李 華，楊建國，項(xiàng) 前，呂志軍

（東華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，上海 201620）

基于實(shí)體數(shù)據(jù)模型的棉紡工藝知識(shí)表示

李 華，楊建國，項(xiàng) 前，呂志軍

（東華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，上海 201620）

為解決棉紡行業(yè)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)對(duì)知識(shí)的快速響應(yīng)問題，在研究和分析現(xiàn)有多種知識(shí)表達(dá)方法及其優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了利于程序?qū)崿F(xiàn)的基于實(shí)體數(shù)據(jù)模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫知識(shí)建模方法，分析了數(shù)據(jù)實(shí)體間的概念屬性、關(guān)聯(lián)和約束，完成了由關(guān)系模型向?qū)嶓w數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換.最后，將該知識(shí)建模方法應(yīng)用于棉紡行業(yè)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)中，并通過原型系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性，輔助工藝人員縮短了產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)周期，利于同行業(yè)產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)知識(shí)的共享和重用，提高了知識(shí)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性.

知識(shí)表達(dá)；關(guān)系數(shù)據(jù)模型；實(shí)體數(shù)據(jù)模型；棉紡工藝

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)的加強(qiáng)和信息網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，紡織行業(yè)迫切需要加快技術(shù)進(jìn)步，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，加快企業(yè)信息化建設(shè)步伐[1]，以適應(yīng)個(gè)性化、小批量、多品種、快交貨的市場(chǎng)需求.紡織工業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)繼承與重用設(shè)計(jì)知識(shí)的過程，對(duì)知識(shí)的依賴性很強(qiáng)，而紡織行業(yè)作為勞動(dòng)密集型的傳統(tǒng)老工業(yè)，工藝知識(shí)體系復(fù)雜龐大，包括企業(yè)長期積累下來的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及手冊(cè)信息、決策知識(shí)和模型數(shù)據(jù)等等.由于棉紡行業(yè)普遍存在著加工工序繁多、工藝復(fù)雜且經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)，工藝設(shè)計(jì)方法工作量大、工藝更改頻繁等特征[2-3]，使得工藝設(shè)計(jì)知識(shí)在表達(dá)和存儲(chǔ)上尚未形成統(tǒng)一的表述和規(guī)范，知識(shí)的可移植性和可維護(hù)性差.在調(diào)研中也發(fā)現(xiàn)目前許多中小型棉紡企業(yè)信息化程度低，工藝知識(shí)的存儲(chǔ)和管理都仍停留在傳統(tǒng)的手工運(yùn)作上，難以實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)中對(duì)知識(shí)的快速檢索和重用以及產(chǎn)品加工過程中對(duì)工藝設(shè)計(jì)知識(shí)的高效反饋.為了滿足企業(yè)對(duì)工藝知識(shí)最大程度上的共享與重用，以及人們對(duì)信息存儲(chǔ)越來越多的趨向于動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性和交互性的要求，本文研究了基于實(shí)體數(shù)據(jù)模型的棉紡工藝設(shè)計(jì)知識(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫建模方法，對(duì)涉及產(chǎn)品全生命周期的各種復(fù)雜工藝知識(shí)資源進(jìn)行重組和管理，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的有效挖掘和快速檢索，縮短產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)的智能化水平和企業(yè)信息化水平，利于企業(yè)內(nèi)知識(shí)共享與創(chuàng)新.

1 知識(shí)表示方法研究

知識(shí)表示是知識(shí)工程的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是人工智能的重要研究領(lǐng)域.人工智能問題的求解是以知識(shí)為基礎(chǔ)的，知識(shí)表示是研究如何將已獲取的客觀世界的實(shí)體、關(guān)系等以最恰當(dāng)?shù)姆绞睫D(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)語言可以識(shí)別和處理的符號(hào)和形式.目前國內(nèi)外學(xué)者已對(duì)多種知識(shí)表示的方法進(jìn)行了研究和應(yīng)用，一般傳統(tǒng)的基于人工智能的知識(shí)表示方法主要有謂詞、語義網(wǎng)絡(luò)、框架、產(chǎn)生式規(guī)則等，下面列出了目前工程應(yīng)用中常見的知識(shí)表示方式及其優(yōu)缺點(diǎn)[4-5].

（1）謂詞邏輯表示法.利用邏輯公式推理描述對(duì)象、性質(zhì)、狀況和關(guān)系，它是人工智能領(lǐng)域中使用最早和最廣泛的知識(shí)表示方法之一.謂詞邏輯適合表示事物的狀態(tài)、屬性、概念等事實(shí)性知識(shí)以及事物間確定的因果關(guān)系，但是不能表示不確定性知識(shí)，推理效率很低.

