1、知識驅動數字化產品開發發表時間：2008-9-19 HYPERLINK t _blank 屈福平 來源：e-works1、前言 知識工程- Knowledge Base Engineering是由美國Feigenbaum教授于1977年提出。早期主要用于專家系統及人工智能以提供知識獲取及基于知識的推理技術與方法。現今，具有知識處理能力的軟件系統已成為新一代專業軟件的重要指針。所謂知識工程其普遍的共識及定義為:以知識為處理對象，即用工程化的思考模式，并應用人工智能的原理、方法及技術以達成設計、建構及維護知識系統的一門科學。 知識工程的目的是在研究知識的基礎上，開發智能系統。因此，知識的獲取、知識

2、的表達及知識的運用便構成知識工程的三大要素。知識工程的研究主要內容包括:基礎理論的研究、實用技術的開發、知識型工具系統及智能機等相關課題的研究。其中，基礎理論的研究主要是研究基本的理論方法，包括知識的本質、知識的表達、推理、獲取及學習的方法等。實用技術的開發則主要研究解決建立知識系統過程中遇到的問題，包括實用知識的表達方法，建立知識獲取技術，實用知識推理方法、知識庫結構系統及知識系統體系結構等。建立知識型系統工具的主要目的是給系統的開發提供良好的運用工具，以提高系統研制的質量與縮短系統研制周期等。所以，知識系統能解決專家等級的問題，能快速的進行假設及搜索解答，即系統具有大量的基礎知識及一般問題

3、的求解能力，具自動推理的能力。 從制造業的技術來看，知識工程是一種基于知識的計算機應用系統，它著眼于自動的、導引式的方式幫助使用者進行產品的工程設計，包括產品的造型、分析、檢測、制造評估及工藝規劃等活動。并且可以捕捉及再利用與產品開發有關的優化設計制造方案知識與良好的設計經驗。它是與人工智能、協同設計、知識庫系統、幾何造型系統及信息技術進行有效整合的一項工程技術。 從本質看，知識工程的目的是知識重用，即將知識創造性的應用到一個工業產品的設計開發及生產制造過程中，充份利用各種實踐經驗、專家知識及其有關的訊息，產生以知識驅動為基礎的工程設計新思路。現今對知識的建立，基本上是應用所定義的計算機語言(

4、符號)來架構人類的各種概念及概念間的關系，每一種表示方式實際上是一種數據結構。 知識融合程序語言-Knowledge FusionSiemens PLM軟件公司的NX系統提供自定義開發且符合工程知識融合需要的知識融合程序語言，以有效描述及整合工程知識與幾何模型間的關系。 圖圖1.傳傳統KBBE系統統與NXX/KFF的區別別 知知識融合合程序語語言是高高級語言言，因而而可以用用比較淺淺顯的語語言文字字描述程程序的功功能與運運作方式式，可用用來表示示全新的的對象模模型。因因此該語語言為面面向對象象(Obbjecct oorieenteed)的的解釋性性(Innterrpreetedd)語言言，在知

5、知識融合合程序語語言中有有類(CClasss)及及對象(Objjectt)能夠夠進行多多重繼承承(Innherrentt)。類類是對象象的共同同特征的的抽象描描述，其其定義方方式如圖圖2所示示。 圖圖2.類類(Cllasss)的定定義 用用戶可以以方便的的應用此此程序語語言在產產品模型型中以規規則(RRulee)的型型式增加加工程知知識，圖圖3 則則是應用用規則控控制其知知識工程程的應用用程序案案例，而而此規則則為此語語言的基基本組件件，其直直斜螺齒齒輪及螺螺旋斜齒齒輪與加加工方法法的決定定是由工工程規則則決定，并并對具知知識的資資料庫進進行讀寫寫的動作作。 圖圖3.利利用規則則控制知知識工程

6、程的程序序案例另外，KFF程序中中允許用用戶以任任意順序序定義屬屬性，將將其視為為關鍵鍵詞，使使其可以以需求求驅動(Demmandd-drriveen)方式取取用。此此外，知知識融合合語言有有能力存存取NXX系統以以外的知知識資源源，如資資料庫及及電子試試算文件件等，且且有能力力結合其其它分析析及優化化軟件。KKBE系系統結構構是對象象導向的的結構，這這也使得得對象屬屬性具有有對象的的繼承性性。此一一結構具具有方便便儲存幾幾何尺寸寸及知識識推理的的表現形形式。此此外，NNX的規規則是用用于實現現過程的的表達式式，而面面向對象象的系統統與規則則的結合合，提供供用戶可可捕捉全全生命周周期知識識(L

