徐 毅， 金 博， 滕 弘 飛， 屈 福 政

（1.大連理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系，遼寧 大連 116024；2.大連理工大學(xué) 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)學(xué)院，遼寧 大連 116024；3.大連理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 大連 116024）

0 引 言

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，據(jù)估計(jì)約有90%的設(shè)計(jì)為變型設(shè)計(jì)或自適應(yīng)設(shè)計(jì)，這意味著大多數(shù)的設(shè)計(jì)工作可重用以前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識.目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識重用，已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)［1］，特別是在產(chǎn)品大規(guī)模定制方面已取得重要進(jìn)展.很多企業(yè)一般通過對現(xiàn)有產(chǎn)品族或產(chǎn)品平臺的設(shè)計(jì)知識重用，利用配置設(shè)計(jì)等方法和技術(shù)完成產(chǎn)品的大規(guī)模定制［2、3］.從現(xiàn)有的實(shí)踐看，大規(guī)模定制的成功實(shí)施必須依賴于三方面：一是若干成熟的技術(shù)模塊；二是先進(jìn)的管理思想模塊；三是標(biāo)準(zhǔn)化模塊.從我國的國情看，只有大企業(yè)才有滿足以上三方面的信息化水平，大部分中小企業(yè)還不易滿足要求，因而大規(guī)模定制的策略和零部件設(shè)計(jì)知識重用方法一般還不能直接用于我國某些中小企業(yè).但基于Web網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)有應(yīng)用前景.

目前中小企業(yè)基于變型設(shè)計(jì)或自適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，常用的方法是基于CAD的人機(jī)交互的零部件設(shè)計(jì)重用方法.另外，基于實(shí)例推理的核心思想是相似的問題有相似的解，通過對已有問題的解進(jìn)行重用和調(diào)整，解決新產(chǎn)生的相似問題，也涉及產(chǎn)品零部件設(shè)計(jì)重用.

盡管面向客戶的產(chǎn)品變化較快，但構(gòu)成產(chǎn)品的零部件相對穩(wěn)定，且由于我國中小企業(yè)大部分是根據(jù)客戶訂單進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，設(shè)計(jì)重用知識多集中在產(chǎn)品的CAD知識方面.隨著企業(yè)的零部件規(guī)模的增大，大多數(shù)中小企業(yè)已經(jīng)建立起不同規(guī)模、不同層次的零部件數(shù)據(jù)庫來組織和重用該企業(yè)的零部件設(shè)計(jì)知識［4、5］.但由于缺乏CAD知識的管理和重用方法，目前中小企業(yè)的零部件設(shè)計(jì)知識重用還存在著如下諸多問題：（1）現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輔助軟件和技術(shù)資料管理工具還不能很好地提取和重用產(chǎn)品CAD設(shè)計(jì)知識，對于企業(yè)CAD知識的獲取、組織再利用方面比較欠缺.（2）中小企業(yè)的零部件圖形數(shù)據(jù)庫都采用傳統(tǒng)的關(guān)系型樹狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)零部件信息數(shù)據(jù)，組織形式上都屬于傳統(tǒng)的分類體系思路，很難表達(dá)出零部件信息之間的隱含關(guān)系；檢索方式采用關(guān)鍵字檢索方式，檢索效率不高，在現(xiàn)階段不能很好地滿足企業(yè)的設(shè)計(jì)重用需求.對我國中小企業(yè)來說，如何解決企業(yè)產(chǎn)品底層次的CAD知識重用問題，是一個(gè)比較迫切而又現(xiàn)實(shí)的需求.