（2）產(chǎn)生式規(guī)則.用“IF A THEN B”的產(chǎn)生式規(guī)則形式來表示事物或知識(shí)的因果關(guān)系，適應(yīng)于經(jīng)驗(yàn)型領(lǐng)域，知識(shí)的因果關(guān)系明確，自然靈活，便于理解，推理過程清晰，但是效率低，易造成規(guī)則沖突或組合爆炸.

（3）語義網(wǎng)絡(luò).一種采用網(wǎng)絡(luò)形式表達(dá)人類知識(shí)的方法，包括有向圖、節(jié)點(diǎn)、關(guān)系等，適應(yīng)于依據(jù)明確分類進(jìn)行推理的領(lǐng)域和處理事物的狀態(tài)、性質(zhì)、動(dòng)作間關(guān)系的場(chǎng)合，自然直接，體現(xiàn)了聯(lián)想的思維過程，但無法保證推論的嚴(yán)格性和有效性.

（4）框架.把某一事件或?qū)ο蟮乃兄R(shí)貯存在一起的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，框架表示事物對(duì)象組成，槽表示事物屬性，適用于知識(shí)具有較強(qiáng)層次的領(lǐng)域和表達(dá)事物屬性具有繼承性的場(chǎng)合，由淺入深，由表及里，但多重繼承易產(chǎn)生歧義.

（5）面向?qū)ο?將客觀世界抽象為實(shí)體對(duì)象，相似實(shí)體抽象為較高層次的實(shí)體，實(shí)體之間以某種方式發(fā)生聯(lián)系.面向?qū)ο缶哂刑烊坏膶哟涡院徒Y(jié)構(gòu)性，對(duì)象的定義有良好的兼容性和靈活性，易擴(kuò)展和維護(hù)，但由于過多的依賴?yán)^承，使得程序?qū)崿F(xiàn)需要一定的軟件技術(shù)支持環(huán)境，理論和技術(shù)尚不成熟，有待繼續(xù)完善.

（6）關(guān)系模型.關(guān)系模型是用二維表形式表示實(shí)體和實(shí)體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型.它建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上，也是相對(duì)較成熟的數(shù)據(jù)建模方法，具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，易操作、易理解和易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，可以很方便的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體間關(guān)聯(lián)約束，也便于程序的實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)訪問；但是數(shù)據(jù)類型的表達(dá)能力較差，不能直接支持復(fù)雜數(shù)據(jù)類型，而且在處理大量的表和復(fù)雜連接運(yùn)算時(shí)，查詢功能較差.

（7）基于本體.本體是對(duì)領(lǐng)域?qū)嶓w存在本質(zhì)的抽象，強(qiáng)調(diào)實(shí)體間的關(guān)聯(lián)，并通過多種知識(shí)表示元素將這些關(guān)聯(lián)表達(dá)和反映出來.構(gòu)建本體的目的是為了實(shí)現(xiàn)某種程度知識(shí)的共享和重用，目前在知識(shí)表示研究領(lǐng)域應(yīng)用較多，但是基于本體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)尚存在問題，而且將本體應(yīng)用于一定數(shù)據(jù)模型，在語義描述上也存在很大的沖突和冗余，可能會(huì)帶來巨大的性能代價(jià)，難于進(jìn)行快速有效的知識(shí)推理.

知識(shí)表示對(duì)于問題能否求解和是否便于程序?qū)崿F(xiàn)有重大影響，知識(shí)結(jié)構(gòu)的正確表示很關(guān)鍵，所以要選擇和設(shè)計(jì)一種實(shí)用的表達(dá)模式.考慮的因素包括（但不限于）：①能否準(zhǔn)確有效的表達(dá)；②表達(dá)規(guī)則是否簡(jiǎn)單，便于理解和應(yīng)用；③便于知識(shí)擴(kuò)展和維護(hù)；④便于知識(shí)訪問和程序?qū)崿F(xiàn)；⑤支持自上而下、逐步求精的設(shè)計(jì)原則；⑥盡量符合人類普遍的思維形式[5].

