嚴　波　薛澄岐　姚干勤

(1東南大學機械工程學院，南京　211189)(2河海大學機電工程學院，常州　213022)

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基于本體的虛擬會展產(chǎn)品信息知識表達

嚴波1，2薛澄岐1姚干勤1

(1東南大學機械工程學院，南京211189)
(2河海大學機電工程學院，常州213022)

摘要:為了使虛擬會展產(chǎn)品信息知識中的工程設(shè)計和工業(yè)設(shè)計2個不同設(shè)計領(lǐng)域知識具有統(tǒng)一的設(shè)計認知描述，在傳統(tǒng)FES和FBS設(shè)計認知模型基礎(chǔ)上進行了擴展，建立了全面和統(tǒng)一的UEFBS設(shè)計認知模型．通過引入本體理論和技術(shù)，對虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識中的概念、術(shù)語及其相互關(guān)系進行了提取和規(guī)范化描述，建立了虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識本體模型，并結(jié)合加濕器實例進行具體表述．結(jié)果表明，建立在2種領(lǐng)域知識統(tǒng)一設(shè)計認知模型基礎(chǔ)上的虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息更加符合人的設(shè)計認知習慣，形式化的加濕器產(chǎn)品信息本體模型概念明確、組織清晰、表達規(guī)范，有利于虛擬會展用戶全面、準確地了解和共享加濕器產(chǎn)品的設(shè)計信息知識．

關(guān)鍵詞:本體;虛擬會展;工程設(shè)計;工業(yè)設(shè)計

引用本文:嚴波，薛澄岐，姚干勤．基于本體的虛擬會展產(chǎn)品信息知識表達［J］．東南大學學報(自然科學版)，2016，46(1) : 42－48．DOI: 10．3969/j．issn．1001－0505．2016．01．008．

隨著市場競爭的加劇，企業(yè)更加注重產(chǎn)品信息的傳播、展示和體驗等活動，用戶都希望通過進一步了解產(chǎn)品的設(shè)計和生產(chǎn)過程信息來選擇適合自己需求的產(chǎn)品．傳統(tǒng)的方式是通過舉辦展覽會的形式進行，需要花費大量的人力和時間成本．現(xiàn)在可以通過虛擬會展的形式來進行［1］．

現(xiàn)有對虛擬會展的研究主要圍繞虛擬展示的技術(shù)［2－4］，缺乏對虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識管理的研究．虛擬會展領(lǐng)域發(fā)展首先需要解決2個問題:①產(chǎn)品信息多，需要選擇虛擬會展產(chǎn)品信息知識的領(lǐng)域和范圍;②虛擬會展產(chǎn)品信息知識的組織和表達．

虛擬會展領(lǐng)域主要包含工程設(shè)計和工業(yè)設(shè)計2個領(lǐng)域和類型的知識，兩者設(shè)計認知模式并不一致．工程設(shè)計領(lǐng)域知識屬于原理性知識，容易獲取和形式化，而工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域知識屬于陳述性知識，不容易獲取和形式化．需要在統(tǒng)一設(shè)計認知模型的基礎(chǔ)上采用適當?shù)闹R形式，對虛擬會展產(chǎn)品信息知識進行組織和表達．

本文通過對虛擬會展領(lǐng)域知識基本概念和特性的分析，建立工程設(shè)計和工業(yè)設(shè)計兩大領(lǐng)域知識的統(tǒng)一設(shè)計認知模型，并在此基礎(chǔ)上引入本體理論和技術(shù)進行知識本體的構(gòu)建．最后利用加濕器虛擬會展系統(tǒng)對該方法進行驗證．

