基于本体的产品协同设计知识服务研究

以制造型企业产品协同设计活动中的设计知识为研究对象，以改善网络环境下产品协同设计知识应用为目标；采用本体论为主要研究方法，按照由浅入深、逐级推进的思路，从制造业供应链的角度探讨传统产品设计过程中知识获取、知识组织、知识共享以及知识利用等问题，围绕制造商（包含设计人员）、供应商和客户群体研究产品协同设计知识服务理论体系和应用框架：通过构建知识本体模型方式解决设计知识表述和建模问题；通过本体映射、WEB数据挖掘等方式发现并获取供应商与客户群体所拥有的产品设计辅助知识；通过访问控制方式解决设计知识的共享问题；通过基于语义的规则方式解决设计知识的推理和融合问题。最终根据以上研究基础实现基于.NET和本体的产品协同设计知识服务平台原型，为制造企业设计人员在语义网环境下提供有效的知识服务，为制造业供应链环境下的产品协同设计决策支持提供理论依据和可行的方法。

随着制造业信息化的不断发展，从产品设计的角度分析，实现基于语义模型的设计数据管理和设计过程管理是必然的发展趋势，建立能够支持供应链环境下设计人员协同工作的知识应用平台具有重要的理论意义和实践价值。本项目以制造业供应链产品协同设计为对象，建立一套完整的从产品协同设计知识建模到基于WEB的产品协同设计支持系统应用的技术方案。所做的工作和取得的创新成果主要体现在以下五个方面：.（1）分析了本体理论和本体模型存储现状，提出了基于RDF的关系模型存储结构；进一步分析了计算机支持的协同工作模型和基于设计链的产品协同设计框架，在此基础上构建了制造业供应链基于知识共享的协同模型和基于知识管理的产品协同设计工作模型。.（2）分析了本体的构建原则、方法和过程，以及OWL语言的内在关系；以OWL语法元素为出发点，分析了UML和OWL的相似性，通过直接映射与扩展映射的方式，构建了UML和OWL的映射规则并设计了UML和OWL的转换过程；分析了制造业供应链协同成员UML模型，并通过映射转换得到了制造业供应链协同成员本体模型，从而验证了该技术的准确性和有效性。.（3）分析了面向知识的产品协同设计过程模型，归纳出基于任务和部件的产品协同设计过程管理模型和产品协同设计知识应用模型；在产品设计任务分解结构的基础上分析了面向知识的产品设计任务结构模型，在面向对象的设计特征知识和产品设计部件分解结构基础上分析了面向知识的产品设计部件结构模型，并采用本体技术构建了基于任务和部件结构的产品协同设计知识模型；以自行车产品为对象，建立了自行车产品协同设计知识本体模型，解决了产品协同设计知识内容的组织和建模问题。.（4）分析了基于RBAC和WBS的动态访问控制策略，并将Task和Department引入访问控制研究领域，进一步分析了基于Task和Department的TD-RBAC访问控制策略；将TD-RBAC模型与本体技术相结合，构建了基于本体的知识共享模型，从信息技术角度解决了知识系统的访问控制和知识共享问题。.（5）分析了知识系统工程的方法体系，阐述了知识管理系统的设计原则和开发流程；分析了基于里程碑的知识管理系统开发质量控制体系，归纳出知识管理系统的质量特性指标体系。设计了原型系统的应用环境与体系结构，并对原型系统的应用流程与数据结构进行了分析，最后完成了原型系统的实现与测试。