2 構(gòu)建棉紡工藝設(shè)計(jì)知識(shí)模型

2.1 棉紡工藝設(shè)計(jì)知識(shí)獲取和分類

棉紡工藝知識(shí)所涉及到的知識(shí)量和信息量相當(dāng)龐大，其存在形式也是多樣化的，貫穿于產(chǎn)品全生命周期之中，從產(chǎn)品調(diào)研、工藝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品加工，質(zhì)量預(yù)測(cè)和控制，都離不開工藝知識(shí).棉紡行業(yè)生產(chǎn)工序繁多，工藝路線多變，品種翻改頻繁，工藝計(jì)算復(fù)雜，經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)占主導(dǎo)，目前在同行業(yè)同領(lǐng)域之間尚缺乏對(duì)工藝知識(shí)的規(guī)范化統(tǒng)一描述和組織.通過對(duì)該領(lǐng)域工藝設(shè)計(jì)知識(shí)的分析、過濾和剔除，將工藝知識(shí)分為以下模塊進(jìn)行描述[6].

（1）定義性知識(shí)：定義性知識(shí)相當(dāng)于知識(shí)表示中對(duì)確定性知識(shí)的概念化和直觀化的描述，便于理解和操作.這類知識(shí)廣泛存在于工藝設(shè)計(jì)知識(shí)庫中，例如工藝設(shè)計(jì)中對(duì)各項(xiàng)工藝參數(shù)“捻度”、“鉗口”、“馬達(dá)盤”等的自定義命名，是具有明確前提和結(jié)論的知識(shí).

（2）事實(shí)性知識(shí)：事實(shí)性知識(shí)是從實(shí)際生產(chǎn)中得來的在工藝設(shè)計(jì)過程中不可主觀輕易變更的知識(shí)，例如加工棉質(zhì)產(chǎn)品的工藝流程必須要經(jīng)過梳棉工序，這就是一個(gè)事實(shí)性知識(shí).

（3）規(guī)則性知識(shí)：規(guī)則性知識(shí)是專家經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)的積累，是經(jīng)過實(shí)踐證明是正確的、且易于表述和易于用程序化語言來描述的知識(shí).這類知識(shí)較容易轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的知識(shí)，例如工藝設(shè)計(jì)過程中的工藝計(jì)算公式和推理得到的恒定知識(shí)結(jié)果都屬于規(guī)則性知識(shí).

（4）過程性知識(shí)：過程性知識(shí)是指把相關(guān)的公式和推理有序組織在一起形成整體性較強(qiáng)的知識(shí)，是定義性知識(shí)和規(guī)則性知識(shí)的集成，例如根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的輸入?yún)?shù)通過推理得到各項(xiàng)輸出參數(shù)的過程就屬于過程性知識(shí).

基于本文作者對(duì)棉紡領(lǐng)域工藝設(shè)計(jì)知識(shí)需求的調(diào)研和分析，獲取了該領(lǐng)域工藝知識(shí)某種程度上的概念化術(shù)語和邏輯關(guān)系，并通過E-R圖描述了棉紡行業(yè)工藝設(shè)計(jì)知識(shí)結(jié)構(gòu)，如圖1所示.E-R圖中將各類定義性和事實(shí)性知識(shí)描述為實(shí)體，將規(guī)則性和過程性知識(shí)描述為實(shí)體間的關(guān)聯(lián).

圖1 棉紡工藝知識(shí)E-R模型Fig.1 E-R model of cotton process knowledge

2.2 基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫的棉紡工藝設(shè)計(jì)知識(shí)表達(dá)

由于棉紡工藝知識(shí)的理論性、經(jīng)驗(yàn)性、不確定性以及工藝數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)性，使得對(duì)工藝知識(shí)的識(shí)別、存儲(chǔ)和管理，迄今都很難用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論分析與決策[3].基于棉紡行業(yè)工藝知識(shí)的特殊性和復(fù)雜性，本文研究了基于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的工藝知識(shí)表達(dá)方式，相比于其他關(guān)系模型，關(guān)系數(shù)據(jù)庫有著對(duì)知識(shí)描述更加直觀、易于用戶理解、易維護(hù)、結(jié)構(gòu)關(guān)系層次清晰、易于開發(fā)人員在Web平臺(tái)下對(duì)知識(shí)的快速檢索和訪問等優(yōu)點(diǎn)，使得關(guān)系數(shù)據(jù)模型在一定程度上便于程序的實(shí)現(xiàn)和知識(shí)的共享.