解決企業(yè)CAD知識重用的一種方法是采用知識表達(dá)模型對企業(yè)的CAD知識重新建模.產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識表達(dá)模型是產(chǎn)品設(shè)計(jì)重用過程中知識查詢和檢索的基礎(chǔ)，目前主要有基于功能原理模型的知識表達(dá)［6］、基于知識的產(chǎn)品知識表達(dá)［7］、基于本體的產(chǎn)品知識表達(dá)［8］、基于工程語義的知識建模［9］、基于模板的知識建模［10］、基于實(shí)例推理的知識模型［11］等.目前中小企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識多是以CAD模型、技術(shù)文檔和零部件數(shù)據(jù)庫形式表達(dá)，其最基本的形式是“產(chǎn)品－部件－零件工程圖”和資料文件（如工藝等），如果采用知識表達(dá)模型對企業(yè)的CAD知識重新建模，工作量很大，很多企業(yè)由于規(guī)模較小，無論從財(cái)力上還是技術(shù)上來說都較困難.而且產(chǎn)品知識表達(dá)模型目前也還很難達(dá)到底層產(chǎn)品設(shè)計(jì)重用中的實(shí)用化，真正成功用于中小企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐的文獻(xiàn)報(bào)道還不多［12］.針對當(dāng)前中小企業(yè)迫切需要解決的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的底層零部件CAD設(shè)計(jì)知識重用難題，本文認(rèn)為解決的關(guān)鍵是：盡量在不改變企業(yè)原有設(shè)計(jì)知識的基礎(chǔ)上，利用中小企業(yè)現(xiàn)有的CAD模型、技術(shù)文檔以及產(chǎn)品零部件圖形數(shù)據(jù)庫建立一個(gè)簡單實(shí)用的知識重用模型，基于該知識重用模型來完成企業(yè)CAD設(shè)計(jì)知識的組織和重用.為此，本文研究變粒度雙知識網(wǎng)映射的零部件設(shè)計(jì)重用方法，其目的是不改變企業(yè)原有零部件圖形數(shù)據(jù)庫，在零部件圖形數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)關(guān)系樹表達(dá)基礎(chǔ)上，格外構(gòu)造一個(gè)粗粒度網(wǎng)狀基于語義（例如用OWL表示）的零部件知識結(jié)構(gòu)網(wǎng).將企業(yè)原有的零部件數(shù)據(jù)庫作為細(xì)粒度樹狀知識網(wǎng)，建立兩個(gè)知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)映射的知識網(wǎng)用于產(chǎn)品底層的設(shè)計(jì)重用.

1 變粒度雙網(wǎng)映射的零部件設(shè)計(jì)知識重用

本文給出的粗細(xì)粒度雙網(wǎng)映射的零部件設(shè)計(jì)知識重用方法如圖1所示.該方法的特點(diǎn)可描述如下：（1）借鑒語義網(wǎng)知識［13］，構(gòu)造一個(gè)粗粒度零部件知識網(wǎng)（網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）.在粗粒度零部件知識網(wǎng)中，僅保留了重要零部件檢索信息（例如零部件結(jié)構(gòu)、功能等特征），更具體的細(xì)節(jié)信息（如零部件倒角大小、零部件熱處理技術(shù)、零部件表面粗糙度、公差等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)）可以在CAD模型或零部件數(shù)據(jù)庫中獲取.粗粒度零部件知識網(wǎng)僅作為設(shè)計(jì)或生產(chǎn)過程中零部件CAD信息的檢索模型，所包含的信息為與設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程密切相關(guān)的信息，如零部件結(jié)構(gòu)關(guān)鍵尺寸、性能等功能特征與結(jié)構(gòu)特征的描述，結(jié)構(gòu)特征主要指零部件的技術(shù)特征、管理特征、材料特征、幾何特征等.（2）建立中小企業(yè)現(xiàn)有的零部件數(shù)據(jù)庫（主要為樹狀知識結(jié)構(gòu)，作為細(xì)粒度零部件知識網(wǎng)）與粗粒度零部件知識網(wǎng)的映射關(guān)系.（3）建立粗粒度與細(xì)粒度知識網(wǎng)的雙網(wǎng)映射關(guān)系.利用變粒度的知識檢索方法檢索企業(yè)CAD知識，由粗到細(xì)，詳略互補(bǔ).（4）面向中小企業(yè)的產(chǎn)品CAD設(shè)計(jì)，即基于CAD模型的零部件設(shè)計(jì)知識重用.

圖1 粗細(xì)粒度零部件設(shè)計(jì)知識重用方法Fig.1 Method of design knowledge reuse for coarse－fine－grained parts

本文給出的變粒度雙網(wǎng)映射的設(shè)計(jì)知識重用方法有助于解決目前中小企業(yè)零部件CAD設(shè)計(jì)知識重用的不足：（1）通過雙網(wǎng)映射的方法，有效地實(shí)現(xiàn)了不同的CAD知識表達(dá)方式與檢索的結(jié)合，零部件數(shù)據(jù)庫提供了詳細(xì)的零部件設(shè)計(jì)信息，用于細(xì)粒度零部件CAD知識檢索；粗粒度零部件知識網(wǎng)主要用于產(chǎn)品零部件CAD設(shè)計(jì)知識的語義表達(dá)、組織管理以及粗粒度的檢索，通過語義網(wǎng)框架，粗粒度零部件知識網(wǎng)表達(dá)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中很難描述的一些零部件之間隱含的關(guān)系，從而豐富了中小企業(yè)零部件CAD設(shè)計(jì)知識.（2）設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，可首先采用基于語義的粗粒度知識網(wǎng)檢索零部件CAD知識，然后通過雙網(wǎng)映射關(guān)系將更具體的CAD知識從零部件圖形數(shù)據(jù)庫中檢索出來，這樣形成了一個(gè)由粗到細(xì)、詳略互補(bǔ)的CAD知識的檢索過程，相比較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵字檢索方式，這種檢索方式有助于提高零部件CAD設(shè)計(jì)知識的檢索效率.同時(shí)，本文的雙網(wǎng)映射的知識模型，也可采用基于實(shí)例推理的相似度算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)知識檢索.

