2.3　產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例知識(shí)的形式化描述

2.3.1　產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例的一般描述方法

產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例的描述問題是構(gòu)造產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)獲取系統(tǒng)中最首要的問題，是進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)例檢索、設(shè)計(jì)實(shí)例調(diào)整和設(shè)計(jì)實(shí)例組合的基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)和內(nèi)容將直接影響整個(gè)獲取系統(tǒng)的性能，目前主要的設(shè)計(jì)實(shí)例描述方法有以下幾種方式。

1．基于特征的設(shè)計(jì)實(shí)例表示方法

基于特征的設(shè)計(jì)實(shí)例表示方法常常被用于有工程語義的產(chǎn)品部件或零件中，它不僅能夠反映設(shè)計(jì)實(shí)例所包含的信息，還可以通過相互間的拓?fù)潢P(guān)系形成特定組合。

基于特征的設(shè)計(jì)實(shí)例表示方法一般從以下幾個(gè)方面描述設(shè)計(jì)實(shí)例。

（1）形狀特征：形狀特征可以分為主形狀特征和輔形狀特征。其中主形狀特征用以構(gòu)造設(shè)計(jì)的主體形狀，輔形狀特征用于對主形狀特征的局部修飾。可以通過組合的方式來描述復(fù)雜形狀特征的設(shè)計(jì)實(shí)例。

（2）精度特征：用于表達(dá)設(shè)計(jì)實(shí)例各要素的尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度等精度要求信息。

（3）管理特征：用于描述設(shè)計(jì)實(shí)例的管理信息，如設(shè)計(jì)者、編碼、與其他設(shè)計(jì)實(shí)例及產(chǎn)品之間的借用與通用關(guān)系等。

（4）技術(shù)特征：用于描述設(shè)計(jì)實(shí)例的材料的類型、表面處理及熱處理等技術(shù)信息集合。

（5）裝配特征：用于表達(dá)設(shè)計(jì)實(shí)例在裝配過程中所需的信息，如與其他零部件的配合等關(guān)系。

同時(shí)，特征之間還有相互關(guān)系描述，如反映主形狀特征之間的空間相互位置關(guān)系的鄰接關(guān)系；描述輔形狀特征從屬于一個(gè)主形狀特征或另一個(gè)輔形狀特征時(shí)構(gòu)成的附屬關(guān)系；描述特征類之間關(guān)聯(lián)屬性而相互引用的引用關(guān)系；描述不同層次特征之間的繼承關(guān)系等。

2．基于抽象原型的設(shè)計(jì)實(shí)例表示方法

一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例往往是具體的、復(fù)雜的，基于抽象原型的設(shè)計(jì)實(shí)例表示方法就是在原有實(shí)例的基礎(chǔ)上加以抽象，形成抽象類的設(shè)計(jì)實(shí)例原型，而設(shè)計(jì)實(shí)例是設(shè)計(jì)實(shí)例原型的具體化，兩者的表達(dá)具有同構(gòu)性。因此，對設(shè)計(jì)實(shí)例原型的描述可采用具有類—成員繼承關(guān)系表達(dá)能力的語言形式來描述。

設(shè)計(jì)實(shí)例原型中所包含的主要設(shè)計(jì)知識(shí)為歸納性設(shè)計(jì)知識(shí)，這些歸納性設(shè)計(jì)知識(shí)與描述設(shè)計(jì)實(shí)例原型的結(jié)構(gòu)信息可以有機(jī)地結(jié)合起來，因?yàn)檫@些設(shè)計(jì)知識(shí)是針對與設(shè)計(jì)實(shí)例原型對應(yīng)的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，此外，這種結(jié)合還有利于設(shè)計(jì)知識(shí)的維護(hù)和推理效率的提高。同時(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)例原型具有層次分解結(jié)構(gòu)，將一個(gè)復(fù)雜產(chǎn)品系統(tǒng)分解成相對簡單的子系統(tǒng)，子系統(tǒng)還可再分解成更簡單的子系統(tǒng)，形成一棵設(shè)計(jì)分解樹。這種表達(dá)不僅有利于實(shí)例整體的利用，而且有利于實(shí)例內(nèi)部子實(shí)例的利用；不僅可以支持產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)，還可以支持產(chǎn)品部件的設(shè)計(jì)和綜合。

3．面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)實(shí)例表示方法

面向?qū)ο蠹夹g(shù)是近十年發(fā)展起來的一種新穎、具有獨(dú)特優(yōu)越性的新方法，面向?qū)ο蠓椒ǎ∣bject-Oriented Paradigm，O-O）的發(fā)展影響并推動(dòng)了一系列高新技術(shù)的發(fā)展和多學(xué)科的綜合。面向?qū)ο蠓椒ǖ闹饕攸c(diǎn)在于它通過對對象的封裝和繼承，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在一定程度上的重用。

采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)的方法來描述設(shè)計(jì)實(shí)例是一種高效、高重用性的表示方法。設(shè)計(jì)實(shí)例概念與設(shè)計(jì)實(shí)例的關(guān)系是類和對象的關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)例概念中定義了設(shè)計(jì)實(shí)例的共性和處理方法，用設(shè)計(jì)實(shí)例概念表示抽象的設(shè)計(jì)實(shí)例類，具體的設(shè)計(jì)實(shí)例是設(shè)計(jì)實(shí)例類（設(shè)計(jì)實(shí)例概念）的對象。基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)采用框架和規(guī)則混合的表達(dá)方式來描述設(shè)計(jì)實(shí)例，一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例即為一個(gè)對象，一個(gè)對象可由框架進(jìn)行描述，框架的槽用于描述該對象的屬性，框架包括屬性槽、規(guī)則槽和方法槽幾類，如規(guī)則和以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法體被封裝在對象體中。設(shè)計(jì)實(shí)例的屬性表達(dá)分為兩個(gè)部分：設(shè)計(jì)實(shí)例概念特征和設(shè)計(jì)實(shí)例物理參數(shù)。屬性槽描述這些設(shè)計(jì)實(shí)例的特征和參數(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)例概念特征槽描述設(shè)計(jì)實(shí)例對應(yīng)的設(shè)計(jì)問題的初始約束條件、設(shè)計(jì)目標(biāo)及滿足設(shè)計(jì)要求；設(shè)計(jì)實(shí)例物理參數(shù)槽描述設(shè)計(jì)實(shí)例的結(jié)構(gòu)參數(shù)和設(shè)計(jì)結(jié)果。設(shè)計(jì)實(shí)例的規(guī)則槽主要描述設(shè)計(jì)實(shí)例修改的規(guī)則知識(shí)。設(shè)計(jì)實(shí)例的方法槽主要描述設(shè)計(jì)實(shí)例操作的方法和過程。基于規(guī)則和方法對相似設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，從而支持新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

這些設(shè)計(jì)實(shí)例的形式化方法，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)知識(shí)的獲取。但是還沒有實(shí)現(xiàn)在語義和知識(shí)兩個(gè)層次建立統(tǒng)一的描述信息模型，且尚未能對各種概念及其相互關(guān)系進(jìn)行規(guī)范化描述和明確的顯示表達(dá)。本章引入物元這一形式化工具來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)獲取是解決上述難題的有效途徑。