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為實(shí)現閥門(mén)產(chǎn)品的快速設計，構建與產(chǎn)品設計相關(guān)的知識庫，為閥門(mén)產(chǎn)品的計算機輔助設計提供知識支持。本文根據閥門(mén)產(chǎn)品設計知識的特點(diǎn)，提出了分模塊存儲的知識組織策略，并給出了相應的知識表示方法，重點(diǎn)探討了閥門(mén)產(chǎn)品實(shí)例的面向對象與框架相結合的知識表示。結合相應的知識表示方法，以關(guān)系型數據庫為支撐平臺進(jìn)行了知識庫設計，將相關(guān)知識映射．為對應的數據表，并通過(guò)關(guān)系建立了各知識實(shí)體間的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞：知識表示；閥門(mén)產(chǎn)品設計；知識庫設計

閥門(mén)作為一類(lèi)通用機械產(chǎn)品，其產(chǎn)品設計除應遵循相關(guān)的設計標準和設計準則外，還有大量的經(jīng)驗性、事實(shí)性知識，屬于典型的強經(jīng)驗、弱理論領(lǐng)域，運用成熟的數據庫技術(shù)，將閥門(mén)設計相關(guān)的知識和經(jīng)驗進(jìn)行總結，建立閥門(mén)產(chǎn)品設計知識庫，可實(shí)現閥門(mén)設計經(jīng)驗的規范化存儲，并為閥門(mén)產(chǎn)品的計算機輔助設計提供所需要的知識和數據，實(shí)現閥門(mén)產(chǎn)品的快速設計，提高設計效率和設計質(zhì)量。

1 閥門(mén)產(chǎn)品設計知識的特點(diǎn)

閥門(mén)產(chǎn)品應用廣泛，種類(lèi)繁多，不同種類(lèi)的閥門(mén)產(chǎn)品在結構特點(diǎn)、設計流程中存在較大差異，因此，在閥門(mén)產(chǎn)品設計中，既有共性知識，如產(chǎn)品設計一般應遵循國家標準的公稱(chēng)通徑和公稱(chēng)壓力系列，設計時(shí)必須考慮設計溫度和工作介質(zhì)的要求等。同時(shí)，不同種類(lèi)的閥門(mén)的具體結構、設計流程、產(chǎn)品系列化程度、設計計算項目及針對某類(lèi)閥門(mén)的特定設計經(jīng)驗等均有所不同。對于這些大量、復雜的知識，如何能夠將其轉換為計算機易于接受和處理的形式，是構建閥門(mén)產(chǎn)品設計知識庫的關(guān)鍵問(wèn)題。

2 知識表示的一般方法

采用什么形式表示知識，使計算機能對之進(jìn)行處理，是知識庫系統首先要解決的關(guān)鍵。所謂知識表示是為描述物體或現象所作的一組約定，是將知識轉換為能為計算機接受和易于處理的一種表現形式。這種表現形式可以看作是一種描述知識的數據結構。對知識進(jìn)行表示就是把知識表示成易于計算機存儲和利用的某種數據結構。能否合理地表示和組織知識是關(guān)系到知識庫構建是否合理及其運行效率的關(guān)鍵。

目前與機械設計相關(guān)的人工智能系統經(jīng)常使用的知識表示方法有產(chǎn)生式規則表示、框架表示、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò )表示、謂詞邏輯表示、面向對象的知識表示和基于本體的知識表示等。在進(jìn)行知識庫的構建時(shí)，采用哪種或哪些知識表示方法，應取決于知識本身的結構特點(diǎn)和知識組織的策略。

3 知識的組織策略和表示方法

3.1 知識的組織策略

針對閥門(mén)產(chǎn)品設計知識的特點(diǎn)，在知識庫中對知識進(jìn)行模塊劃分。將標準化參數系列、閥門(mén)常用材料等各類(lèi)閥門(mén)設計中均會(huì )涉及的知識劃歸通用設計知識模塊；將典型結構等針對特定種類(lèi)閥門(mén)產(chǎn)品的設計知識劃歸專(zhuān)用設計知識模塊，并分類(lèi)存儲。產(chǎn)品實(shí)例知識結構層次復雜，知識表現形式多樣，因此專(zhuān)門(mén)建立產(chǎn)品實(shí)例知識模塊對其進(jìn)行存儲。閥門(mén)產(chǎn)品設計知識庫中知識的模塊劃分和具體構成如圖 1 所示。

圖 1 閥門(mén)產(chǎn)品設計知識庫的模塊劃分

3.2 知識表示方法

針對不同模塊知識結構的特點(diǎn)，可分別采用與其相適應的知識表示方法。

（1）基于規則的知識表示通用設計知識模塊和專(zhuān)用設計知識模塊的知識結構較簡(jiǎn)單，一般可采用基于規則的知識表示方法。如，蝶閥密封結構的設計：if 偏心結構為雙偏心 & 公稱(chēng)通徑小于等于 600，then 選擇 Ⅱ 類(lèi)硬密封；盲板閥支耳設計：if 公稱(chēng)通徑小于等于 600，then 選擇組合結構。