本文變粒度雙網(wǎng)映射的零部件設(shè)計(jì)知識重用方法需解決以下幾個(gè)問題：粗粒度零部件知識網(wǎng)的建立、雙網(wǎng)映射實(shí)現(xiàn)、CAD知識檢索方法等，將在下面分別介紹.

2 粗粒度零部件知識網(wǎng)

如前文所述，目前有多種較為成熟的產(chǎn)品知識表達(dá)模型，這些模型均從不同層面描述了產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識，由于工作量大、描述繁復(fù)，對于某些中小企業(yè)而言，受目前的財(cái)力和技術(shù)力量所限，尚無法實(shí)現(xiàn).本文的粗粒度零部件知識網(wǎng)可描述如下：粗粒度零部件知識網(wǎng)是一個(gè)以各類零部件概念為描述對象的語義知識結(jié)構(gòu)，基本思想是將產(chǎn)品零部件CAD設(shè)計(jì)信息中的各種隱含零部件關(guān)系特征（本文的關(guān)系特征概念是指產(chǎn)品部件所包含或有關(guān)聯(lián)的零部件）、屬性及關(guān)系提取出來，通過語義描述，建立零部件CAD設(shè)計(jì)信息的關(guān)系特征與關(guān)系特征、關(guān)系特征與屬性以及屬性與屬性的內(nèi)在聯(lián)系，形成一個(gè)網(wǎng)狀的語義信息表示結(jié)構(gòu).在網(wǎng)狀知識表示上，通過任意一個(gè)信息入口，如特征項(xiàng)、屬性項(xiàng)、關(guān)系項(xiàng)等，都可以很方便地訪問到與此相關(guān)的各種零部件知識，使得知識結(jié)構(gòu)網(wǎng)上每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)知識網(wǎng)理論都具有一定的“聯(lián)想”功能，這為基于知識網(wǎng)絡(luò)的配置設(shè)計(jì)信息檢索和知識推理提供了方便.相比較傳統(tǒng)的基于關(guān)鍵字的信息檢索，語義檢索方式提供了更強(qiáng)大的信息檢索能力，例如用戶通過關(guān)鍵字的檢索方式檢索“齒輪”，會(huì)檢索出各種類型的齒輪信息，如直齒輪、斜齒輪、錐齒輪等；而通過語義檢索方式檢索“齒輪”時(shí)，不僅會(huì)檢索到齒輪信息，而且會(huì)根據(jù)語義關(guān)系特征的內(nèi)在聯(lián)系，檢索到相關(guān)聯(lián)的其他零部件信息，例如相配合軸、擋圈、端蓋等零件.圖2為本文的粗粒度零部件知識網(wǎng).

需要說明的是，本文的粗細(xì)粒度知識網(wǎng)稱謂只是從宏觀形象角度對兩種網(wǎng)的定義，以表示兩個(gè)網(wǎng)粒度不同，粗粒度知識網(wǎng)包括產(chǎn)品零部件的功能特征、結(jié)構(gòu)特征等信息；而原圖形數(shù)據(jù)庫為細(xì)粒度知識網(wǎng)，包含零部件的全部記錄.

圖2 粗粒度零部件設(shè)計(jì)知識網(wǎng)Fig.2 Coarse－grained parts design knowledge network

本文采用 OWL［14］（Web ontology language，Web本體語言）描述粗粒度零部件知識網(wǎng)，主要原因是：（1）OWL是 W3C推薦的描述語義 Web的本體語言，具有定義良好的語義表示能力和邏輯推理能力，通過OWL描述的零部件CAD知識具有語義性質(zhì)；（2）OWL通過對概念及屬性之間關(guān)系的描述，可以表達(dá)各種資源之間內(nèi)在的語義關(guān)聯(lián)，使得描述模型具有一定“聯(lián)想”功能，這與本文研究產(chǎn)品、部件、零件等CAD語義知識是有對應(yīng)關(guān)系的；（3）OWL描述的知識模型具有相似度和相關(guān)度計(jì)算功能，相比較關(guān)鍵字檢索，可提高CAD知識的查全率和準(zhǔn)確率.

