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产品知识管理中若干关键问题的研究

作　者: 李刚
导　师: 宋福根
学　校: 东华大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 产品知识管理设计知识建模设计知识检索工艺决策知识管理故障诊断知识管理
分类号: TP182
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着工业化与信息化的融合,制造企业管理信息系统日益向智能化的方向发展,制造企业中知识管理的地位与作用日益显著。对于制造企业而言,产品的设计、制造、服务等全生命周期过程中的知识管理至关重要,对于企业的持续发展起着关键的作用。产品知识管理的重要性已经引起很多学者的关注,但国内目前绝大部分研究还停留在概念与理论框架方面,鲜有对产品知识管理系统应用理论方面的研究,极大地制约了知识管理在制造企业的应用实效。本文以制造企业的产品知识管理为主线,分别从设计知识、制造知识、服务知识等角度,对产品知识管理中的若干关键问题进行了深入研究。本文工作的主要内容分为如下几部分:1.产品设计知识建模重点研究了产品设计知识的建模过程以及产品设计知识的半自动化建模问题。综合了现有主要的本体论建模过程的方法,提出了一种改进的最小关联综合法本体建模过程方法,探索更为实用的本体建模过程。本文对于不同性质的产品设计知识采取不同的半自动化建模方法:对于半结构化、非结构化产品设计知识——Web文本,提出了本体学习技术,研究了本体学习中领域本体的创建与领域本体的分类问题,提出了领域本体的分类算法,并对算法的有效性进行了验证;为使用原有的公共语词对异构Web本体进行知识表示,本文提出了一个异构Web本体模式识别的算法;为解决本体语义的更新以及补充问题,本文提出了一种获取新语义关系的算法,及时有效更新领域本体模型。对于结构化产品设计本体的半自动化构建,本文提出了通过UML——本体映射方法,将这些信息系统开发中的UML半自动地转化为本体,以方便产品设计知识本体构建的思路;并研究了UML向OWL映射的语义连接机理,解决了UML向本体的半自动化建模问题,从而可以提高本体的构建效率,提高本体的复用和更新效率,并有助于普及本体的应用、扩充本体的研究队伍,加强企业信息系统的集成。2.产品设计知识检索讨论了目前常用的本体知识表示语言,提出了产品概念的知识表示方法;产品开发过程设计知识的表示方法;并研究了基于Prot(?)g(?)的产品设计知识库存储方法。提出了基于依存关系的语义标注方法,将半结构化、非结构化Web文本与领域本体知识库进行语义关联,并进行了实例验证。构建了基于Jena的设计知识检索引擎,本引擎采用了最新的SPARQL语言;而且应用于产品知识管理系统,具有一定的先进性。经过实例验证,此检索引擎具有直观性与简明性,实现了产品设计知识中的智能检索和推理。为实现知识检索过程中用户偏好的管理,提出了用户偏好库特征词条权重的扩展算法。实验表明,本算法的查全率与查准率与相关算法相比具有一定的优点。3.产品工艺决策知识管理研究当前国内工艺知识管理的研究多局限于具体的特征零件与机械产品,制约了产品制造知识管理理论与系统的应用推广。为克服工艺知识管理的局限性和对应用环境的依赖性,本文提出了具有普适性的通用工艺决策知识管理模型:构建统一的零件特征信息模型;利用抽象的更具一般性的“属性”或“对象”设计工艺规范知识库;并构建了普适性的通用工艺知识推理模型,有效地保证工艺知识管理系统的通用性和移植性。4.产品故障诊断知识管理研究在已报道的故障诊断专家系统中,大多数都是针对某一具体设备的专用专家系统,通用性不强。为了开发高效且适用性广的故障诊断知识推理模型,本文提出了基于神经网络的故障诊断知识推理模型;为克服全连接神经网络结构复杂、训练速度慢等缺点,提出非全连接神经网络(PCBP)的构建理论与相关算法,并通过实验进行了验证。5.产品知识管理系统的建设企业的知识管理系统的建设是产品知识管理得以顺利实施与应用的有效手段,综合本文设计知识建模、设计知识检索、工艺决策知识管理、故障诊断知识管理理论的研究成果,建立了产品知识管理系统软件原型,原型系统验证表明,本文关于产品知识管理中关键问题的研究成果是有效的。

