面向变型设计的知识表示与互操作性研究

The description logics and ontology technology based interoperability methods of CAD systems will be studied to satisfy the requirements of designing the new generation CAD systems with variant design function. First of all, a kind of description logic for representing the soft components of variant design and the design knowledge of CAD systems, named variant design_CAD description logic (V_CADDL(x)), will be constructed. The V_CADDL(x) representation of the CAD model for variant design will be proposed. The V_CADDL(x) representation model of the core elements of CAD systems, such as assembly constraint relations, engineering constraint relations, and precision design information, will be established. Next, on the basis of the standards of metamodel framework for interoperability, a three-layer structure of the solutions for the registration metamodel of soft components in variant design and CAD systems will designed. Then a public ontology for attributes of soft componen, AttrPubOnto(x), will be constructed. Furthermore, according to the similarity principle in variant design, the soft component library and its implementation model of variant design will be established. A method for soft component similarity measurement and an algorithm for software component retrieval will be designed based on the V_CADDL(x) representations. Finally, on the basis of the principle of placing AttrPubOnto(x) in the bottom level of CAD modeling kernel, the integration mechanism and construction of the variant design domain ontology (VDOnto(x)) will be explored and a variant design CAD prototype system will be developed. This project will provide novel theory and methodology for the research on the interoperability of CAD systems.

从设计具有变型设计功能的新一代CAD系统的需求出发，研究基于描述逻辑与本体技术的CAD互操作性方法，建立具有CAD设计知识表示的与变型设计软构件表示的描述逻辑V_CADDL(x) ；给出变型设计CAD模型的描述逻辑V_CADDL(x)表示，建立装配约束关系、工程约束关系、精度设计信息等CAD系统核心要素的V_CADDL(x)表示；基于互操作性元模型框架标准，设计变型设计CAD软构件库注册元模型解决方案的三层整体结构，构建软构件属性领域本体AttrDoOnto(x)；基于变型设计相似性原理，构建变型设计软构件库及其实现模型，设计V_CADDL(x)表示下软构件的相似性度量方法与软构件检索算法；基于软构件属性领域本体置于CAD造型核底层的原则，探索变型设计应用本体VDOnto(x)的集成机制与构建，以及变型设计CAD原型系统的开发。以期为CAD系统的互操作性研究提供新的理论和方法。

针对现有CAD软件在数据共享、设计重用和互操作性等方面的困难，从设计具有变型设计功能的新一代CAD系统的需求出发，研究基于描述逻辑与本体技术的CAD互操作性方法，其主要工作如下：.第一，公差综合优化设计方法研究。根据提取的公差优化知识构建包括本体元模型、装配体实例、推理规则和优化方法在内的公差综合领域本体知识库。.第二，定制产品的本体表示及知识库构建。首先获取了变型设计相关领域知识并对其进行分类和分析。然后设计了轴系零部件定制知识库系统的建模框架，并提出一种零部件定制算法设计流程。.第三，支持变型设计的三维产品语义搜索。分析了变型设计领域中三维 CAD产品模型的层次和知识结构，构建了用于描述深层结构化知识的三维 CAD 产品设计知识本体。设计了基于 OWL 语义特征的模型相似性计算方法，实现了变型设计的产品语义搜索原型系统。.第四，装配序列规划的自动生成方法研究。通过收集和分析装配序列规划领域的相关知识，并对其中的重要概念和关系进行了形式化描述及本体表达。基于本体和启发式算法设计了装配序列的自动生成和优化方法，并且实现了装配序列规划原型系统。.第五，工艺BOM的知识库构建及推理。通过对BOM文件的研究分析，将产品信息与工艺知识相结合，设计基于特征表面的工艺物料知识结构表示模型。然后引入本体技术，对领域中结构化知识进行了类与属性的定义，建立了基于OWL的工艺BOM元本体模型。在定制开发平台的开发中，通过将本体知识库与TiPDM相集成，完成了企业管理系统主要功能模块的设计。