1　虛擬會展領(lǐng)域設(shè)計認知模型

1．1設(shè)計過程中的認知模型

虛擬會展主要提供工程設(shè)計和工業(yè)設(shè)計2個領(lǐng)域和類型的產(chǎn)品設(shè)計知識．從設(shè)計認知角度2個領(lǐng)域知識存在明顯差異．FES(function-effect-solution)模型是一種描述工程設(shè)計領(lǐng)域中技術(shù)功能知識如何實現(xiàn)的系統(tǒng)化設(shè)計方法．該模型中，首先將技術(shù)功能映射成廣義物理效應(yīng)，然后再具體化到原理解．該模型適用于在概念設(shè)計階段以抽象的技術(shù)功能為出發(fā)點，實現(xiàn)原理解創(chuàng)新．然而設(shè)計過程中的產(chǎn)品知識并非都是從技術(shù)功能到結(jié)構(gòu)這類實現(xiàn)方式，也包含有大量工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的非技術(shù)功能驅(qū)動設(shè)計．FBS(function-behavior-structure)模型是在已有經(jīng)驗構(gòu)建設(shè)計原型的基礎(chǔ)上，從本質(zhì)上對已有設(shè)計知識的運用．設(shè)計創(chuàng)新的關(guān)鍵在于新知識的獲取，特別是在概念設(shè)計階段應(yīng)盡可能地拓寬解空間，而現(xiàn)有FBS模型沒有考慮這個問題．因此需要在現(xiàn)有模型的基礎(chǔ)上，對設(shè)計認知模型進行拓展，加入包含對工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的非技術(shù)功能的描述．

1．2 UEFBS設(shè)計認知模型

本文參考FES和FBS模型，并在此基礎(chǔ)上進行擴展和改進，提出了UEFBS模型．與FES和FBS模型相比，UEFBS模型主要有以下幾個優(yōu)勢:

①UEFBS設(shè)計認知模型包含了工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域知識的描述．認知模型中所有的知識環(huán)節(jié)基本都包含工程設(shè)計與工業(yè)設(shè)計2個領(lǐng)域知識概念，不同領(lǐng)域知識概念既有區(qū)分又有聯(lián)系．

②在UEFBS設(shè)計認知模型中，設(shè)計不再以FES和FBS模型中的技術(shù)功能F為出發(fā)點，而是以用戶知識U和環(huán)境知識E為設(shè)計出發(fā)點．虛擬會展平臺系統(tǒng)主要目的是通過產(chǎn)品信息的展示來吸引用戶．環(huán)境知識的引入可以說明產(chǎn)品在怎樣的環(huán)境下受用戶的關(guān)注，因此用戶知識和環(huán)境知識是虛擬會展系統(tǒng)中最重要的部分．

③UEFBS設(shè)計認知模型中“用戶知識”代替了FES和FBS認知模型中的用戶意圖概念．用戶意圖概念僅是從工程設(shè)計的角度提出，只滿足用戶物質(zhì)功能需求，而從工業(yè)設(shè)計角度提出的大量的非物質(zhì)功能需求，則與用戶的相關(guān)背景知識有關(guān)．

UEFBS設(shè)計認知模型如圖1所示．

圖1　UEFBS設(shè)計認知模型

UEFBS模型中對象元素的基本定義和設(shè)計過程見表1和表2．

表1中每個變量都可以看作是一個對象，每一個對象都可以包括若干屬性和相對應(yīng)的屬性值，本文采用面向?qū)ο蟮姆椒▉肀硎旧鲜龆x中的變量．首先給出屬性的形式化定義，然后給出各概念的形式化定義．

表1　UEFBS設(shè)計認知模型中對象元素的意義

表2　設(shè)計認知模型中設(shè)計過程的具體描述

定義1用戶知識U用二元組U = (UN，UB)表示，用戶知識包括用戶需求知識UN和用戶背景知識UB兩部分:

①UN用三元組UN= (UNE，UNU，UNP)表示．UNE表示用戶對產(chǎn)品的意象，即用戶對產(chǎn)品的情感需求表達; UNU表示用戶的使用評價; UNP表示用戶的“購買熱點”．

②UB表示用戶的背景知識，包括用戶的文化程度UBED、生活方式UBL、消費習慣UBC和經(jīng)濟能力UBEC等用戶背景知識．

定義2設(shè)計功能F用二元組F = (FVNP，F(xiàn)IOF)表示，這里的產(chǎn)品設(shè)計功能均表示產(chǎn)品技術(shù)功能，產(chǎn)品非技術(shù)功能在設(shè)計約束中表示，其中:

①FVNP表示產(chǎn)品的技術(shù)功能，采用動名詞對來抽象描述，如用汽化、加熱描述熱蒸發(fā)型加濕器的主要技術(shù)功能．

②FIOF表示輸入－輸出流，主要包括能量流、物料流和信號流，如超聲波加濕器將電能轉(zhuǎn)換成機械能的功能．

此處定義的設(shè)計功能F僅針對技術(shù)功能，對于非技術(shù)功能僅作為設(shè)計約束條件來處理．

定義3設(shè)計結(jié)構(gòu)S用三元組S = (SF，SN)表示，其中:

①SF表示設(shè)計結(jié)構(gòu)中的功能性設(shè)計結(jié)構(gòu)．通過產(chǎn)品形態(tài)結(jié)構(gòu)解構(gòu)方法，SF又可以進一步分為輸入功能部件SFI和輸出功能部件SFO．

②SN表示設(shè)計結(jié)構(gòu)中的非功能性設(shè)計結(jié)構(gòu)，主要指與功能部件相對應(yīng)的裝飾美觀等非技術(shù)功能作用的部件．

定義4結(jié)構(gòu)行為B用二元組B = (BF，BN)表示，其中:

①BF表示功能設(shè)計行為，是指產(chǎn)品在運行時所表現(xiàn)出的與系統(tǒng)主要技術(shù)功能實現(xiàn)相關(guān)的行為．BF由二元組BF= (BFS，BFO)組成，BFS表示產(chǎn)品結(jié)構(gòu)行為，行為的執(zhí)行主體是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，行為的結(jié)果就是實現(xiàn)功能．BFP表示用戶操作行為，通常以傳統(tǒng)功能為主的產(chǎn)品設(shè)計中只是分析用戶想要什么，很少分析用戶通過何種動作行為序列(即如何操作產(chǎn)品)，忽略了以人為本的產(chǎn)品使用行為方式的研究，而這是工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)計區(qū)別于工程設(shè)計領(lǐng)域產(chǎn)品設(shè)計的主要不同點之一．

②BN表示非功能設(shè)計行為，是指設(shè)計結(jié)構(gòu)在給定輸入條件后在運行時所表現(xiàn)出的與系統(tǒng)主要技術(shù)功能實現(xiàn)無關(guān)的行為．如加濕器可以作為一種裝飾品，與產(chǎn)品本身技術(shù)功能產(chǎn)生的加濕空氣等功能設(shè)計行為無關(guān)，表現(xiàn)為一種裝飾、美化環(huán)境的非功能設(shè)計行為．

定義5設(shè)計原理P用二元組P = (PF，PN)表示，其中技術(shù)功能性的設(shè)計原理PF用三元組PF= (PFE，PFD，PFW)表示，非技術(shù)功能性的設(shè)計原理PN用三元組PN= (PNS，PNA，PNC)表示．

①PFE表示效應(yīng)，用于描述實現(xiàn)某一或某些功能的基本原理類別．效應(yīng)是一個分類集合，如光電效應(yīng)、電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)等．

②PFD表示學科原理，是實現(xiàn)屬性間關(guān)聯(lián)關(guān)系的原理知識，如牛頓定律等．

③PFW表示功能設(shè)計原理，是實現(xiàn)功能的原理結(jié)構(gòu)，如杠桿原理等．

④PNS表示形態(tài)設(shè)計原理，是實現(xiàn)產(chǎn)品外觀形態(tài)的基本設(shè)計美學原理，如極限原理PNSL等．

⑤PNA表示形態(tài)美學創(chuàng)造法則，如均衡與穩(wěn)定法則PNABS等．

⑥PNC表示形態(tài)構(gòu)成的普遍法則，設(shè)計者如何創(chuàng)新地、合理地把多個單一形體有機組合起來，構(gòu)成形狀獨特而美觀的造型體，是工業(yè)設(shè)計中形態(tài)構(gòu)成的核心內(nèi)容．形態(tài)構(gòu)成的普遍法則包括形體組合PNCF等．

定義6環(huán)境知識E用二元組E = (EF，EN)表示，其中:

①EF表示空氣、天氣、室內(nèi)外等自然環(huán)境因素，對產(chǎn)品設(shè)計對象正常運行需要依賴的功能性使用環(huán)境條件約束，如環(huán)境濕度EFH、環(huán)境溫度EFT等．

②EN表示非自然環(huán)境因素對產(chǎn)品設(shè)計對象正常運行需要依賴的非功能性使用環(huán)境條件約束，EN用二元組EN= (ENS1，ENS2)表示．

③ENS1表示社會環(huán)境，主要包括文化環(huán)境ENS1C等對產(chǎn)品設(shè)計對象所產(chǎn)生的影響．

④ENS2表示產(chǎn)品服務(wù)環(huán)境．產(chǎn)品服務(wù)環(huán)境如購買之前的產(chǎn)品體驗，在產(chǎn)品全生命周期中越來越顯示其重要性，已經(jīng)成為用戶對企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)生認可的重要渠道．產(chǎn)品服務(wù)環(huán)境包括產(chǎn)品展示ENS2E1、產(chǎn)品營銷ENS2M1、產(chǎn)品體驗ENS2E2等服務(wù)環(huán)節(jié)．

定義7設(shè)計約束用二元組C = (CF，CN)表示，CF表示技術(shù)功能性的設(shè)計約束，由二元組CF= (CFG，CFP)組成，CN表示非技術(shù)功能性的設(shè)計約束，由三元組CN= (CNF，CNB，CNP)組成，其中:

①CFG表示產(chǎn)品幾何屬性約束，包含尺寸約束CFGS等．

②CFP表示產(chǎn)品物理屬性約束，包含材料約束CFPM等．

③CNF表示產(chǎn)品形象，體現(xiàn)了產(chǎn)品的個性和差異化屬性，用CNF= (CNFS，CNFF)二元組表示，具體表現(xiàn)為產(chǎn)品風格CNFS和產(chǎn)品形狀CNFF等非技術(shù)功能約束．

④CNB表示產(chǎn)品品牌．品牌是一種生活方式的象征，是產(chǎn)品技術(shù)功能以外的非技術(shù)功能，具有“榮譽消費”的功能．CNB包含品牌廣告CNBA等內(nèi)容．

⑤CNP表示產(chǎn)品包裝．產(chǎn)品的包裝除了保護商品和便于運輸?shù)募夹g(shù)功能外，還具有宣傳廣告、美化產(chǎn)品、提高產(chǎn)品附加值的非技術(shù)功能．

將產(chǎn)品設(shè)計功能F的量值放在設(shè)計約束C中是基于擴大設(shè)計功能原理解空間的考慮．如果在產(chǎn)品概念設(shè)計階段尋求功能原理解方案時就參考具體的功能數(shù)量值，則有可能會限制設(shè)計問題求解空間，因此將產(chǎn)品設(shè)計功能F的量值放入設(shè)計約束C中作為評價設(shè)計方案是否符合功能需求的依據(jù)．在UEFBS模型中設(shè)計約束C是所設(shè)計產(chǎn)品需要滿足的具體化和詳細設(shè)計的依據(jù)，也是對設(shè)計進行評估和決策的依據(jù)．

定義8設(shè)計方案D可以用二元組D = (DE，DI)表示，其中:

①DE表示與工程設(shè)計領(lǐng)域相關(guān)的設(shè)計方案，主要包括產(chǎn)品零件圖、裝配圖和原理圖等．

②DI表示與工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域相關(guān)的設(shè)計方案，主要包括設(shè)計草圖、設(shè)計效果圖和人機界面分析圖等．

1．3基于UEFBS設(shè)計認知模型的設(shè)計業(yè)務(wù)流程

描述

UEFBS設(shè)計認知模型是對虛擬會展系統(tǒng)中產(chǎn)品的設(shè)計業(yè)務(wù)流程的描述．UEFBS設(shè)計認知模型的設(shè)計流程中所采用的設(shè)計行為描述采用與已有研究保持一致性的描述詞匯，如任務(wù)明確階段采用制定(formulation)，設(shè)計原理確定采用綜合(synthesis)，設(shè)計結(jié)構(gòu)實現(xiàn)采用實施(embodiment)等．關(guān)于設(shè)計行為和設(shè)計過程的詳細描述見表2．