（2）面向對象與框架相結合的知識表示

面向對象技術(shù)被認為是 20 世紀 9O 年代計算機科學(xué)領(lǐng)域的導向技術(shù)之一。從認識論的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，面向對象的思想比較符合人們的一般思維過(guò)程，因而很快就滲透到了計算機的多個(gè)領(lǐng)域，其中一個(gè)很有發(fā)展前景的分支就是面向對象的知識表示和方法。它能在不同層次表達知識，在高層次對象能封裝復雜的行為，而具體細節對該層知識又是透明的，還可以構造相關(guān)信息并把它們保持在一起，靈活性好，優(yōu)越性十分顯著(zhù)。

由于閥門(mén)產(chǎn)品本身所具有的類(lèi)層次結構，因此在對閥門(mén)產(chǎn)品實(shí)例的知識表示中，采用面向對象的知識表示方法非常恰當。首先建立閥門(mén)產(chǎn)品超類(lèi)，其屬性包含各類(lèi)閥門(mén)產(chǎn)品所共同擁有的屬性，如公稱(chēng)通徑、公稱(chēng)壓力、工作溫度、適用介質(zhì)、連接形式、驅動(dòng)方式等，向下可泛化為蝶閥、盲板閥等不同的閥門(mén)產(chǎn)品子類(lèi)，每個(gè)子類(lèi)均繼承超類(lèi)的相關(guān)屬性，并具有自己特有的某些屬性。閥門(mén)產(chǎn)品超類(lèi)/子類(lèi)層次結構如圖 2 所示。

圖 2 閥門(mén)產(chǎn)品的超類(lèi)/子類(lèi)層次

對某一個(gè)具體的閥門(mén)產(chǎn)品實(shí)例而言，其產(chǎn)品由主體結構和驅動(dòng)裝置兩大部分組成，主體結構又由若干個(gè)設計組件組成，每個(gè)設計組件又可能由不同的零件構成。產(chǎn)品實(shí)例的這種層次結構非常適合采用框架式知識表示，閥門(mén)產(chǎn)品實(shí)例的框架式知識結構如圖 3 所示。

圖 3 產(chǎn)品實(shí)例的框架式知識結構

因此，對閥門(mén)產(chǎn)品實(shí)例知識的表示，采用面向對象與框架表示相結合的知識表示方法。

4 知識庫設計

無(wú)論采用何種知識表示方法，知識庫的知識一般應最終轉化為能被所選用的數據庫管理系統所支持的數據模型。關(guān)系型數據庫結構簡(jiǎn)單、易于維護，是目前應用最為廣泛的數據庫管理系統。閥門(mén)產(chǎn)品設計知識庫以關(guān)系型數據庫管理系統為平臺，因此需將相應的知識表示轉化為關(guān)系模型，方可實(shí)現對知識的存儲和管理。

在關(guān)系型數據庫中，表是數據的基本存儲單位，無(wú)論采取何種知識表示方法，關(guān)系型數據庫中的知識最終都要存儲在一張張表中，表之間的關(guān)系通過(guò)鍵來(lái)定義。在閥門(mén)產(chǎn)品設計知識庫中，通用設計知識模塊和專(zhuān)用設計知識模塊的知識基本都屬于規則性知識，表之間的關(guān)聯(lián)簡(jiǎn)單，因此，可將每個(gè)知識點(diǎn)轉化為為一張表，條件子句和結論子句為相應的數據項．以條件子句作為主鍵，供查詢(xún)調用。

對采用面向對象與框架相結合方法表示的產(chǎn)品實(shí)例知識，首先建立閥門(mén)產(chǎn)品超類(lèi)表，并建立各類(lèi)閥門(mén)子類(lèi)表，各子類(lèi)表繼承超類(lèi)的屬性項，并添加其特有屬性項；在超類(lèi)表中，以鑒別器——閥門(mén)種類(lèi)項來(lái)標識閥門(mén)的具體種類(lèi)，子類(lèi)表依據閥門(mén)型號（主鍵）繼承超類(lèi)各屬性項的值。

對閥門(mén)實(shí)例信息的記錄，通過(guò)建立產(chǎn)品級信息表、閥門(mén)主體結構信息表、驅動(dòng)裝置信息表、各設計組件信息表和各零件信息表，利用主、外鍵建立關(guān)系的定義，實(shí)現對產(chǎn)品實(shí)例信息的全面、無(wú)冗余存儲。

5 結語(yǔ)

通過(guò)對閥門(mén)產(chǎn)品設計知識的分析，提出了分模塊存儲的知識組織策略。結合不同模塊知識的結構特點(diǎn)，給出了相適應的知識表示方法，重點(diǎn)探討了閥門(mén)產(chǎn)品實(shí)例的面向對象與框架相結合的知識表示方法。結合相應的知識表示方法，以關(guān)系型數據庫為支撐平臺構建知識庫，將相關(guān)知識映射為對應的數據表，并通過(guò)關(guān)系建立了各知識實(shí)體間的聯(lián)系。