7、iifeccyclle kknowwleddge)。 2、知知識管理理的過程程 近近幾年來來，KBBE技術術已經從從理論研研究轉向向實際應應用，各各主要的的PLMM廠商相相繼在推推出了不不同的制制造業領領域的KKDA(知識驅驅動自動動化-KKnowwleddge Driivenn Auutommatiion)解決方方案，比比如：SSiemmenss PLLM軟件件公司的的模具工工程向導導（Moold Wizzardd/Prrogrresssivee Diie WWizaard）、齒齒輪設計計向導(Geaar WWizaard)、汽車車工程向向導(VVichhiclle WWizaard),達索

8、索公司CCATIIA知識識工程專專家KWWE，PPTC公公司的專專家模架架系統EEMX等等，相信信大家利利用NXX系統在在日常工工程應用用中也有有體驗到到它對企企業的實實際應用用所帶來來的價值值，本文文主要圍圍繞Siiemeens PLMM軟件公公司的KKF技術術在玻璃璃制品及及模具領領域的智智能化應應用開發發展開敘敘述。 2.1 在在利用KKF進行行開發的的前期，首首先要對對NX/KF開開發及后后期管理理過程進進行規劃劃，同時時還要深深刻理解解其開發發目標。 圖圖4. KBEE前期開開發的理理解 圖5. KFF知識管管理的過過程 22.2 其次，在在程序設設計過程程中，可可參考NNX/KKF

9、針對對的主要要開發對對象以靈靈活的選選擇IDDE開發發工具的的組合(C+、MeenuSScriipt、UUISttyleer)，同同時還包包括NXX5版本本中的新新增功能能Knoowleedgee Fuusioon IICE，它它能更方方便的捕捕捉產品品的知識識規則以以及優化化KF程程序。 圖圖6. NX/KF主主要開發發對象NX提供的的MennuSccrippt和UUISttyleer兩個個模塊主主要用于于開發下下拉菜單單、應用用工具條條和人機機交互對對話框，實實現NXX二次開開發的應應用程序序界面化化。MeenuSScriipt是是UG/OPEEN的一一個重要要組成部部分，它它可以通通過編

10、輯輯純文本本的Meenu文文件（菜菜單腳本本文件，文文件的擴擴展名為為*.mmen）創創建或修修改NXX的主菜菜單及下下拉菜單單，而不不用編寫寫C語言言程序。在在腳本文文件中，相相應按鈕鈕的ACCTIOONS為為相應的的DFAA文件，腳腳本文件件的格式式如下： 圖77. 菜菜單與用用戶UII NNX/OOpenn UIIStyylerr是開發發NX對對話框的的可視化化工具，其其生成的的對話框框與NXX完全集集成，用用戶可以以方便、高高效地與與NX進進行交互互操作，該該工具的的使用避避免了復復雜的圖圖形用戶戶接口GGUI編編程，直直接將對對話框中中的基本本控件進進行組合合與布局局，可以以創建滿滿

11、足不同同功能需需求的NNX風格格對話框框 33、知識識管理的的挑戰與與方法 3.1在傳傳統的玻玻璃制品品及模具具設計開開發過程程中，通通常的制制作工藝藝流程如如下圖所所示： 1.制作木木制模型型-22.利用用測量工工具分層層測量主主要Seectiion輪輪廓數據據-33.根據據原始數數據利用用CADD工具逐逐一分層層繪制各各輪廓-4.利用分分層輪廓廓線編織織外形曲曲面-5.將將外形曲曲面轉換換為產品品及模具具實體并并進行后后續詳細細結構設設計-6.進進行產品品及模具具零部件件試制加加工-7.通通過測量量工具對對比分析析其偏差差(如果果偏差過過大再返返回3.進行修修改，從從而更新新其數字字樣機)

12、 應應用挑戰戰：從木木模的制制作- 數字字樣機的的采樣過過程中，主主要難度度在于CCAD輪輪廓繪制制過程（整整合數據據過大）,模具制制造商深深知，通通常在繪繪制和反反復修改改CRTT產品的的輪廓線線大約需需要5天天的時間間。而一一整套模模具的計計劃開發發時間僅僅為710天天，因此此為完成成這一指指標，大大多模具具廠商通通常選擇擇提前偷跑或超強強加班的的方式來來完成項項目,因因此后續續的設計計變更也也是意料料之中的的事, 而最關關鍵的其其模具質質量無法法保證，以以至無法法實現量量產。 圖圖8. 木模試試制Seectiion數數據測量量3.2 為為攻破上上述難關關，只能能采用各各個擊破破的方式式，

