本文關(guān)鍵詞：面向產(chǎn)品設(shè)計的語義化知識服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：產(chǎn)品設(shè)計過程是一個基于知識的創(chuàng)新過程，產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域大約75%的設(shè)計是基于實(shí)例的變型設(shè)計，即使在新產(chǎn)品設(shè)計中，大約60%以上的工作需要借鑒以往設(shè)計經(jīng)驗。由此可見，有效地管理企業(yè)已有產(chǎn)品設(shè)計知識，并利用這些知識為產(chǎn)品設(shè)計過程更好地提供知識服務(wù)，對于提升產(chǎn)品設(shè)計效率、設(shè)計質(zhì)量以及創(chuàng)新能力具有舉足輕重的作用。然而，目前產(chǎn)品設(shè)計知識管理與服務(wù)領(lǐng)域的研究工作主要集中在傳統(tǒng)的知識表示、知識檢索、知識推送等技術(shù)方面，對語義化的產(chǎn)品設(shè)計知識服務(wù)相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究仍有不足，這種不足導(dǎo)致了知識管理系統(tǒng)無法處理知識的語義信息，不能對知識進(jìn)行語義層面的智能推理，使得設(shè)計人員難以獲得真正所需的知識方案，造成了設(shè)計知識重用率低、設(shè)計周期長的現(xiàn)狀。針對上述問題，論文以提高設(shè)計知識重用效率、縮短有效知識方案獲取時間為目標(biāo)，對面向產(chǎn)品設(shè)計的語義化知識服務(wù)相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究。首先，以語義學(xué)和語義網(wǎng)理論為基礎(chǔ)，對產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域本體建模、產(chǎn)品設(shè)計知識語義分析及產(chǎn)品設(shè)計知識語義表達(dá)模型進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上，對基于語義模型的知識服務(wù)方法進(jìn)行深入研究，為滿足設(shè)計過程中的語義化知識服務(wù)需求提供技術(shù)支撐，最后，通過實(shí)驗和應(yīng)用案例驗證論文研究成果的可行性和有效性。論文的主要研究內(nèi)容如下： （1）面向產(chǎn)品設(shè)計知識語義表達(dá)的多層次多維度本體建模技術(shù)研究。針對目前產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域本體中實(shí)例、概念和語義關(guān)系缺失，不能滿足產(chǎn)品設(shè)計知識語義獲取和表達(dá)需求的問題，提出面向產(chǎn)品設(shè)計知識語義表達(dá)本體（DKSRO）的多層次多維度建模框架，該框架包括元元本體層、元本體層、本體層和實(shí)例層四個層次。元本體層通過產(chǎn)品設(shè)計對象維、設(shè)計組織維、設(shè)計過程維和資源對象維四個主要維度為本體建模過程提供規(guī)范化約束，通過構(gòu)建跨維度語義關(guān)聯(lián)關(guān)系，解決本體中語義關(guān)系缺失問題。在此框架基礎(chǔ)上，提出多維度元模型約束下自底向上的DKSRO本體構(gòu)建方法，以實(shí)例層為基礎(chǔ)，逐層向上提取領(lǐng)域概念并抽象語義關(guān)系，，使構(gòu)建的領(lǐng)域本體更能準(zhǔn)確反映領(lǐng)域內(nèi)的真實(shí)語義環(huán)境。 （2）DKSRO約束下產(chǎn)品設(shè)計知識語義分析與提取技術(shù)研究。針對產(chǎn)品設(shè)計知識語義分析中專業(yè)產(chǎn)品代碼不易識別、語義提取沒有考慮上下文特征以及知識中隱含語義關(guān)系無法發(fā)掘等問題，提出DKSRO約束下產(chǎn)品設(shè)計知識語義分析與提取方法。利用多種分隔符體系混合的條件隨機(jī)場模型（CRFs）進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計知識中的實(shí)例名稱識別，提高命名實(shí)體識別效率�；贒KSRO元本體層的維度約束，采用樹狀CRFs模型對產(chǎn)品設(shè)計知識中重要概念進(jìn)行語義維度標(biāo)注，為隱含語義分析提供基礎(chǔ)。提出基于DKSRO中語義關(guān)聯(lián)和公理的產(chǎn)品設(shè)計知識語義依存分析方法，通過語義維度間依存分析、概念關(guān)聯(lián)依存分析、實(shí)例關(guān)聯(lián)依存分析、公理及屬性特征依存分析，發(fā)掘產(chǎn)品設(shè)計知識中隱含語義關(guān)聯(lián)。 （3）以DKSRO為語義基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計知識語義建模技術(shù)研究。針對目前產(chǎn)品設(shè)計知識語義表達(dá)模型中產(chǎn)品對象不明確、隱含語義未表達(dá)、推理規(guī)則不完善及知識語義環(huán)境缺失等問題，提出以DKSRO為語義基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計知識雙層語義模型，該模型在DKSRO本體層上關(guān)聯(lián)了產(chǎn)品設(shè)計知識的語義單元模型（PDKSUM），通過語義單元模型中基本模型、語境模型和規(guī)則模型全面地表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計知識的語義信息。利用語義依存分析表中核心詞和關(guān)聯(lián)關(guān)系對基本模型進(jìn)行建模，通過核心詞與SWRL規(guī)則中類謂詞和屬性謂詞匹配實(shí)現(xiàn)規(guī)則模型建模，基于DKSRO對語境模型進(jìn)行建模，最終形成產(chǎn)品設(shè)計知識完善的語義表達(dá)模型。 （4）結(jié)合SWRL推理和有向圖理論的語義化知識服務(wù)技術(shù)研究。針對目前產(chǎn)品設(shè)計知識管理系統(tǒng)中知識檢索和推送過程不能處理知識語義信息，導(dǎo)致知識使用效率低，知識價值沒有得到充分利用等問題，提出結(jié)合SWRL推理和有向圖理論的語義化知識服務(wù)方法，該方法以論文提出的產(chǎn)品設(shè)計知識語義表達(dá)模型為基礎(chǔ)，對知識進(jìn)行語義層面的操作和處理。通過服務(wù)需求模型與PDKSUM的匹配，初步確定候選語義單元模型的范圍，采用PDKSUM規(guī)則模型推理策略將候選語義單元集合構(gòu)成一個聯(lián)通的有向圖，最后利用有向圖的拓?fù)湫蛄猩芍R服務(wù)的解決方案。 （5）基于語義模型的產(chǎn)品設(shè)計知識服務(wù)系統(tǒng)研究。結(jié)合上述關(guān)鍵技術(shù)的研究成果，設(shè)計基于語義模型的產(chǎn)品設(shè)計知識服務(wù)系統(tǒng)總體框架，介紹系統(tǒng)運(yùn)行的總體流程和主要功能模塊�；贘ava和Ext等技術(shù)進(jìn)行原型系統(tǒng)開發(fā)，以某軍用車輛的行走系統(tǒng)設(shè)計過程為對象對服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用驗證。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.1;TB472

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本文編號：1291773