此的市場又有一定程度的

區(qū)別和間隔。它們?yōu)榱吮舜说睦?，相互交換資源形成一

種能更多地獲取潛在利潤的組合，可以降低交易成本和增

加利潤，創(chuàng)造競爭優(yōu)勢。企業(yè)在聯(lián)盟中可以相互學習，形

成新的知識和技能。

70

3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

1、利益共同體

①戰(zhàn)略聯(lián)盟

例如，美國康柏（Compaq）公司為了迅速攻占微機

市場，一開始就與知名的微軟和DEC公司結成技術戰(zhàn)略聯(lián)

盟，大量采用成熟技術，集中力量開發(fā)新產(chǎn)品和建立營銷

網(wǎng)絡。在提高產(chǎn)品質量的基礎上，康柏率先提出保用三年

,加上價格的競爭優(yōu)勢，贏得了用戶的喜愛，迅速占領了

微機市場，成為全球名牌產(chǎn)品。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

1、利益共同體

②共生企業(yè)

共生企業(yè)是指幾家企業(yè)對共同需要，但出于技術保密

或成本考慮而不愿外包的部分，共同出資建立的專業(yè)化的

廠家，其目的在于共同投資、共享收益、共同開發(fā)、共享

技術、分擔風險。共生企業(yè)可采用較先進的技術，提高產(chǎn)

品質量，降低成本。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

2、模塊化企業(yè)

模塊化企業(yè)(ModularCorporation)除了保留極有

限的核心活動外，其余功能如零件加工、財會、后勤，甚

至人員培訓等，都可以外包，因此有很大的彈性，結構上

也很簡單。模塊化企業(yè)的核心活動集中在企業(yè)最擅長的或

表現(xiàn)最好的領域。在這個基礎上，模塊化企業(yè)再精選和細

選各種各樣的外包商。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

2、模塊化企業(yè)

模塊化企業(yè)擁有兩項競爭優(yōu)勢：

①單位成本及投資較低，新產(chǎn)品開發(fā)時間大幅度縮短;

②有限資源可以集中用于已建立優(yōu)勢的領域。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

3、區(qū)域性創(chuàng)新網(wǎng)絡

80年代后期，國外在研究意大利東北部的企業(yè)生態(tài)系

統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)內企業(yè)之間，企業(yè)和原料供應商、用戶和

競爭者之間，存在穩(wěn)定的合作關系。這些企業(yè)都是獨立的

,通過一些中間性的服務機構，使小企業(yè)組成面向創(chuàng)新的

生態(tài)系統(tǒng)，從而促進技術創(chuàng)新和經(jīng)濟發(fā)展。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

3、區(qū)域性創(chuàng)新網(wǎng)絡

1994年一項對美國硅谷高技術綜合體的研究表明，硅

谷之所以能夠憑借不斷的技術創(chuàng)新而一次次爭取主動，長

勝不敗，是因為它具有不同于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)組織的靈活開放的

區(qū)域性企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。面向創(chuàng)新的企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是既競爭

又合作的小企業(yè)的綜合體。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)間集成和合作的模式

4、知識聯(lián)盟

知識聯(lián)盟（或稱知識鏈）的主要特征如下：

①學習、創(chuàng)造和共享知識是知識聯(lián)盟的主要目標。

如柯達和富士的聯(lián)盟；

②知識聯(lián)盟比供應鏈要更緊密，有更深遠的戰(zhàn)略意

義；

③參與知識聯(lián)盟的單位可以非常廣泛，如企業(yè)、大

學、科研單位等。并且可以為各種目的而結成知識聯(lián)盟；

④建立廣義集成產(chǎn)品團隊。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)文化

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)文化對于企業(yè)合作進化非常重要。企業(yè)

生態(tài)系統(tǒng)文化強調合作、互惠互利和共同進化，強調合作

式競爭，強調優(yōu)勢互補的超系統(tǒng)綜合。

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3.企業(yè)間集成

企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)文化

1、從對立關系到合作伙伴

合作伙伴的理念要將過去的買賣雙方的對立關系變成

以用戶為中心的合作伙伴關系。

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