刀具切削参数.docx

刀具切削参数知识管理研究2刀具切削参数知识库管理现状分析2. 1刀具切削参数工程知识库基本理论知识库是一种应用于专家系统设计当中的规那么的集合，而知识是描述对象 的一种方法。知识库包括对象、对象的构成、对象的种类、对象之间的关系以 及对象之间的集合。随着信息技术科学的快速开展，金属切削加工行业开展的脚步也随之加快, 例如在快速制造、同步制造以及协同制造等方面都有所表达。并且这些方面的 开展使得金属切削加工行业的产品设计、切削知识的使用有了更高的要求，而 这些开展都需要利用工程知识库技术来完成。金属切削行业工程知识库（Engineer ing Knowledge Base）是将专业领域 知识信息化、数据化之后，将专业领域知识储存在计算机系统中所建立的一个 资源库，是由智能制造技术和信息科学技术结合而成。领域内知识库能够加快 该领域知识的查询效率、提供问题的处理的方式。利用工程知识库进行金属切 削加工中刀具切削参数相关知识的应用，是提高刀具切削过程中刀具切削参数 知识利用效率的重要环节，以及促进金属切削加工过程中刀具切削参数充分利 用的重要手段。工程知识库能够利用计算机语言用多种模式将工程知识结合起 来，完成知识的数据储存。2.2工程知识库技术特点与构建方法金属切削工程知识库作为刀具切削参数知识管理系统的重要组成局部，它 是一个将知识进行共享的系统，构建知识库时其各项参数是否符合要求，直接 决定了刀具切削参数知识管理系统的使用效率，以及用户查询时的准确性以及 完整性。金属切削行业工程知识库的知识内容并不是固定的，它是随着制造业 的开展逐不断更新迭代的，具有时效性和动态性，这就需要在构建工程知识库 时一定要兼顾知识库的自我完善能力，并且知识库的操作过程也不应过于复杂 化。所以在建立工程知识库的过程当中需要满足以下特点：1）工程知识库能够根据领域知识的特点形成组织化的框架模型。2）工程知识库的知识需要层次分级，从上到下分别为顶层领域概念，在这 个层次需要准确定位到知识的相关信息，底层局部包含对实体概念聚合归类， 知识库中间局部那么需要将顶层领域概念和实体概念对应起来，建立相应的连接 关系。3）有些知识需要具有单独的层次结构。一个优秀的工程知识库，需要符合 自身领域知识特点并及时更新完善。刀具切削参数知识库在当前研究中，有一局部是采用的结构化、面向对象2.刀具切削知识库管理现状分析方法构建。结构化的方法的重点是将结构化的知识信息和数据明确化的知识系 统的结合起来，面向对象以实体实例为中心，把实体对象的属性、动态行为、 领域知识和处理方法等知识储存到与对象相关的结构当中去。然而刀具切削参 数的知识资源具有知识种类繁多、知识分布范围广等特点，金属切削加工全生 命周期都蕴含着切削参数的相关知识，这些知识在企业各部门和个体间存在， 如刀具设计知识保存在刀具设计厂商手中、工艺知识保存在工艺部门手中、经 验知识保存在个体手中等。而且刀具切削参数知识具有很强的异构性，很多同 一刀具类型尽管不同厂家、不同加工企业的名称各不相同，但是它们的功能实 体本体都是一致的，而综合这些特征的传统结构化、面向对象的构造方法已不 能适应当前社会刀具切削参数知识应用的需要。而工程知识库应该基于本体语 义网络理论能够对领域内知识存在本质的抽象，强调实体间的关联，并通过类、 属性、关系、函数及公理等将这些关联表示出来。工程知识库构建方法比照方 下表2. 1所示。表2. 1工程知识库构建方法方法定义应用特点结构化方法面向对象法将领域知识运用结构化的话的模式、步骤描述出来，通常分为知识分析、知识结构化处理每种知识都自己的对象属性，这些属性之间都有自己关联关系，是以对象为中心的知识处理方法知识结构构建一般都是自上而下构建一般是将知识的概念属性信息通过之间的关联关系连接起来基于本体语义法基于本体语义法对领域实体存在本质的抽象，强调实体间的关联，并通过类、属性、关系、函数及公理将这些关联表示和反映出来在分析领域知识特点的基础上将领域内知识用本体语言描述出来，这种工程知识库建立方法能将每个知识模块统一个统一的整体，知识构建具有准确性、完整性特点根据上表所示，我们可以看到结构化方法的缺乏之处是，只能由知识顶层9至知识底层来设计，但当知识类型结构改变时，或者对不同知识采用不同描述 工具时，采用结构化方法建立工程知识库的知识层次将不够明确。