知識表示及其在機械工程設計中的應用

王瑞娟

（赤峰市松山區松山工業園區建設管理委員會辦公室，內蒙古赤峰 024000）

知識表示及其在機械工程設計中的應用

王瑞娟

（赤峰市松山區松山工業園區建設管理委員會辦公室，內蒙古赤峰 024000）

選擇一種最為合適的知識表示對于多數通過知識處理的智能化應用來說極為重要，不過，由于缺乏一套較為普遍且有效的評判準則，很多情況下都是以經驗來判斷，所以，選擇合適的方法是智能化系統成功運行的基礎。對知識表示方法進行了比較，介紹了機械類工程設計領域中的知識表示的實際應用和知識集成表示。

知識表示；機械工程設計；應用方法

1 知識表示的方法比較

知識表示的方法主要有知識體系表示法、狀態空間表示法和語言場表示法以及劇本表示法，還有過程表示法，等等，這幾種不同的表示法，都具有其自身的特點，在對知識的推理和描述方面也大不相同，所作出的工程應用具有一定的針對性，而且在優缺點方面也具有一定的差異性。在對這些方法進行研究的過程中，必須要對工程應用領域中知識表達的優缺點做出相應的對比研究。見表1。

表1 各種知識表達方式的優缺點

2 機械類工程設計領域中的知識表示實際應用

機械工程所包含的知識主要是通過實際具體的生產實踐逐步積累起來的，有著經驗性、離散性，還有多樣性的特點，所以，需要科學合理的選擇一種知識表示對其所具有的知識和產生經驗作出條理清晰準確合理的表述，另外，在構建的內容方面必須豐富，要保證其所具有的結果有效合理，且所具有的知識系統所具有的層次必須分明，結果必須可靠，這樣，才能真正的方便知識庫對所具有的知識進行維護和獲取的功能。然而，要想選擇一種模式就必須考慮以下幾個方面的問題：第一，所具有的表示能力是否足夠；第二，能夠在對其進行應用的過程中實現對知識的不同利用和操作；第三，模塊化的程度是否夠高；第四，能否方便對所獲知識的修改和擴充工作；第五，能否符合設計方面的逐步求精、自頂向下的原則；第六，能否從知識的思維角度和自然語言的形式角度對其作出具體的表示；第七，表示方式是否簡單易懂。

下面提出兩個最常見的工程問題來闡述知識表示方面的選擇方式：

2.1 變速箱的設計

面向對象的知識表示法和將數據和設計兩者分開的方式不同，可以在設計過程中將數據和方法統一的封存在“類”的數據結構當中，每一個事物都有其對應的對象，可以從單一的零件開始，比如從螺栓到齒輪再到整部的機器當中，這些看似復雜的對象都可以用簡單的對象以及其他的某種方式進行組合，而且由對象組合而成的系統當中，那些最復雜的對象通常都是從最為原始的對象起步的，然后再通過層層的組合形成。以變速箱的設計為例，變速箱就被設計成由多個軸系組合而成，其中單個的軸系通常可以看作為一個較為獨立的系統對象。軸系的設計構成是由齒輪、軸和軸承，還有套筒和軸上的其他零件組合而成，因此，可以通過面向對象的屬性槽來促使其真正實現各個結構當中的分解知識表達。對其分解之后的單個零件，通常可以一個對象類或是其他的實力來作為最基本的模塊，從而實現知識優化結構。而在建立子類的過程當中，必須表達出它的屬性結構和處理知識，兩者的屬性能夠直接通過超類繼承下來。通過這種知識繼承以及知識的復用，能夠有效的減少在知識表達當中的冗余度，同時縮短了其開發過程的周期。

2.2 鋁型材擠壓

在設計鋁型材擠壓模的過程當中，其帶長度是設計型材模孔最為重要的幾何參數，對制成品有著直接的影響。而且，帶長度進行設計的目的也是為了保證擠壓出型材的平直無彎曲，而且在薄壁方面也不會產生一定的波浪，交界處也很難出現裂紋，所獲得的幾何形狀精確度比較高，在剛度方面的穩定性也比較優良。所以，必須保證型材各個階段上金屬質點所具有的流動速度的均等。不過，影響工作帶長度設計的原因通常都是型材橫斷面所具有的形狀，比如寬厚比以及在擠壓型材的各個部位，還有距離緣板的距離中心點，同時還包含擠壓金屬種類以及擠壓筒的形狀，等等。

3 知識集成表示

知識集成的表示方式通常都是選取一些領域內的專業知識所構成的自然結構，這個領域內的專業知識，通常都是以經驗為基礎，比如在診斷領域當中，一些通過表層的表達方法及規則都是可行且適宜的，而在機械工程的設計領域當中，對知識所作出的設計可以將其分為動態和靜態的知識，其中靜態的知識是指對象性的知識，像那些關于問題領域內事物的事實和關系，等等，所包含的概念以及事物的描述和分類，等等。而動態的知識則是通過問題對知識進行求解的過程，通常這個過程是對已有的數據和靜態知識的問題進行求解。這些知識都可以通過不同的形式表達出來，像公式、圖庫以及數據庫，還有各種模型、相關專家的經驗和方法庫，等等。在對工程進行設計的過程當中，就需要同時具備這兩種形態的知識，同時還需要有比較強的數值計算和控制的過程，這樣就能真正實現多種知識集成來處理其中的復雜問題。

4 結語

知識表示主要是利用計算機能夠接受的符號，對符合一定規律的事物進行邏輯處理的方式，表示人類在對客觀世界進行改造過程當中所獲得的知識。知識表示將有關世界的事實、過程以及關系等全部匯編成一種比較合適的數據結構，同時將這種數據結構和其作出的解釋過程相互結合在一起，使其能夠使用一種適當的方式來進行，促使程序方面產生一種智能化的行為。對這種問題進行研究主要包括對設計當中的各種數據結構的研究，我們將這些研究方式統稱為知識表示。簡單地說，知識表示可看作是一種事物的約定，以把人類知識表示成機器能處理的數據結構。對知識進行表示的過程就是把知識編碼成某種數據結構的過程。由于不同的知識結構具有不同的針對性和局限性，所以必須根據實際情況來選擇合適的方式。

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1674-8646（2016）01-0028-02

2015-10-25