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1、 Nanjing University of Aeronautics and Astronautics The Graduate School College of Computer Science and Technology The Process Parameter Recommender System of High-Performance Machining for Difficult-to-Cut Materials Based on Ontology A Thesis in Software and Theory of Computer by Niu Zhongwei Advis
2、ed by Associate Prof. Xie Qiang Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering December, 2011 承诺书 本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，
3、可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本承诺书） 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 目前，难加工材料已经广泛应用到航空航天、船舶、核能、兵器制造等领域，然而，由于难加工材料加工工艺知识具有复杂性、多样性、经验性和不确定性等特点，长期以来，如何完善工艺知识的管理和对难加工材料进行高性能加工成为现代制造业的重要课题之一。为此，本文将本体技术引入到难加工材料工艺参数推荐系统应用中，重点对难加工材料领域本体知识库和规则库的建立和本体规则模糊推理算法进行研究，论文的主要工作如下： （1） 给出了基于本体的难加工材料高性能加工推荐
4、系统框架， 并设计了系统运行流程及研究了其中的关键技术。该框架主要包括用户层、应用层、推理层、本体知识库和规则库构建层、知识源层，其中本体知识库和规则库构建层及推理层是系统的核心层。 （2）基于本体技术，借鉴典型的本体构建方法并针对难加工材料加工领域知识的特点，对工艺知识进行抽取，使用 OWL 本体描述语言对工艺知识进行表示，构建了本体的类和层次结构；使用对 SWRL 语言进行加权及可信度扩展后的 f-SWRL 不确定规则语言，构建了不确定性规则库，并对本体知识库进行了一致性检查和对模糊规则库冗余进行了处理。 （3） 设计了一种基于本体的模糊规则推理算法。 对用户输入条件进行预处理以及对本体知
5、识库和模糊规则库进行格式转换后加载到 Jess 推理机进行模糊推理，并对推理结果进行了基于语义相似度的扩展。 （4） 结合某航空厂科研项目的应用背景， 给出了基于本体的难加工材料高性能加工工艺参数推荐系统具体实现和系统运行效果。 关键词关键词：难加工材料，工艺参数推荐，本体推理，不确定性规则库，语义扩展 基于本体的难加工材料高性能加工工艺参数推荐系统 ii ABSTRACT Currently, difficult-to-cut Materials have been widely applied to aeronautics and astronautics, shipbuilding, n
6、uclear energy, weaponry industry and other areas, However, due to complexity, diversity, empiricity and uncertainty of difficult-to-cut materials process knowledge, For a long time, how to improve management and effective reasoning, and then how to efficient, economic and high-quality processing bec
7、omes one of the important issues in the modern manufacturing fields. Therefore, the paper will introduce ontology for process parameter Recommender system, which focuses on the research into ontology fuzzy reasoning algorithm and the establishment of domain ontology knowledge base and rule base. The
8、 main researches are as follows: (1) A system framework base on ontology is presented, and designs the system operation process and discusses its key techniques. The framework includes user layer, application layer, reasoning layer, construction layer of knowledge base and rule base based on ontolog
9、y, knowledge source layer, in which construction layer of knowledge base and rule base based on ontology and knowledge source layer are the core layer of the system. (2) Based on the ontology technology, references the typical ontology construction method and aim at the characteristics of difficult-
10、to-cut materials domain knowledge, extracts process knowledge, represents process knowledge using the owl ontology description language, and then constructs ontology class and hierarchical structure; and constructs uncertainty rule base using f-SWRL extented with weight and credibility by SWRL and g
11、ives a method of ontology knowledge base consistency check and rule base redundancy processing. (3) A kind of uncertainty rule-base reasoning algorithm based on ontology is designed; and pretreatment user input conditions and converts the formation of ontology knowledge base and uncertainty rule bas
12、e, and then loads the result into Jess for fuzzy reasoning and extends reasoning results using semantic similarity method. (4)At last, Combines with the application background of an aviation factory research project, and gives the system implementation and main running effect of difficult-to-cut mat
13、erials process parameter recommender system based ontology. Keywords: Difficult-to-Cut Materials, Process Parameter Recommender, Ontology Reasoning, Uncertainty Rule Base, Semantic extension 南京航空航天大学硕士学位论文 iii 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 引言 . 1 1.2 难加工材料高性能加工研究现状 . 1 1.3 难加工材料高性能加工技术应用存在的问题 . 3 1.4 工艺推荐系统在难加工材料高性能加工中的应用 . 4 1.4.1 工艺推荐系统概述 . 4 1.4.2 工艺推荐系统在难加工材料高性能加工应用中存在的问题 . 6 1.5 关键技术研究现状主要工作 . 7 1.5.1 本体技术. 7 1.5.2 本体推理技术 .
