王瑞娟

（赤峰市松山區(qū)松山工業(yè)園區(qū)建設(shè)管理委員會辦公室，內(nèi)蒙古赤峰 024000）

知識表示及其在機械工程設(shè)計中的應用

王瑞娟

（赤峰市松山區(qū)松山工業(yè)園區(qū)建設(shè)管理委員會辦公室，內(nèi)蒙古赤峰 024000）

選擇一種最為合適的知識表示對于多數(shù)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(jīng)驗來判斷，所以，選擇合適的方法是智能化系統(tǒng)成功運行的基礎(chǔ)。對知識表示方法進行了比較，介紹了機械類工程設(shè)計領(lǐng)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(shè)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(tài)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(yōu)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(lǐng)域中知識表達的優(yōu)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(yōu)缺點

2 機械類工程設(shè)計領(lǐng)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(chǎn)實踐逐步積累起來的，有著經(jīng)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(chǎn)生經(jīng)驗作出條理清晰準確合理的表述，另外，在構(gòu)建的內(nèi)容方面必須豐富，要保證其所具有的結(jié)果有效合理，且所具有的知識系統(tǒng)所具有的層次必須分明，結(jié)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(xiàn)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(shè)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(shè)計

面向?qū)ο蟮闹R表示法和將數(shù)據(jù)和設(shè)計兩者分開的方式不同，可以在設(shè)計過程中將數(shù)據(jù)和方法統(tǒng)一的封存在“類”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(tǒng)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(shè)計為例，變速箱就被設(shè)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(tǒng)對象。軸系的設(shè)計構(gòu)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?qū)ο蟮膶傩圆蹃泶偈蛊湔嬲龑崿F(xiàn)各個結(jié)構(gòu)當中的分解知識表達。對其分解之后的單個零件，通?？梢砸粋€對象類或是其他的實力來作為最基本的模塊，從而實現(xiàn)知識優(yōu)化結(jié)構(gòu)。而在建立子類的過程當中，必須表達出它的屬性結(jié)構(gòu)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(fā)過程的周期。

2.2 鋁型材擠壓

在設(shè)計鋁型材擠壓模的過程當中，其帶長度是設(shè)計型材?？鬃顬橹匾膸缀螀?shù)，對制成品有著直接的影響。而且，帶長度進行設(shè)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(chǎn)生一定的波浪，交界處也很難出現(xiàn)裂紋，所獲得的幾何形狀精確度比較高，在剛度方面的穩(wěn)定性也比較優(yōu)良。所以，必須保證型材各個階段上金屬質(zhì)點所具有的流動速度的均等。不過，影響工作帶長度設(shè)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(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識所構(gòu)成的自然結(jié)構(gòu)，這個領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)知識，通常都是以經(jīng)驗為基礎(chǔ)，比如在診斷領(lǐng)域當中，一些通過表層的表達方法及規(guī)則都是可行且適宜的，而在機械工程的設(shè)計領(lǐng)域當中，對知識所作出的設(shè)計可以將其分為動態(tài)和靜態(tài)的知識，其中靜態(tài)的知識是指對象性的知識，像那些關(guān)于問題領(lǐng)域內(nèi)事物的事實和關(guān)系，等等，所包含的概念以及事物的描述和分類，等等。而動態(tài)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(shù)據(jù)和靜態(tài)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(shù)據(jù)庫，還有各種模型、相關(guān)專家的經(jīng)驗和方法庫，等等。在對工程進行設(shè)計的過程當中，就需要同時具備這兩種形態(tài)的知識，同時還需要有比較強的數(shù)值計算和控制的過程，這樣就能真正實現(xiàn)多種知識集成來處理其中的復雜問題。

4 結(jié)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(guī)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(guān)世界的事實、過程以及關(guān)系等全部匯編成一種比較合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時將這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其作出的解釋過程相互結(jié)合在一起，使其能夠使用一種適當?shù)姆绞絹磉M行，促使程序方面產(chǎn)生一種智能化的行為。對這種問題進行研究主要包括對設(shè)計當中的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的研究，我們將這些研究方式統(tǒng)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對知識進行表示的過程就是把知識編碼成某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程。由于不同的知識結(jié)構(gòu)具有不同的針對性和局限性，所以必須根據(jù)實際情況來選擇合適的方式。

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2015-10-25