機械設(shè)計專家系統(tǒng)開發(fā)工具的關(guān)鍵技術(shù)研究

沈元元+++韓燕

摘要：專家系統(tǒng)在多個領(lǐng)域有所應(yīng)用，隨著機械工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展，專家系統(tǒng)在機械設(shè)計中應(yīng)用也逐漸成熟起來。本文作者通過分析機械設(shè)計專家系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，對當(dāng)前重點的專家系統(tǒng)開發(fā)工具的關(guān)鍵技術(shù)進行研究。

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；專家系統(tǒng)；開發(fā)工具

中圖分類號：TP277 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

機械設(shè)計領(lǐng)域中專家系統(tǒng)的應(yīng)用在近幾年發(fā)展越來越快，逐漸成為機械設(shè)計不可缺少的一部分。機械設(shè)計專家系統(tǒng)開發(fā)工具是研究開發(fā)專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對其關(guān)鍵技術(shù)進行研究開發(fā)對專家系統(tǒng)的完善與創(chuàng)新具有重要意義。

1. 當(dāng)前機械設(shè)計專家系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

機械設(shè)計專家系統(tǒng)是應(yīng)用于機械領(lǐng)域的智能系統(tǒng)，近年來在機械設(shè)計專家系統(tǒng)的研究中已經(jīng)取得了階段性的成果，并且獲得了一定的經(jīng)濟效益。機械專家系統(tǒng)在機械設(shè)計領(lǐng)域中應(yīng)用非常重要，在專家系統(tǒng)研究過程中存在許多復(fù)雜而困難的問題，又因為機械設(shè)計領(lǐng)域存在較多綜合性和多變性的因素，所以，機械設(shè)計領(lǐng)域的專家系統(tǒng)研究是一項困難而艱巨的任務(wù)。為了減少專家系統(tǒng)軟件開發(fā)的時間，目前，研究人員主要針對一下四個方面進行研究探索：首先，增加專家系統(tǒng)的功能。為了適應(yīng)機械設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展，專家系統(tǒng)需要具備處理各類知識的功能，而當(dāng)前的專家系統(tǒng)一般是以產(chǎn)生式規(guī)則作為知識的表達形式，而這種表達難以滿足復(fù)雜多樣的知識類型，所以要為專家系統(tǒng)融入更多的知識，使其表達形式融為一體，增加其表達能力。其次，提高專家系統(tǒng)獲取知識的能力。專家系統(tǒng)通過獲取知識來將機械設(shè)計程序輸出到工具系統(tǒng)中，減少知識工程師的工作量，提高工作效率。再次，制定推理模型。專家系統(tǒng)的強大分析功能離不開推理模型的應(yīng)用，所以靈活的推理模型對專家系統(tǒng)來說非常重要。推理模型具有動態(tài)性，能夠?qū)ρ芯款I(lǐng)域未來發(fā)展進行推理。目前我國研究的是非單調(diào)邏輯、時態(tài)邏輯、約束邏輯、默認邏輯等都具有以上特點。最后，建立良好的圖形化人機接口。現(xiàn)在的大部分專家系統(tǒng)產(chǎn)品采用的是字符界面方式，缺少圖形、圖像、聲音等界面的支持，因此，在專家系統(tǒng)的升級研究中要融入多媒體功能，美化系統(tǒng)界面，使其更加直觀、方便。

2. MDEST分析與研究

MDEST是一個基于Windows操作系統(tǒng)的機械設(shè)計專家系統(tǒng)開發(fā)工具，其開發(fā)環(huán)境是VC++程序設(shè)計語言，是一種新型的，能夠體現(xiàn)項目管理特點的程序設(shè)計語言。該專家系統(tǒng)工具的構(gòu)造風(fēng)格一致，界面簡潔，由對話框進行基本構(gòu)造驅(qū)動，不需要任何的代碼就可以建立一個小型的專家系統(tǒng)。下面對其特點及適用范圍進行簡單介紹。

2.1 MDEST的特點

MDEST的特點有一下幾個方面：第一，適用于機械設(shè)計領(lǐng)域的專家系統(tǒng)構(gòu)造工具，適用于通用知識來進行語言構(gòu)造表達，具有該種語言的其他優(yōu)點。推理模型包括正向、反向推理以及不精確推理，推理機制簡單，效率較高，而且具有推理解釋的功能。第二，為過程設(shè)計語言提供程序接口，在專家系統(tǒng)構(gòu)造過程中不需要代碼程序就可進行編輯，能夠直接進行編譯，并形成可以執(zhí)行的文件，運行速率較高。第三，VC++程序語言編程，具有較好的擴充性，界面風(fēng)格簡單明了，操作簡便，方便學(xué)習(xí)和使用，還具有音頻在線幫助的功能，應(yīng)用較為廣泛。

2.2 MDEST適用范圍

MDEST專家系統(tǒng)工具適用于事實規(guī)則和產(chǎn)生式規(guī)則進行知識結(jié)構(gòu)描述的專家系統(tǒng)，例如：機械設(shè)計中的概念設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等。在機械設(shè)計中會遇到一定的難題，利用該系統(tǒng)工具能夠幫助解決機械設(shè)計中的部分難題。