具體來說是采用OWL的Class類對每個(gè)CAD知識進(jìn)行概念定義，并通過OWL的SubClassOf等元素描述零部件設(shè)計(jì)知識父類與子類關(guān)系.通過Object Property（對象屬性）和Data Property（數(shù)據(jù)屬性）描述零部件設(shè)計(jì)知識的各種屬性及關(guān)系；利用Domain、AllValuesFrom等元素對零部件設(shè)計(jì)知識關(guān)系約束進(jìn)行描述.圖3為直齒圓柱齒輪減速器類定義的數(shù)據(jù)，從中可看出，該類包括了額定功率、最大減速比等數(shù)據(jù)屬性，也包括了is＿assembled＿by、is＿part＿of等對象屬性，這些對象屬性分別描述了該減速器是由哪些零部件裝配而成的，是屬于哪個(gè)部件的組成部分.對于較為復(fù)雜的關(guān)系屬性，本文將其類型定義為xsd：XMLLiteral類型數(shù)據(jù)，即通過XML（extensible markup language）來具體描述其內(nèi)容.主要原因是XML文檔通過對屬性、元素的描述，可明確地表示數(shù)據(jù)模型中各個(gè)部分的意義，具有自我描述性，因而易于表達(dá)零部件的較為復(fù)雜的關(guān)系屬性.

圖3 直齒圓柱齒輪減速器類定義Fig.3 The class definition of spur－gear－reducer

3 粗粒度零部件知識網(wǎng)與細(xì)粒度零部件知識網(wǎng)映射關(guān)系

如前文所述，粗粒度零部件知識網(wǎng)僅保存了CAD主要的檢索信息，更具體的細(xì)節(jié)信息（如公差等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)）可通過雙網(wǎng)映射的方式在細(xì)粒度零部件知識網(wǎng)（零部件數(shù)據(jù)庫或CAD模型）中獲取.

圖4 減速器零部件分類樹Fig.4 The classification tree of reducer parts

以某中小企業(yè)的減速器產(chǎn)品零部件為例說明，圖4為減速器零部件分類樹.本文的粗粒度零部件知識網(wǎng)與細(xì)粒度零部件知識網(wǎng)之間的映射關(guān)系如圖5所示，該圖為某企業(yè)的圖形數(shù)據(jù)庫實(shí)例，左邊為細(xì)粒度零部件樹目錄和詳細(xì)設(shè)計(jì)信息，右邊為粗粒度零部件知識網(wǎng)，每個(gè)零部件都有一個(gè)編號（ID）作為其標(biāo)識.因此，本文利用零部件ID作為雙網(wǎng)映射的標(biāo)識.圖形數(shù)據(jù)庫中每個(gè)零部件的ID與粗粒度零部件知識網(wǎng)ID對應(yīng)關(guān)系表中的ID一一對應(yīng)，在粗粒度零部件知識網(wǎng)內(nèi)部，ID與零部件特征、屬性、關(guān)系等信息為一對一或一對多的映射關(guān)系.利用這種映射關(guān)系，在粗粒度零部件知識網(wǎng)內(nèi)部，利用零部件概念、特征、關(guān)系等信息，可以很方便地訪問到與此相關(guān)的各種零部件設(shè)計(jì)知識.這既保留了企業(yè)原有圖形數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容，又實(shí)現(xiàn)了CAD信息的語義管理及檢索.