2　本體理論及技術(shù)

2．1本體理論和技術(shù)的引入

UEFBS設(shè)計認知模型是針對虛擬會展產(chǎn)品設(shè)計過程中存在的工程設(shè)計和工業(yè)設(shè)計2種不同設(shè)計業(yè)務(wù)流程的統(tǒng)一設(shè)計認知的描述．這2種不同設(shè)計業(yè)務(wù)流程中分別包含工程設(shè)計和工業(yè)設(shè)計兩大領(lǐng)域知識，存在知識概念重復(fù)、有歧義、有偏差等現(xiàn)象，需要有統(tǒng)一和形式化的知識表達．為了解決這一問題，本文引入了本體理論和技術(shù)．本體的目標就是捕獲工程設(shè)計和工業(yè)設(shè)計2個領(lǐng)域中的知識，提供對2個領(lǐng)域知識的共同理解，確定2個領(lǐng)域內(nèi)共同認可的詞匯(術(shù)語)，并從不同層次的形式化模式給出這些詞匯(術(shù)語)和詞匯(術(shù)語)之間相互關(guān)系的明確定義．

2．2本體的定義

本體最早是一個哲學上的概念，是表達哲學理論的一個術(shù)語．一般來說一個本體包含5種元素:概念(classes)、屬性(property)、實例(instances)、關(guān)系(relations)和公理(axioms)．

相對于一般知識庫中的知識，本體是知識庫的元知識，包含了對領(lǐng)域知識的進一步分析，因此本體可以看作是一種特殊的知識庫——本體知識庫．本體提供了構(gòu)造知識庫所需要的基本詞匯并說明了它們之間的關(guān)系，對于整個知識庫的組織構(gòu)造至關(guān)重要，可以說本體是知識庫的骨架．從20世紀90年代初起，本體概念被廣泛地引用到計算機領(lǐng)域尤其是人工智能和知識工程的研究領(lǐng)域［5］．產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域也引入本體理論和技術(shù)進行研究［6］，但基本局限于產(chǎn)品工程設(shè)計領(lǐng)域［7－9］，產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的研究較少［10］，而且2個領(lǐng)域知識是各自單獨研究，缺乏對2個領(lǐng)域知識統(tǒng)一組織和描述的知識本體模型．引入本體理論和技術(shù)可以在UEFBS設(shè)計認知模型的基礎(chǔ)上對2種不同領(lǐng)域的知識進行統(tǒng)一的組織和表達．

2．3本體模型的構(gòu)建

采用軟件Protégé5．2本體編輯工具定義本體的類和類層次、屬性關(guān)系以及實例，進行本體模型的構(gòu)建，具體步驟如下:

①明確本體的領(lǐng)域知識及其覆蓋范圍．

②復(fù)用現(xiàn)有本體，查找是否有可復(fù)用的本體．③列舉領(lǐng)域中的重要術(shù)語．

④定義本體中的類及類的關(guān)系．

⑤定義本體的屬性．只有類的定義及類的層次關(guān)系，并不能給計算機提供可以理解的語義信息，因此需要通過定義相應(yīng)的屬性來定義類以及類與類之間的關(guān)系．

⑥定義屬性的側(cè)面，如屬性值的類型、屬性值的取值范圍、屬性值的數(shù)量以及其他的特征等．

⑦建立實例，完善本體．

2．4本體模型的總體構(gòu)架

一個本體的構(gòu)建需要有一個總體的架構(gòu)，虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識需求產(chǎn)生于每一個可能的產(chǎn)品設(shè)計活動，設(shè)計活動涵蓋的范圍越廣，即過程粒度越粗，知識需求也就越抽象;反之，設(shè)計活動涵蓋的范圍越窄，即過程粒度越細，知識需求就越具體．本文根據(jù)UEFBS設(shè)計認知模型進行虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識本體模型的總體構(gòu)架，如圖2所示．