關(guān)系模型建立在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)概念基礎(chǔ)上，并且嚴(yán)格遵從一定的規(guī)范和規(guī)則約束.關(guān)系模型中數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)是若干的二維表，每張二維表由行和列組成，行和列的設(shè)計(jì)都應(yīng)滿足一定程度的范式，關(guān)系模型中包括以下概念術(shù)語[7]：

（1）關(guān)系（Relation）：一個(gè)關(guān)系通常對(duì)應(yīng)一張表；

（2）元組（Tuple）：表中一行代表一個(gè)元組；

（3）屬性（Attribute）：表中一列代表一個(gè)屬性；

（4）主外鍵（PK/FK）：主鍵確保表中屬性列可唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)元組，外鍵保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性；

（5）域（Domain）：表中屬性列的取值范圍；

（6）分量：元組中的一個(gè)屬性值；

（7）關(guān)系模式：對(duì)關(guān)系的描述一般表示為關(guān)系名（屬性1，屬性2，…，屬性n）.

在關(guān)系模型理解的基礎(chǔ)上，本文利用SQL 2008關(guān)系數(shù)據(jù)庫來構(gòu)建棉紡工藝設(shè)計(jì)知識(shí)存儲(chǔ)模型，將關(guān)系數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)分解為兩部分?jǐn)?shù)據(jù)，一部分是元數(shù)據(jù)，也稱為模式，包括關(guān)系（表）名、關(guān)系的屬性、主外鍵約束；另一部分是數(shù)據(jù)粒度，包括元組、域和屬性值.通過這兩部分實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中實(shí)體和實(shí)體間關(guān)聯(lián)的設(shè)計(jì).為了實(shí)現(xiàn)對(duì)棉紡行業(yè)復(fù)雜工藝知識(shí)的準(zhǔn)確表達(dá)和識(shí)別，表1給出了棉紡工藝知識(shí)數(shù)據(jù)庫的部分關(guān)系模式元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，描述了各類實(shí)體概念、屬性及其邏輯關(guān)系，包括機(jī)臺(tái)表、工序表、各機(jī)臺(tái)工藝項(xiàng)目表以及知識(shí)管理信息表等.

表1 棉紡工藝知識(shí)關(guān)系模型Tab.1 Spinning process knowledge relation model

該關(guān)系模型在表和表字段命名上分別遵從了關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的一定命名規(guī)范，并結(jié)合了各種易于思維理解和計(jì)算機(jī)語言易識(shí)別的知識(shí)定義和描述，將工藝知識(shí)按概念類別分別重組和統(tǒng)一命名，提取共性的工藝設(shè)計(jì)知識(shí)組成一類實(shí)體，個(gè)性存在的工藝知識(shí)獨(dú)立為單個(gè)實(shí)體，一定程度上有效避免了知識(shí)概念劃分上的二義性和冗余性，如“設(shè)備”+“_Para”構(gòu)成一類表，代表所有設(shè)備上機(jī)工藝參數(shù)的知識(shí)；“T”（Total縮寫）或“M”（Management縮寫）代表總工藝設(shè)計(jì)和分工藝設(shè)計(jì)的知識(shí)管理信息記錄；“Q”（Quality縮寫）+“各大工序名稱”構(gòu)成一類表，代表產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)信息；“設(shè)備”+“_KB”+“自定義參數(shù)名”構(gòu)成一類表，代表過程性推理知識(shí)等.

各知識(shí)表之間不是獨(dú)立存在的個(gè)體，而是受關(guān)系主外鍵約束的一組關(guān)聯(lián)表的集合.各關(guān)系表在關(guān)系模型中稱之為實(shí)體，實(shí)體與實(shí)體之間存在關(guān)聯(lián).一般情況下，一個(gè)關(guān)系的主鍵包含一個(gè)屬性，則這樣的關(guān)系表示一個(gè)實(shí)體；對(duì)于一個(gè)關(guān)系的主鍵包含一個(gè)以上的屬性，所有屬性又都是關(guān)系的外鍵，這樣的關(guān)系就對(duì)應(yīng)著實(shí)體間的一個(gè)關(guān)聯(lián)；對(duì)于一個(gè)關(guān)系中既存在主鍵列也存在外鍵列的情況，外鍵列可以和其他實(shí)體產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，也可以在關(guān)系內(nèi)部主鍵列和外鍵列形成自引用的關(guān)系，這種聯(lián)系相當(dāng)于實(shí)體內(nèi)部繼承的關(guān)系.如表1中，“設(shè)備”+“_KB”+“自定義”的一類關(guān)系中主鍵列ID只包含一個(gè)屬性，不與其他表發(fā)生關(guān)聯(lián)，代表一個(gè)獨(dú)立的實(shí)體；“設(shè)備”+“_Para”這類表中的屬性列M_PlanningID既是關(guān)系的主鍵又是關(guān)系的外鍵，則這類表和關(guān)系M_Planning之間存在引用關(guān)系；Machine和Procedure關(guān)系中即存在主鍵列ID，也存在外鍵列ProcedureID和PID，關(guān)系Machine中外鍵列ProcedureID表示實(shí)體Machine和Procedure之間存在引用關(guān)系，關(guān)系Procedure中外鍵列PID和其主鍵列ID在關(guān)系內(nèi)部形成父子關(guān)聯(lián)，即自引用關(guān)系.