圖6為粗粒度軸承零部件知識網(wǎng)的OWL描述圖，概念實(shí)體集描述了零部件類，如齒輪、軸等；概念實(shí)體屬性及特征集具體描述了零部件類的屬性值和特征值，如零部件名稱等；概念實(shí)體關(guān)系集則描述了零部件知識網(wǎng)內(nèi)部的各種關(guān)系.圖7為圖4中減速器的粗粒度零部件知識網(wǎng)描述實(shí)例片段，在實(shí)例中，既描述了減速器的基本特征信息，又描述了減速器所包含的子件信息（特征值），每一具體信息（軸承信息及子件信息）都對應(yīng)有ID號，此ID號與產(chǎn)品零部件數(shù)據(jù)庫中信息一一對應(yīng).在圖7的減速器描述實(shí)例中，由XML對屬性減速比的描述可知，該減速比值為4.0，是由兩個(gè)類型為“齒輪”的零部件通過齒數(shù)屬性相除得到的，這兩個(gè)零部件ID分別為“90227004”和“90227003”.圖7所示描述實(shí)例，即圖5中ID對應(yīng)關(guān)系表和特征表內(nèi)容，ID對應(yīng)關(guān)系表擔(dān)負(fù)著兩網(wǎng)信息交互的任務(wù)，一方面通過ID在零部件數(shù)據(jù)庫中指定具體零部件位置，另一方面結(jié)合語義關(guān)系通過語義支持零部件信息的重用和檢索.圖8為齒輪OWL描述實(shí)例片段，該實(shí)例為粗粒度零部件知識網(wǎng)中的屬性表及關(guān)系表內(nèi)容.屬性表包括齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、軸孔直徑等屬性信息，關(guān)系表包括齒輪和軸的軸孔裝配關(guān)系等信息.以軸承部件為例，圖7、8以及圖5描述結(jié)合在一起形成本文研究的粗粒度零部件知識網(wǎng)，粗粒度知識網(wǎng)與企業(yè)的圖形數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)重用知識網(wǎng)相結(jié)合，即形成了完整的面向中小企業(yè)的CAD語義知識網(wǎng).

本文采用變粒度CAD知識檢索方法檢索零部件設(shè)計(jì)知識，該方法可分為兩個(gè)層次：（1）首先根據(jù)粗粒度零部件知識網(wǎng)對零部件圖形數(shù)據(jù)庫CAD知識粗查，檢索語言為SPARQL.（2）在產(chǎn)品樹狀零部件數(shù)據(jù)庫細(xì)查具體的設(shè)計(jì)信息，得到的是具體的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或圖形信息，檢索方法是傳統(tǒng)的關(guān)鍵字匹配.

圖5 軸承零部件粗粒度知識網(wǎng)與細(xì)粒度知識網(wǎng)映射關(guān)系Fig.5 The mapping relation for coarse－and fine－grained knowledge network for bearing parts

圖6 軸承零部件粗粒度知識網(wǎng)OWL描述圖Fig.6 The coarse－grained knowledge network OWL description graph of bearing parts

圖7 直齒圓柱齒輪減速器描述實(shí)例Fig.7 The described example of spur－gear－reducer

圖8 齒輪OWL描述實(shí)例Fig.8 The described example of gear with OWL

4 應(yīng)用實(shí)例

為了驗(yàn)證本文的變粒度雙網(wǎng)映射的零部件設(shè)計(jì)知識重用方法，本文通過Pro／E提供的J＿Link（基于Java語言）二次開發(fā)接口，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Pro／E的交互式產(chǎn)品CAD設(shè)計(jì)知識重用系統(tǒng)原型.

以單級直齒輪圓柱減速器設(shè)計(jì)重用為例（該減速器為膠帶傳輸機(jī)上的減速裝置，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為960r／min），用戶要求的該減速器技術(shù)數(shù)據(jù)見表1.減速器設(shè)計(jì)重用過程如下.

表1 新減速器設(shè)計(jì)指標(biāo)Tab.1 The new reducer design specifications

（1）減速器信息檢索

本文根據(jù)用戶的新減速器設(shè)計(jì)要求，利用關(guān)鍵字和相似度檢索方法［16］，從中小企業(yè)的產(chǎn)品零部件數(shù)據(jù)庫中檢索原有減速器.在用戶界面中分別輸入待設(shè)計(jì)減速器產(chǎn)品名稱、額定功率、齒輪中心距和最大允許的傳動(dòng)比imax（可以在允許傳動(dòng)比變化范圍內(nèi)，通過改變大小齒輪齒數(shù)改變傳動(dòng)比）要求.通過檢索算法在減速器產(chǎn)品庫里一般能檢索到多個(gè)減速器實(shí)例，考慮到經(jīng)濟(jì)性要求，應(yīng)選擇滿足相似度要求的額定功率、最大傳動(dòng)比等減速器，本文粗粒度檢索到的減速器主要參數(shù)見表2中前5個(gè)參數(shù).由此可見，該減速器基本滿足表1設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，但齒輪傳動(dòng)比i＝4.0，不滿足i＝3.6的設(shè)計(jì)要求.