面向对象法 能够根据知识的对象属性建立工程知识库，并且建立的工程知识库拥有较高的 准确性，但是刀具切削参数知识与对象之间的关系复杂多样，不能够完整地概 括切削参数知识之间的结构框架。本文就是以本体为语义网络来构造刀具切削 参数的知识库，以切削参数相关知识的概念属性为基础，利用本体描述语言， 根据所研究刀具切削参数相关知识多样性、多源性以及异构性的知识特征，来 完成刀具切削参数相关信息本体的构建。本文是基于本体语义网络的刀具切削参数知识库的构建，与以往其它方法 构建的工程知识库相比，具有扩充性、真实性、检索性和准确性等优点，并能 通过非结构化或半结构化语言对结构化和系统化的知识进行描述，使刀具切削 参数知识库更好地实现共享化和领域化并被信息化语言更好地融合，增强人机 交互能力。2.3知识库在工业软件中的使用工业软件是工业企业的“大脑”，是新一代信息技术产业的灵魂，是支撑制 造业开展和创新的无形“国家武器”。其本质是以数字模型或专业软件工具的 形式，在特定的工业场景中收集相关的经验和知识。根据应用场景的不同，工 业软件可分为三个领域：研发和设计、生产计划和过程控制以及运营管理。分 别具有分析、规划、分配和分工的功能。它可以从机械、车间、工厂三个层面 来提高企业的生产效率，促进资源的优化配置，提高生产线的协调水平。它在 工业化和信息化的融合以及数字世界和物理世界的融合中发挥着中流砥柱的作 用。知识抽取是利用机器学习、自然语言处理等方法，从各种数据库当中提取特 定信息，这也是构建语义知识本体和知识库的基础。知识库可以是存储、组织、 处理知识，早期，研究人员使用HTML文本存储知识。但是随着资源的增加，HTML 文本已经不能满足复杂多样化知识库的存储和知识管理的需要。所以国外某些 知识检索公司，利用了知识网络技术构建了网络文本的知识库，给用户提供准 确的搜索服务。相比于较于其他领域的知识库，针对工业软件构建知识库存在 的问题和挑战如表2. 2所示。表2. 2存在问题与挑战存在问题挑战知识海量且分散文本信息随机分布在不同数据库中%、八坐丁用.对该领域的知识进行细粒度划分较为知识分类不规范c,困难102.刀具切削知识库管理现状分析处理方法复杂知识存储量小无法构建高效、准确的知识提取模型难以实现对知识的深度关联和精细管理针对上述问题和挑战，本文提出了金属切削行业工业软件知识抽取和知识库 设计的方法。使用本体语言（OWL）对提取的领域进行建模，并对工业软件概念 进行了定义；将本体数据转化为网格数据，存储本体数据的语义信息，实现海 量存储和高效的查询同步；知识数据存储在Mysq I数据库中，用于永久存储知识。 最后，将该方法应用于金属切削领域，并验证该方法的科学性与可行性。2.4 刀具切削参数知识来源知识的表达一般是指是人们将客观世界符号化、模型化，是认知科学以及 人工智能两个研究方向共同面对的问题。在人工智能领域，它的主要任务是将 知识表达成一种数据形式，系统可以通过知识表达来进行识别，以便计算机能 够存储和使用它。因此，利用不同形式的知识表达，来实现和确定知识库的结 构，是提高刀具切削参数知识使用效率的重要方法。不同领域内知识的来源各有不同，有的知识是基于人们自身经验得来的叫 做经验知识，有的知识是事物本来具有的属性，属于概念性知识，而只面向特 定领域内的知识叫做领域内知识，领域内知识一般来自领域内的专业性文本、 用户的反应的经验和相关领域的知识库等，刀具切削参数也属于领域内知识。 