為了提升對(duì)模型的數(shù)據(jù)訪問和查詢性能，實(shí)現(xiàn)Web客戶端界面的快速響應(yīng)，在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中特別添加了一些中間關(guān)聯(lián)表，以降低知識(shí)查詢的負(fù)荷，提高程序運(yùn)行的性能，如表1中的工藝項(xiàng)目中間關(guān)聯(lián)表“Param”和“InOut”表.同時(shí)，關(guān)系模型中適當(dāng)應(yīng)用了索引、存儲(chǔ)過程、視圖和函數(shù)等，使用存儲(chǔ)過程在于其執(zhí)行速度快，效率高，易維護(hù)，可降低網(wǎng)絡(luò)通信量[4]，適應(yīng)企業(yè)規(guī)則運(yùn)算的多變性，一般和函數(shù)一起使用.在本文所構(gòu)建的關(guān)系模型中主要利用存儲(chǔ)過程和函數(shù)定義表和表字段的擴(kuò)展屬性，以實(shí)現(xiàn)Web可視化界面；使用索引提高了對(duì)知識(shí)數(shù)據(jù)的快速檢索，可縮短產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)的周期；視圖是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的虛表，視圖中所包括的數(shù)據(jù)列和數(shù)據(jù)行全部來源于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的基表，利用視圖，可使眾多的復(fù)合查詢代碼變的簡(jiǎn)單易懂.

3 關(guān)系模型到實(shí)體數(shù)據(jù)模型的映射

實(shí)體數(shù)據(jù)模型（EDM）是ADO.NET實(shí)體框架的核心，它是一種將應(yīng)用程序數(shù)據(jù)定義為多組實(shí)體和關(guān)系的設(shè)計(jì)規(guī)范，包括邏輯層、映射層和概念層[8].從關(guān)系模型到實(shí)體數(shù)據(jù)模型的映射實(shí)質(zhì)上就是從數(shù)據(jù)邏輯存儲(chǔ)層到概念設(shè)計(jì)層的映射，從而使開發(fā)人員能夠針對(duì)概念性實(shí)體數(shù)據(jù)模型，便于進(jìn)行ORM（對(duì)象關(guān)系映射）封裝，利用ADO.NET實(shí)體框架提供的對(duì)象服務(wù)和數(shù)據(jù)訪問引擎等組件實(shí)現(xiàn)類的訪問，便于程序?qū)崿F(xiàn)，同時(shí)可減少開發(fā)代碼量和代碼維護(hù)工作量.圖2所示為關(guān)系模型到實(shí)體數(shù)據(jù)模型的映射.

圖2 概念實(shí)體數(shù)據(jù)模型Fig.2 Conceptual entity data model

在圖2中可以看到，它將關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的關(guān)系對(duì)象轉(zhuǎn)換成實(shí)體對(duì)象（Entity），數(shù)據(jù)表屬性字段轉(zhuǎn)換為標(biāo)量屬性（Property），實(shí)體間關(guān)系則轉(zhuǎn)換為關(guān)聯(lián)屬性（Association），實(shí)體間的主外鍵約束轉(zhuǎn)換為導(dǎo)航屬性（Navigation），每個(gè)獨(dú)立存在的實(shí)體稱之為一個(gè)實(shí)體集，讓數(shù)據(jù)庫的（E/R）模型完全轉(zhuǎn)換成對(duì)象模型.

4 在棉紡行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

本文所研究的棉紡工藝知識(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫建模方法是基于.NET Framework 3.5 SP1中ADO.NET實(shí)體框架技術(shù)，通過利用VS2008開發(fā)環(huán)境和SQL 2008工具，完成了棉紡工藝知識(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)模型到概念實(shí)體數(shù)據(jù)模型的映射，并采用C++面向?qū)ο缶幊陶Z言實(shí)現(xiàn)了棉紡行業(yè)復(fù)雜工藝知識(shí)的Web應(yīng)用，其具體實(shí)現(xiàn)過程如圖3所示.