表2 原有減速器圖形數(shù)據(jù)庫中主要參數(shù)Tab.2 The main parameters in the graphic database of original reducer

（2）減速器零部件設(shè)計(jì)重用策略

設(shè)計(jì)重用策略為盡可能利用原有的減速器產(chǎn)品零部件.本文采用更換一對齒輪副的策略，進(jìn)而檢索（通過關(guān)鍵字檢索方式）到表2中除前5個(gè)之外其他參數(shù).為了滿足傳動(dòng)比要求，需要在圖形數(shù)據(jù)庫中另外檢索到一對大小齒輪.該齒輪副應(yīng)滿足以下檢索條件：減速比i＝3.6（誤差范圍Δi＝3%），模數(shù)m1＝m2＝2，減速器齒輪中心距a＝150mm，根據(jù)文獻(xiàn)［17］計(jì)算，可求得大小齒輪齒數(shù)分別為z1＝28，z2＝102，i＝3.643，Δi＝1%（在允許誤差范圍內(nèi)），且與原有減速器高、低速軸直徑相配合.設(shè)計(jì)重用的新減速器功率和傳動(dòng)比較原減速器小，零部件之間不會(huì)干涉，設(shè)計(jì)冗余度增加也不多，保證了經(jīng)濟(jì)性要求.

（3）齒輪粗粒度信息檢索

以大齒輪設(shè)計(jì)重用為例，用戶輸入的大齒輪檢索條件如下：齒數(shù)為102，模數(shù)為2，內(nèi)徑為45mm（與原減速器低速軸配合）.圖8粗粒度知識網(wǎng)中描述了齒輪的相應(yīng)屬性信息，可通過SPARQL查詢語言在粗粒度知識網(wǎng)中檢索出符合上述要求的齒輪，通過相似度計(jì)算［16］，確定齒輪的粗粒度選擇.

（4）齒輪細(xì)粒度信息檢索

通過細(xì)粒度零部件知識網(wǎng)來完成零部件知識檢索，檢索語言為SQL數(shù)據(jù)庫查詢語言.根據(jù)齒輪設(shè)計(jì)要求和檢索到的減速器，用戶輸入細(xì)粒度檢索條件，由于齒輪詳細(xì)設(shè)計(jì)信息一般都保存在零部件細(xì)粒度知識網(wǎng)中，需在細(xì)粒度知識網(wǎng)中對零部件設(shè)計(jì)知識進(jìn)行檢索，在圖形數(shù)據(jù)庫中檢索到符合上述設(shè)計(jì)條件要求的齒輪.

（5）齒輪強(qiáng)度校核

檢索到的齒輪副，雖然基本上滿足了用戶的上述檢索條件，但還要對其進(jìn)行齒輪接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核，該強(qiáng)度校核內(nèi)容和方法詳見文獻(xiàn)［17］.校驗(yàn)結(jié)果表明齒輪副強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而可基于Pro／E設(shè)計(jì)系統(tǒng)或AutoCAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)齒輪副與原有減速器的軸裝配仿真，完成減速器的零部件設(shè)計(jì)重用.

5 結(jié) 語

本文在中小企業(yè)現(xiàn)有零部件數(shù)據(jù)庫樹狀結(jié)構(gòu)知識網(wǎng)表示基礎(chǔ)上，通過本體OWL，另外構(gòu)造了粗粒度零部件網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)知識網(wǎng)，采用粗細(xì)粒度雙網(wǎng)映射的方法，建立了產(chǎn)品零部件數(shù)據(jù)庫的樹狀結(jié)構(gòu)知識網(wǎng)與粗粒度零部件網(wǎng)狀知識網(wǎng)的雙網(wǎng)映射關(guān)系，用于解決中小企業(yè)基于原有零部件數(shù)據(jù)庫和CAD基礎(chǔ)上的底層產(chǎn)品CAD設(shè)計(jì)知識重用問題.本文研究的粗細(xì)粒度雙網(wǎng)映射的零部件設(shè)計(jì)知識重用的特點(diǎn)是：①借鑒本體OWL研究成果，用較簡單的表達(dá)模型描述零部件屬性及其內(nèi)部關(guān)系.②充分利用中小企業(yè)現(xiàn)有的CAD零部件數(shù)據(jù)庫資源，建立細(xì)粒度樹狀知識網(wǎng).③通過變粒度雙網(wǎng)映射的零部件CAD知識檢索方法，實(shí)現(xiàn)了粗細(xì)粒度檢索結(jié)合，詳略互補(bǔ)，提高了設(shè)計(jì)重用質(zhì)量或效率.

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