圖2　基于UEFBS本體模型的虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識本體模型構(gòu)架

3　實例驗證

3．1加濕器產(chǎn)品信息知識本體模型的構(gòu)建

前文構(gòu)建的本體只是定義了整個虛擬會展平臺產(chǎn)品信息知識本體的基本類和屬性，相當于虛擬會展平臺的通用本體或頂層本體，而對于具體的產(chǎn)品種類，需要進一步地設(shè)置類、屬性和實例，主要涉及屬性賦值和添加實例．下面以加濕器產(chǎn)品進行虛擬會展產(chǎn)品信息知識本體的實例設(shè)置和驗證．

虛擬會展產(chǎn)品信息知識本體模型中的類分成產(chǎn)品目錄本體、用戶知識本體、功能知識本體、原理知識本體、結(jié)構(gòu)知識本體、行為知識本體、環(huán)境知識本體、約束知識本體和設(shè)計方案知識本體九大類概念空間．

定義的屬性應(yīng)當可以反映加濕器的主要特征．除了涉及到的通用屬性外，還有產(chǎn)品自身固有的屬性，如加濕器尺寸等．定義一個加濕器的屬性模板，既全面地描述加濕器的主要特征，又使屬性的定義更加清晰和規(guī)范，圖3為部分數(shù)據(jù)屬性．

除了數(shù)據(jù)屬性外，還有對象屬性．對象屬性反映了加濕器各種概念之間的關(guān)系，如加濕器的某實例產(chǎn)品H201507150001與用戶知識本體、設(shè)計功能本體、設(shè)計約束本體等類概念空間中其他子類或?qū)嵗g的關(guān)系，如圖4所示．

在實例設(shè)置時，如果某概念不需要細分，那么這個概念就是最小概念，就可以設(shè)置為實例．如加濕器的各種屬性值、具體約束條件等都可以設(shè)置成實例．

3．2加濕器知識本體模型的可視化展示和查詢

虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識本體構(gòu)建完成后，可以使用可視化模塊OntoGraf對本體概念和概念間的關(guān)系進行可視化顯示．OntoGraf支持對本體關(guān)系的交互式導(dǎo)航，支持自動組織本體結(jié)構(gòu)的各種布局，支持不同類、實例、對象屬性的領(lǐng)域和范圍、等價類等關(guān)系的可視化．不同對象屬性關(guān)系可以使用不同的色彩進行區(qū)別，同時關(guān)系和節(jié)點類型可以被過濾，以得到不同的視圖．

在Protégé5．2軟件中可以方便地查找和應(yīng)用信息，如運用DL Query模塊，使用類名、屬性名和屬性值等方式進行查找，也可以同時運用幾個查找條件，采用或和與的方式進行查找．查找條件可以存儲，形成查找條件庫，方便以后的查找和使用．圖5是使用DL Query模塊查詢類用戶知識本體，查詢結(jié)果顯示類用戶知識本體的父類、等價類、直接子類、子類和所有實例．

圖3　加濕器的數(shù)據(jù)屬性描述

圖4　加濕器的對象屬性描述(局部)

圖5　使用Protégé5．2中的DL Query模塊進行可視化查詢

3．3加濕器產(chǎn)品信息平臺的測試與分析

在加濕器虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識本體構(gòu)建完成后，便可以利用Jena推理機將OWL文檔轉(zhuǎn)化為可供檢索應(yīng)用程序使用的格式，主要通過Jena開發(fā)包來實現(xiàn)OWL文件的解析和推理．Jena是由HP公司開發(fā)的語義網(wǎng)工具包，它基于Java的開放源代碼，提供了開源的、基于本體的語義檢索API，用于創(chuàng)建語義Web應(yīng)用系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，并為解析OWL，RDF等本體格式提供了編程環(huán)境及基于規(guī)則的推理引擎．Jena基于XML語法，是用于對OWL和RDF文件進行解析的解析器;具有基于規(guī)則的推理機子系統(tǒng)，用于檢索過程中的推理．Jena推理機解析本體時，從現(xiàn)有的OWL本體文檔中讀取數(shù)據(jù)，編寫Jena程序，當語義檢索程序需要調(diào)用檢索返回的數(shù)據(jù)時，Jena推理機提供程序需要返回的數(shù)據(jù)．

