产品设计KBE概述教材教学课件.ppt

产品设计2 主讲人：曾富洪 攀枝花学院 2 第十一章 基于知识的工程（KBE）技术 11.1 KBE概述 KBE—基于知识的工程，就是将经过长期工程考验的产品设计经验、数据、方法、配方及技术诀窍等进行归纳整理和提炼，使之成为指导产品设计、制造行之有效的规范化设计知识，并与企业选用的CAD系统结合，通过CAD系统的二次开发而形成的专业化设计工具和企业的知识财富。 3 11.1 KBE概述 1）KBE技术的定义和内涵 (1) 英国考文垂大学认为，KBE是一种存储并处理与产品模型有关的知识、并基于产品模型的计算机系统；是目前促进工程化、实用化产品开发的最值得注意的软件方法。 (2) 英国Cranfield大学的HuihuaLl博士认为，KBE是一种特殊类型的基于知识的系统，它专注于工程设计以及后续的制造、销售等活动。 (3) 美国华盛顿大学机械工程系认为，“KBE是一种种设计方法学，将与下一代CAD技术紧密结合。它将启发式的设计规则，用于覆盖构件、装配和系统的开发。KBE系统存储的产品模型，包含了几何和非几何信息，以及描述产品如何设计、分析和制造的工程准则。” 4 11.1 KBE概述 1）KBE技术的定义和内涵 (4) 美国福特汽车公司认为，“KBE运用知识完成工程任务，这些知识是特意积累和存储的，并以计算机作为中介。KBE通常指一些计算机使用系统，如专家系统、基于网络的知识库等。“ (5) 世界著名系统集成公司美国EDS公司认为，KBE是获取智能对象或人造物(如零件)的生命周期内实质的方法学，包括操作性、功能性和性能的要求，以及获取它的进一步变化。 (6) 上海交通大学模具CAD国家工程研究中心提出：KBE是通过知识驱动和繁衍，对工程问题和任务提供最佳解决方案的计算机集成处理技术。 5 11.1 KBE概述 2）KBE技术应用现状 近年来，美国、日本和欧洲各国政府在KBE技术的开发与应用方面给予了有力的支持，并将其列为国家未来发展战略的重要核心技术。我国政府也对KBE技术的研究给予了很大的重视，并将KBE技术列为机械工程“十五”重点学科之一。 福特在英国的子公司—美洲虎（Jaguar）汽车公司采用KBE技术设计某车型发动机盖，设计时间缩短20倍 英国空中客车公司（Bae）在设计A340—600飞机机翼的筋板时，由于每一个翼筋尺寸有所不同，如用常规CAD软件和分析软件设计一个翼筋至少需要2天，仅对所有翼筋设计一次需要1个人年，而采用KBE技术后，10个小时即可完成机翼筋板的设计。 6 11.1 KBE概述 3）KBE系统的类型 (1) 选择式KBE系统 它是利用领域知识辅助设计要求用户从一些相似的选项中选择性输入信息。 (2) 产生式KBE系统 它可以通过用户输入、规则、详细说明、预先定义好的几何约束,生成详细的几何CAD模型。 (3) 顾问式KBE系统 它是通过设计人员在设计时利用设计知识和制造知识对设计方案进行评估。 (4) 创新式KBE系统 它是通过早先定义好的原则和基于模型的推理方式，去探讨一个更大的设计空间和可行性设计。 7 11.2 KBE系统的体系框架 8 11.3 KBE中的基本概念 1) 数据 知识总是和数据、信息联系在一起的。数据是反映事物运动状态的一种非物质材料，它包括四种基本形式:数字、词汇、声音和图像。“数据”不仅是通常意义下的“数”，而是其在概念上的拓广和延伸，它泛指客观事物的数量、属性、位置及其相互关系的抽象表示。 2) 信息 信息是已排列有意义的、形式化的数据。通过人的认知能力对数据进行系统组织、整理和分析，使其产生相关性。信息和数据是两个密切相关的概念。数据是信息的载体和表示，信息是数据在特定场合下的具体含义，或者说信息是数据的语义，只有把两者密切地结合起来，才能确切的描述现实世界中某一具体事物。数据和信息又是两个不同的概念，对同一个数据，它在某一场合下可能表示这种信息，在别场合下是却表示另一个信息。 12 11.3 KBE中的基本概念 知识的类型 ① 描述性知识 以描述的方式来表示的知识叫描述性知识，包括事实知识和判断知识。事实知识描述有关对象、事件，例如:“电话在桌子上”等。描述性知识可用数据结构来表示，使知识作为一种独立于程序的实体存在，把用于解决问题的知识与程序编制方面的知识有效地分开，描述性知识具有知识表示清晰明确、易于理解、可读性好等优点。 13 11.3 KBE中的基本概念 知识的类型 ② 过程性知识 传统的数据处理将知识寓于程序中，即程序就代表着系统解决问题所使用的知识。这种知识表现类型称为过程性知识。过