3. ESDK分析與研究

ESDK專家系統(tǒng)開發(fā)工具適用于設(shè)計型專家系統(tǒng)的構(gòu)造，其程序設(shè)計采用C++語言，是一個開放的系統(tǒng)設(shè)計工具，能夠滿足用戶對ESDK的擴展，為專家系統(tǒng)與大型的數(shù)據(jù)庫提供信息交互的數(shù)據(jù)接口，進而將專家系統(tǒng)的推理結(jié)果轉(zhuǎn)化為設(shè)計結(jié)果，實現(xiàn)專家系統(tǒng)的完善。

3.1 ESDK結(jié)構(gòu)

ESDK專家系統(tǒng)工具結(jié)構(gòu)包括用戶界面、知識編譯器、推理機、解釋器等部分。用戶通過界面與推理機進行通信連接，進而完成各項任務(wù)。知識編譯器是專家系統(tǒng)的工作區(qū)，通過知識編譯器能夠?qū)χR庫中的知識進行整理，而且它還具有知識查找、管理及知識向?qū)У墓δ埽玫臑橹R管理進行服務(wù)。知識編譯器還負責(zé)對知識的編譯，將其文本格式轉(zhuǎn)化為二進制格式進行保存，保護專家系統(tǒng)的知識產(chǎn)權(quán)。知識編譯器能夠?qū)幾g的語言進行檢查，提示錯誤文本知識信息，保證知識表達的準確性。解釋器的作用是幫助用戶了解解決對策，其采用路徑跟著與預(yù)制文本共同分析的方法，對用戶提出的疑惑變量值進行解釋，對上下文數(shù)據(jù)庫進行查詢，提出變量值對應(yīng)的解釋部分，幫助用戶理解。

3.2 ESDK功能

ESDK專家系統(tǒng)工具具有完善的知識庫儲存，其組織結(jié)構(gòu)適用于開發(fā)設(shè)計型專家系統(tǒng)，能夠幫助專家系統(tǒng)完善知識表達系統(tǒng)。ESDK專家系統(tǒng)開發(fā)工具推理模式主要有框架推理、方法推理、規(guī)則推理等，該系統(tǒng)工具主要通過推理機來實現(xiàn)其功能，在推理過程中不斷的為數(shù)據(jù)庫融入新的推理事實，為后續(xù)推理工作提供依據(jù)，沒有新的事實產(chǎn)生時，結(jié)束推理過程。ESDK支持多種推理控制策略，并且通過元推理機來進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)配置，將各個推理機的工作進行調(diào)度和調(diào)整，完成數(shù)據(jù)的保存。ESDK專家系統(tǒng)開發(fā)工具采用面向?qū)ο蟮闹R表達方法來描述設(shè)

計對象的概念及設(shè)計知識，這種表達形式符合人類專家的思維模式。知識庫表達能力較強，能夠快速完成知識搜索，具有一定的實用性。

4.OMEST系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

OMEST是區(qū)別與MDES的一種專家系統(tǒng)工具，OMEST專家系統(tǒng)開發(fā)工具針對機械設(shè)計的整個過程進行專家系統(tǒng)的建立，滿足機械設(shè)計的要求。OMEST的知識獲取系統(tǒng)較為復(fù)雜，能夠幫助用戶對知識庫進行建立、補充和維護，其推理模式主要是復(fù)合推理和不精確推理模式，能夠減少機械設(shè)計中的不確定因素。OMEST具有評價系統(tǒng)，能夠?qū)υO(shè)計進行可接受性判斷，按照一定的約束條件進行決策，不滿足約束條件的設(shè)計會被判斷為失效，由失效處理模塊進行處理，實現(xiàn)重新設(shè)計。OMEST的解釋系統(tǒng)能夠?qū)ν评頇C顯示的內(nèi)容進行解釋并得出相應(yīng)的結(jié)論，由繪圖接口進行工程圖的設(shè)計，并顯示在人機界面上。OMEST的數(shù)據(jù)庫能夠?qū)＜蚁到y(tǒng)處理的假設(shè)和結(jié)論進行記錄和保存，以供用戶使用。此外，OMEST系統(tǒng)采用規(guī)則、框架、過程等混合的知識表達方式，按照規(guī)則為主體，框架和過程為輔的連接方式處理各類信息。OMEST是面向?qū)ο蟮臋C械設(shè)計專家系統(tǒng)工具，能夠?qū)⒍喾N知識融入到知識對象中，能夠保證系統(tǒng)的適應(yīng)性和通用性，為用戶開發(fā)機械設(shè)計專家系統(tǒng)提供良好的平臺。

結(jié)語：

綜上所述，機械設(shè)計專家系統(tǒng)在機械領(lǐng)域應(yīng)用較廣泛，對于復(fù)雜多樣、綜合性強、不確定性因素較多的機械設(shè)計來所，專家系統(tǒng)的應(yīng)用非常重要。專家系統(tǒng)開發(fā)工具是構(gòu)造專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)，決定了專家系統(tǒng)的功能特點，應(yīng)加強對專家系統(tǒng)工具的認識與研究。

參考文獻：

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