本文基于虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息知識本體構(gòu)建的加濕器產(chǎn)品展示和信息查詢平臺，采用B /S模式，基于J2EE框架的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)．客戶端使用瀏覽器作為系統(tǒng)的門戶，包括信息的錄入、顯示和查詢等操作，為用戶通過瀏覽器訪問檢索系統(tǒng)提供了一個基于Web的接口．用戶通過客戶端給HTTP服務(wù)器提交服務(wù)請求，HTTP服務(wù)器從接收到的消息中解析出查詢請求，然后再轉(zhuǎn)發(fā)請求給服務(wù)器端的Web服務(wù)器，Web服務(wù)器再把請求交給Servlet服務(wù)器組件，調(diào)用本體語義查詢接口，搜索本體數(shù)據(jù)庫中的信息．Servlet的主要功能在于交互式地瀏覽和修改數(shù)據(jù)，生成動態(tài)Web內(nèi)容．Web服務(wù)器把推理查詢的結(jié)果通過網(wǎng)頁的形式發(fā)送給用戶客戶端．虛擬會展產(chǎn)品信息系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖6所示．

根據(jù)上述信息系統(tǒng)的架構(gòu)，構(gòu)建了虛擬會展領(lǐng)域產(chǎn)品信息平臺，該平臺可以根據(jù)用戶的需求進行產(chǎn)品信息的搜索，對符合加熱功能和2．5～4．0 L水箱容積的加濕器搜索結(jié)果如圖7所示．

圖6　虛擬會展產(chǎn)品信息系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

圖7　加濕器產(chǎn)品具體內(nèi)容顯示界面

4　結(jié)語

與基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫平臺的虛擬展示平臺相比，基于本體的虛擬會展產(chǎn)品信息的檢索是在本體層上進行檢索，通過描述概念(類)之間的內(nèi)在聯(lián)系，可以發(fā)掘出那些隱含的、不明確的概念和信息，在查全和查準方面可以更好地滿足用戶要求．實驗證明，本文所提出的基于本體建模方法構(gòu)建的加濕器虛擬領(lǐng)域知識本體具有可行性和有效性．本系統(tǒng)目前還需要完善，功能有待進一步提高．

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Knowledge expression of virtual exhibition product information based on ontology

Yan Bo1，2Xue Chengqi1Yao Ganqin1
(1School of Mechanical Engineering，Southeast University，Nanjing 211189，China)
(2School of Mechanical and Electrical Engineering，Hohai University，Changzhou 213022，China)

Abstract:In order to establish consistent cognitive design descriptions to the knowledge in two different design fields，engineering design and industrial design knowledge existed in virtual exhibition product information，a more uniform and comprehensive user-environment-function-effectsolution (UEFBS) design cognitive model was established by expanding the traditional functioneffect-solution (FES) and function-behavior-structure(FBS) models．The ontology theory and its technology were employed to extract and normalize the concepts，glossary and their relations in virtual exhibition product information．The ontology model of virtual exhibition product information was set up and also described with an example of humidifier．Experimental results indicate that virtual exhibition product information based on two different design fields better agrees with people's design cognitive habits．As an example of virtual exhibition product，the formalized humidifier product information ontology model demonstrates accurate concepts，clear organization，and normative expression that can help users to comprehensively and accurately understand and share design information knowledge．

Key words:ontology; virtual exhibition; engineering design;industrial design

基金項目:國家自然科學基金資助項目(71271053)、教育部人文社會科學研究規(guī)劃資助項目(12YJAZH134)、中央高?？蒲谢鹳Y助項目(2010B22514)．

收稿日期:2015-09-01．

作者簡介:嚴波(1978—)，男，博士生，副教授;薛澄岐(聯(lián)系人)，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，ipd_xcq@ seu．edu．cn．

DOI:10．3969/j．issn．1001－0505．2016．01．008

中圖分類號:TP472

文獻標志碼:A

文章編號:1001－0505(2016) 01-0042-07