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1、南京航空航天大学 硕士学位论文 基于本体的加工工艺知识库系统研究及应用 姓名：吕素刚 申请学位级别：硕士 专业：计算机科学与技术 指导教师：郑洪源 2011-01 南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 目前，构建加工工艺知识库系统是解决高速切削加工领域中工艺参数选取困难问题的一种 重要途径，但传统知识库系统对各种专业领域术语及其联系无法给出合理描述，导致系统领域 知识利用程度不够，推理效果不佳。为此，本文提出一种基于本体的加工工艺知识库系统，旨 在规范化表示高速切削加工领域知识，提高系统推理效率，并实现领域知识的共享和重用。 本文首先介绍了高速切削加工技术的发展现状及其在应用中存在的问题，
2、接着分析了传统 知识库系统在应用中的不足；并针对这些问题，给出了一种基于本体的加工工艺知识库系统框 架。 然后，针对这一框架，重点研究了该加工工艺知识库系统实现的核心技术：高速切削加工 领域本体构建技术和基于描述逻辑的本体推理机制。 在分析和研究现有本体构建方法的基础上， 结合高速切削加工领域知识体系的特点，借鉴软件工程中增量和迭代软件开发模型的思想，给 出一种基于增量迭代的本体构建方法，来指导高速切削领域本体的构建工作。结合描述本体所 用的 OWL 语言，简要介绍了描述逻辑的有关概念，并分析了描述逻辑推理机制及本体概念分 类算法，接着给出了一种基于扩展标记的改进本体概念分类方法，验证表明该方
3、法能够有效提 高本体概念分类推理的效率。 最后，结合某中德国际合作项目，给出了基于本体的高速切削加工工艺知识库系统的实现， 为生产过程中合理选取加工工艺参数提供了切实有效的支持。 关键词：高速切削加工，知识库系统，本体构建，描述逻辑，推理 基于本体的加工工艺知识库系统研究及应用 ii ABSTRACT Currently, constructing knowledge base systems is an important method to solve the problem of selecting machining parameters in high- speed machinin
4、g field, but traditional knowledge base systems can not be given a reasonable description of various fields and its associated terms, lead to the system using the field knowledge not enough and reasoning ineffective. So, the idea of ontology- based knowledge base system for machining process is rese
5、arched to solve these problems, designed to standardize the field of knowledge that high- speed machining to improve the efficiency of reasoning and realize the sharing and reuse of field knowledge. This paper describes the development of high- speed machining technology status and problems in the a
6、pplication, and then analyzes the weakness of the traditional knowledge base system. Aimed to solve these problems, we put forward a framework of ontology- based knowledge base system for machining process. Then, we focus on core technologies about the implementation of the knowledge base system cor
7、e technologies: the domain ontology building of high- speed machining technology and the description logic reasoning mechanism. In the analysis and study of existing ontology construction method based on the combination of the field knowledge characteristics of the high- speed machining field, drawi
8、ng on the ideas of incremental and iterative software development model of software engineering, the method of ontology construction based on iterative and evolution is presented. Combination the OWL language we used, briefly introduce to the concept of description logic, and analyze the description
9、 logic reasoning mechanism and the ontology concept classification algorithm, finally present an improvement of ontology concept classification based on extend tag to improve efficiency of ontology concept classification reasoning. Finally, combined with the Sino- German International Cooperation Pr
10、oject, the implementation of ontology- based knowledge base system for machining process is presented, which provides an effectual method to select the machining process parameters. Key Words: High Speed Machining, Knowledge Base System, Ontology Construction, Description Logic, Reasoning 基于本体的加工工艺知
11、识库系统研究及应用 vi 图表清单 图 1 . 1 知识库系统的基本结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 图 2 . 1 OHSMKBS 框架结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 4 图 2 . 2 知识获取流程 . . . . . . . . . . .
12、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 6 图 2 . 3 OHSMKBS 功能模块图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 7 图 2 . 4 OHSMKBS 运行流程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 7 图 2 . 5 结果支持率调整流程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 0 图 3 . 1 OWL 描述领域知识过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 6 图 3 . 2 高速切
14、削加工领域知识体系框架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 0 图 3 . 3 基于增量迭代的本体构建方法流程图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 2 图 4 . 1 OHSMKBS 推理过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15、. . . . . . . . . . .3 6 图 4 . 2 推理系统结构框架图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 0 图 4 . 3 改进的父概念集计算方法流程图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 6 图 4 . 4 算法优化前后进行概念分类用时对比图 . . . . . . . . .
16、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 6 图 5 . 1 OHSMKBS 用例图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1 图 5 . 2 OHSMKBS 序列图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 1 图 5 . 3 OHSMKBS 部分类图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