圖3 工藝知識(shí)Web系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程Fig.3 Web system realization process

目前，該智能工藝設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)已在多家紡織行業(yè)推廣和應(yīng)用，在實(shí)踐中切實(shí)提高了工藝知識(shí)的可移植性和可維護(hù)性，同時(shí)縮短了產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)周期，極大地提高了工藝發(fā)布效率和企業(yè)信息化水平，在同行業(yè)之間逐步形成了工藝知識(shí)的范式描述和表達(dá)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部知識(shí)的共享和重用.圖4為工藝設(shè)計(jì)知識(shí)客戶端應(yīng)用界面.

圖4 工藝設(shè)計(jì)客戶端界應(yīng)用界面Fig.4 Client application interface based on EDM

5 結(jié)束語

棉紡行業(yè)是一個(gè)知識(shí)相對(duì)密集和復(fù)雜的傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中形成了大量的工藝經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的單一形式的對(duì)工藝知識(shí)的手工存儲(chǔ)和管理已不能滿足工藝設(shè)計(jì)的需求，基于棉紡行業(yè)的特殊性和復(fù)雜性，更加需要由專門用于知識(shí)管理的工藝系統(tǒng)來滿足工藝設(shè)計(jì)人員對(duì)知識(shí)的需求.本文在研究國內(nèi)外現(xiàn)階段多種知識(shí)表達(dá)方式的基礎(chǔ)上，從實(shí)際應(yīng)用和可行性的角度提出了針對(duì)棉紡行業(yè)的基于實(shí)體數(shù)據(jù)模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫建模方法.該方法便于將關(guān)系模型中的實(shí)體、屬性、關(guān)聯(lián)、約束以及存儲(chǔ)過程、函數(shù)等映射為概念實(shí)體數(shù)據(jù)模型，方便開發(fā)人員利用.采用NET開發(fā)環(huán)境中最新開發(fā)技術(shù)和最新數(shù)據(jù)訪問技術(shù)對(duì)實(shí)體對(duì)象進(jìn)行操作，同時(shí)也便于基于Web的智能工藝設(shè)計(jì)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn).

基于實(shí)體數(shù)據(jù)模型的關(guān)系數(shù)據(jù)庫知識(shí)建模方法目前在很大程度上解決了棉紡行業(yè)長期以來的知識(shí)獲取和知識(shí)管理瓶頸問題，克服了紡織行業(yè)數(shù)據(jù)建模的困難，提高了解決實(shí)際問題的能力.關(guān)系數(shù)據(jù)建模在知識(shí)的表示上雖具有靈活性和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但也有其自身的不足和缺陷.例如，對(duì)于特殊復(fù)雜知識(shí)的數(shù)據(jù)類型表達(dá)能力差，以及對(duì)于處理大量的數(shù)據(jù)實(shí)體及其關(guān)聯(lián)過多的復(fù)合查詢性能較差等問題都需要進(jìn)一步研究.隨著知識(shí)表達(dá)方式的深入探索和研究，基于關(guān)系模型的多種表達(dá)方式相結(jié)合的混合知識(shí)表示方式也是有待研究的一個(gè)方向.

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Cotton textile process knowledge representation based on entity data model

LI Hua，YANG Jian-guo，XIANG Qian，LU¨Zhi-jun
（College of Mechanical Engineering，Donghua University，Shanghai 201620，China）

To resolve the knowledge rapid response of cotton process design，the advantages and disadvantages of various existing knowledge representation methods are studied and analyzed，a relational database modeling which benefits program implementation based on entity data model（EDM）is proposed，the attributes，associations and constraints of entities are analysed，the conversion from the relational model to the entity data model is completed.Finally，the knowledge modeling method is applied to the product process design of cotton spinning industry，the feasibility and effectiveness is verified by the realization of prototype systems，which assisted process designers to shorten the product process design cycle.Furthermore，it′s much better for designers to share and reuse product process design knowledge，extensibility and maintainability of knowledge is improved.

knowledge representation；relational data model；entity data model；cotton textile process

book=3,ebook=105

TP315；TS105

A

1671-024X（2010）03-0029-05

2010-01-08 基金項(xiàng)目：國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目基金資助（2006BAF01A44）；上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)基金資助（B602）

李 華（1984—），女，碩士研究生.

楊建國（1951—），男，教授，博士生導(dǎo)師.E-mail：jgyangm@mail.dhu.edu.cn