全文目录

摘要  5-8
Abstract  8-15
第1章绪论  15-43
  1.1 课题背景  15-23
    1.1.1 产品知识管理的主要内容  17-19
    1.1.2 产品知识管理中的关键问题  19-22
    1.1.3 研究目的和研究意义  22-23
  1.2 理论综述  23-35
    1.2.1 知识管理的相关理论  23-27
    1.2.2 产品知识管理的研究现状及分析  27-35
    1.2.3 相关前沿课题  35
  1.3 本文工作  35-43
    1.3.1 主要研究内容  35-37
    1.3.2 技术路线与研究方法  37-38
    1.3.3 创新点  38-40
    1.3.4 本文内容安排  40-43
第2章研究框架  43-55
  2.1 设计知识管理  43-50
    2.1.1 基于本体的设计知识管理  44-49
    2.1.2 设计知识建模  49-50
    2.1.3 设计知识检索  50
  2.2 工艺决策知识管理  50-53
  2.3 故障诊断知识管理  53
  2.4 本章小结  53-55
第3章产品设计知识建模  55-85
  3.1 产品设计知识建模的研究内容  55-57
  3.2 产品设计知识的本体建模过程  57-62
    3.2.1 设计知识本体建模过程方法  57-60
    3.2.2 建模过程方法的改进——"最小关联综合法"  60-62
  3.3 设计知识中 Web 文本的半自动化建模  62-71
    3.3.1 基于本体学习的半自动化建模  63-68
    3.3.2 异构 Web 本体的模式识别  68-70
    3.3.3 基于互信息的本体语义更新算法  70-71
  3.4 设计知识中结构化知识的半自动化建模  71-83
    3.4.1 UML 元模型向本体元模型的映射  73-77
    3.4.2 UML 描述的本体向 OWL 本体的映射  77-83
  3.5 本章小结  83-85
第4章产品设计知识检索  85-134
  4.1 产品设计知识检索的研究内容  85-87
  4.2 基于本体的产品设计知识表示  87-99
    4.2.1 本体的知识表示语言  88-92
    4.2.2 产品概念的知识表示  92-93
    4.2.3 产品开发过程的设计知识表示  93-96
    4.2.4 基于 Protégé 产品设计知识库的构建  96-99
  4.3 知识资源的语义标注  99-114
    4.3.1 信息检索的智能化需求  100-104
    4.3.2 智能检索的基础——语义 Web  104-109
    4.3.3 基于依存关系的语义标注  109-114
  4.4 基于 Jena 的产品设计知识检索引擎构建  114-130
    4.4.1 基于本体的设计知识检索  114-116
    4.4.2 设计知识检索引擎构建工具的选择  116-120
    4.4.3 基于关系数据库的语义模型存储方法  120-123
    4.4.4 语义模型的知识推理  123-128
    4.4.5 基于 Jena 产品设计知识检索引擎的优点  128-130
  4.5 用户偏好库特征词条权重的扩展算法  130-133
  4.6 本章小结  133-134
第5章产品工艺决策知识管理  134-156
  5.1 普适性的工艺决策知识管理模型  135-136
  5.2 统一的零件特征信息模型构建  136-140
  5.3 通用的工艺规范知识库设计  140-147
    5.3.1 工艺规范知识库的构建方法  140-141
    5.3.2 工艺规范知识库的内容  141-147
  5.4 普适性的工艺规则知识推理  147-154
    5.4.1 产生式规则的语义表示方法  148-151
    5.4.2 工艺规则知识推理模型  151-154
  5.5 本章小结  154-156
第6章产品故障诊断知识管理  156-178
  6.1 故障诊断知识管理的神经网络技术  157-159
  6.2 基于 BP 神经网络的故障诊断知识管理  159-166
    6.2.1 故障诊断知识推理模型构建  159-160
    6.2.2 模型应用——潜油电泵故障诊断  160-166
  6.3 基于 PCBP 神经网络的故障诊断知识管理  166-176
    6.3.1 BP 神经网络的改进——PCBP 神经网络  166-172
    6.3.2 PCBP 神经网络的验证  172-175
    6.3.3 PCBP 神经网络的优点  175-176
  6.4 本章小结  176-178
第7章产品知识管理系统的建设  178-194
  7.1 系统建设内容的体系结构  178-179
  7.2 产品知识管理系统的开发  179-181
    7.2.1 设计知识管理子系统  179-180
    7.2.2 工艺决策知识管理子系统  180
    7.2.3 故障诊断知识管理子系统  180-181
  7.3 产品知识管理系统的应用  181-184
    7.3.1 企业知识管理的应用框架  181-183
    7.3.2 系统应用的管理制度约束  183-184
    7.3.3 系统应用效果  184
  7.4 基于创新的产品知识管理策略  184-193
  7.5 本章小结  193-194
结论  194-197
参考文献  197-215
攻读学位期间发表的学术论文  215-216
致谢  216

产品知识管理中若干关键问题的研究

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