13、對于于開發過過程中面面臨的最最大挑戰戰（整合合數據過過大）需需要逆向向迭代大大量歷史史數據(如: 點坐標標-1557055個、圓圓弧-1103667條、直直線-114522條、相相切匹配配-29904對對)，最最終通過過對原始始Secctioon測量量數據的的分析，可可利用NNX/KKF中SSpreeadssheeet功能能將其特特征數據據導入(導入規規則如圖圖9所示示)KBBE系統統，通過過ODBBC分析析數據規規則最終終將其迭迭代為CClasss AA Suurfaace特特征參數數。 圖圖9. ODBBC-SSpreeadssheeet導入入規則 33.3 前期面面臨的主主要挑戰戰解決了

14、了(基于于Claass A SSurffacee的CRRT成型型面已成成功),但后處處理過程程中的大大量詳細細結構的的設計工工作也不不容忽視視, 如如果將產產品或模模具的詳詳細結構構部件并并在迭代代過程中中同時通通過KFF程序完完成,結結果顯然然不樂觀觀。 在在最后實實現的方方法是模模仿NXX中最佳佳的KDDA實踐踐經驗-WWizaard 方式,一步步步引導用用戶完最最終的復復雜結構構設計，如如下圖示示為結構構設計各各階段的的交互向向導界面面。 圖圖10. CRRT結構構設計向向導(PProccesss Wiizarrd) 生生成CRRT制品品與模具具成型面面數據逆逆向的KKF源程程序如下下示

15、(僅僅供參考考) # KFF源程序序頭 #! UG/KBEE 177.0 DeefCllasss: CConee (uug_bbasee_paart); (Nuumbeer PParaametter Moddifiiablle) anggle: ; .# ODBBC入口口 (導導入原始始*.eexceel數據據文件) (Strringg Paarammeteer MModiifiaablee) ddataa_fiile: ; # 對導導入的SSecttionn長/短短軸數據據進行分分析 (Liist Moddifiiablle) reaad_ddataa_seectiion: $a ugg_e

16、xxcell_oppen_:, reaad); $sheeet_inddexugg_exxcell_geet_wworkksheeet_inddex( $aa, Sheeet11); $bug_exccel_reaad_rrangge($a,$sheeet_inddex,-1,-1,-1,-1); ug_exccel_cloose_fille($a,FFalsse); $b; ; # 對導導入的PPathh對角軸軸數據進進行分析析 (Lisst MModiifiaablee) rreadd_daata_patth: $aa ug_exccel_opeen_:, rreadd); $ssheee

17、t_iindeexug_exccel_gett_woorkssheeet_iindeex( $a, SSheeet2); . ; # 按OODBCC 定義義的原則則對Seectiion長長/短軸軸數據進進行迭代代 (Lisst MModiifiaablee )rreadd_daata_secctioon_llistt: lloopp wiith $liine_nummberr iss ntth(44, rreadd_daata_secctioon:); Foor $i ffromm 0 to ($llinee_nuumbeer-22)*112 bby 112; . ; # 按ODDBC 定義的

18、的原則對對patth對角角軸數據據進行迭迭代 (LListt Moodiffiabble) reead_datta_ppathh_liist: looop witth $linne_nnumbber is nthh(4, rreadd_daata_patth:); Foor $i ffromm 0 to ($llinee_nuumbeer-22)*88 byy 8; . ; # 按Seectiion長長/短軸軸Currve特特征排列列數據 (Chiild Lisst) secctioon_llistt: CClasss, nthh(1, ntth(22,ntth(cchilld:iindeex

19、:,reaad_ddataa_seectiion_lisst:); . ; # 按PPathh對角軸軸Currve特特征排列列數據 (Chiild Lisst) patth_llistt: CClasss, nthh(1,nthh(2,nthh(chhildd:inndexx:,rreadd_daata_patth_llistt:); qquanntitty, lenngthh(reead_datta_ppathh_liist:); . ; . # 將Seectiion長長/短軸軸Currve逐逐一串聯聯 (Chhildd Liist) Jooin_secctioons: CClasss, ug_currve_joiin; QQuanntitty, ntth(11,la