本體在機械工程中的應用分析

徐子軒

摘 要：本體的發展是從20世紀90年代開始的，該過程一直持續了將近20年，主要經歷了概念的提出、邏輯基礎的奠定、語言發展、環境構建以及方法論的出現等幾個階段。在這段時間內，本體的理論框架以及技術體系也得到了一定程度上的發展和完善，逐漸在各行各業展現出了驚人的應用前景。其中機械工程領域作為現階段我國社會經濟發展的重要組成部分具有廣闊的發展前景，本體在機械工程領域的普及應用目前應用也最大程度上提高了社會生產的效率，推動著社會的進步發展。本文就本體在機械工程領域中的應用進行了分析。

關鍵詞：本體 機械工程 應用

本體的發展過程較為曲折，在各領域的應用上也顯示出不同的發展特點，其中，在科學領域的表現主要是一種知識表示方法，包含了研究領域內對象的名稱、對象屬性和相互關系的邏輯描述，提供了領域內知識表示和交流的詞匯集合和集合中各個對象的關系集合。最近幾年，在機械制造業中本體也得到了廣泛的應用，尤其是在工程設計本體、企業本體以及工作流程本體等方面不斷反映出較大的應用優勢，但是發展特點也會根據研究人員注重點的變化而隨之變化。

一、本體在機械工程中的應用

1.基于本體的產品信息模型。以美國國家標準與技術研究院的核心產品模型及其3個擴展版本為基礎，以本體為表示工具開發的一種產品信息模型框架主要是為了支持產品生命周期管理各個方面的信息需求，這個產品信息模型框架主要包括核心產品模型、開放式裝配模型、設計分析集成模型以及產品族進化模型四個模型。在這四種模型當中，核心產品模型主要是表示產品的功能上的分解以及這些概念之間的關系，在機械工程中的產品以及設計原理上也可以通過擴展核心產品模型進行結合；開放式裝配模型主要是對系統級的概念模型和相關的層次化裝配關系進行定義；設計分析集成模型主要是定義產品的著模型特點，變換抽象功能模型和兩個主模型與功能模型；產品族進化模型主要是用來表達產品族及其設計原理。

2.開發該模型框架的目的。（1）監督產品的生命周期，對產品的概念設計、設計原理、裝配、公差等的整個生命周期過程的信息進行數據處理。（2）主要是方便下一代的CAD/CAE/CAM系統的語義互操作。（3）產品信息模型框架可以詳細對產品信息和設計原理的細粒度描述進行分析提供，該項功能極大的便利了生命周期管理系統對產品信息模型框架中的訪問行為。同時，產品信息模型框架還能作為一種信息庫而存在，涵蓋了在設計過程中各個方面的產品信息數據，能夠提供信息交換協議給生命周期管理及其輔助系統，捕捉產品和產品族的進化。

3.該信息模型框架的特點。（1）采用合適的本體進行自動推理行為。（2）高度的概括性。（3）能夠對產品的信息進行全方位的反映，并且保證產品信息的完整性。（4）能夠促進新的應用和過程的開發。（5）產品信息模型框架結合了明確表示的設計原理，該原理對描述產品本身具有重要的意義。（6）可以作為一種轉換手段以及信息接口實現產品級上不同系統間互操作。

二、基于本體的產品設計知識表達

產品設計的過程主要包括設計手冊、產品模型和設計圖樣等設計結果知識以及設計原理知識、設計經驗等設計過程知識，展現的是一個知識較為密集的生產過程。在這個知識管理的過程中需要利用存在于專家頭腦中的經驗和知識進行生產環節上的實驗，并以提高生產力和快速響應能力以及增強工作人員的技能素質和協同工作能力為主要目的，最后實現提高企業競爭力以及企業的可持續發展。在這個過程中，本體是作為一種知識表示方法存在的，在對產品的設計知識的表達上具有明顯的簡潔、明確、可理解和可擴充等優點。傳統的機械工程生產中，其產品設計知識表達的內容上主要是針對產品結構的分析上，忽視了產品功能、行為等的于一描述信息，不利于產品的設計環節，因此，本體的應用可以在產品功能、行為等語義信息描述上不足缺陷，奠定產品設計知識的形式化描述的基礎，滿足客戶對于產品不同層次級別的需求，提高客戶的滿意度。現階段來說，機械工程在實際的生產過程中對于產品設計知識存在多樣性、動態性和相關性等特點，缺少一種較為統一的知識表達方法，影響著產品設計知識的共享與重用。因此，需要積極在機械工程的生產過程中融入本體，不斷擴展產品的產品特征，應市場需求不斷提高產品設計的個性化。

三、基于本體的產品設計知識庫的實現

近些年來，現代信息技術的發展速度不斷加快，信息用戶對于高效、低成本的產品要求越來越高，機械工程領域相關的設計人員也面臨著巨大的挑戰，對于產品設計中所需要的設計知識來源所具有的廣泛性、多樣性、以及設計過程的復雜性和設計人員知識的異構性等問題的解決上需要采取更加行之有效的辦法。本體在該過程中的應用可以有效的實現知識獲取、存儲、共享、管理和利用，設計知識庫就是基于本體理論所建立的信息庫，能夠完整地概述在某個領域知識庫內的關系和概念，從而使這個領域內的知識的分享與重用得到實現。

結語：綜上所述，本體的應用在工程領域有著極大的優勢，特別是當應用于機械工程時可以有效的實現機械工程的產品信息模型、產品設計知識表達以及產品設計知識庫的等方面的建設要求，同時，本體在應用過程中也需要針對機械工程的過程性信息表達采取一定的措施，這些措施將本體與機械工程更緊密地聯系在一起，促進機械工程領域的進一步發展，實現社會經濟的飛躍式發展。

參考文獻：

[1]趙建勛，張振明，田錫天，賈曉亮，朱名銓.本體及其在機械工程中的應用綜述[J].計算機集成制造系統，2007

[2]惠為東，劉德仿，王 斌.本體在機械產品設計知識管理中的應用研究[J]. 現代制造工程，2015

[3]孔寒冰.基于本體的工程學科框架研究[D].浙江大學，2009

[4]王 禎.基于本體的機械產品工程變更影響分析方法研究[D].山東大學，2015