刀具切削参数知识库的知识源大概有以下几个方面：1.文本知识。2.实验室知 识。文本知识内容指的是刀具厂商切削加工中的产品设计文本、工艺流程文档、 各类程序编码以及企业在生产实践出现的实践性数据等，这些数据大局部都是 文本的形式。实验室知识通常是指大学和科研人员在不同的加工类型、不同的 刀具类型、不同的厂家机床以及其他不同的加工环境下，进行实际操作所获得 的知识，这种知识有很强的系统性，并且大局部只用于存在于实验测试当中， 并且这类数据大都存在于高校或者实验室的数据库，其使用范围较窄。知识来 源分类如图2. 1所示。图2.1刀具切削参数知识来源刀具切削参数知识的表示知识的表示就是对知识的一种描述阈，或者说是对知识的一组约定，是各 个行业、各领域的的知识转化为能够被计算机所识别和计算的结构。已经处理 过的信息，可以分为事实、过程和规那么等。一般来说知识是人类各方面积累经11 验的总和，有陈述性知识以及事物原理等方面架构理论，知识虽然形式多样, 但本质上必须创造其他的价值，反之知识就不能推动社会的进步。从知识的表 现形式网上来说，知识的类型包括外表知识和深层的隐形知识。隐形知识的特 点是不难被人们认知，且专业性强不容易用通俗的言语来表示，比方我们日常 所说的感觉都包含在这一范畴当中。隐形知识通常是指无法用语言描述或极其 复杂的经验知识、无法被轻易记录或者是专业化特有的知识。显性知识与隐形 知识恰恰相反，它的表达式能够很容易通过知识的传播被人们接受并理解，比 如我们使用的数字符号，表格文字都属于这一类。且显性知识能用文字和数字 进行直接表达、交流与共享，因此，显性知识的使用可以在不接触创造者的情 况下，创造知识并转移的学习效果。结果说明阉，显性知识能够更容易在社会 拥有更高的传播率。同时，显性知识和隐性知识之间在一定条件下是可以相互 转换的。从基本特征来看，刀具切削参数知识大致可以分成过程型表示与说明型表 示两类。在过程型表示中，切削参数知识是一些客观存在的方法和规那么，比方 实际制造过程中的经验数据，是通过将事实知识和知识推理融合到一起成为一 个整体，而这样方式的特点是知识推理过程直接、高效，但是应用的范围过于 小，限制较多，不易添加新的知识。而说明型表示，知识是已经知道的客观事 实，在需要知识表示的时候知识推理和表示是区别处理的，这种表达方式，能 够较好地表达知识，但是实际操作效率太低。所以在知识的表示中需要遵循以下原那么：1、知识的表示形式必须具备足 够的表示能力，并且在面向特定的应用领域时，能够正确且有效的表达、包含 领域内的所有知识，可以准确处理知识之间关系的模糊性和不确定性。2、适 合计算机处理。知识的表示最终将会通过计算机进行知识整理、分析，所以能 够匹配计算机的知识表达方式才有真正的价值。3、清晰的知识系统结构，知 识库的完善需要不断的添加新的知识和剔除旧的知识，清晰的知识系统结构方 便新知识于旧知识的融合。2.5 刀具切削参数知识库本体理论(1)本体的概念“ontology”最早是本体论的英文名称，它起源于哲学领域的“形而上学”， 描述世界上客观事物的本质。此后，本体论逐渐转向信息内容的分类以及专利 术语等领域的应用。最开始研究定义本体的学者Neches'指出，专业性强的本 体表达的是自身领域知识的之间的逻辑关系，并且可以将领域知识内部概念和 领域之外知识相互联系起来。它是在早期知识表示方式(谓词逻辑、产生式、 框架和语义网络)的基础上衍生出的一种概念化、结构化的表示方法。本体逻122.刀具切削知识库管理现状分析辑关系能够由概念、属性、关系、函数、公理和实例4局部构成。用本体论描 述知识的目标是将专业领域知识用与专业领域概念统一起来，构建其本体层次 结构，表达概念之间的语义关系，实现知识的共享和复用。总的来说，本体是一个实体，是面向特定领域通过方法分析、结构化而最 终形成的，即在特定领域内，将知识抽象为一组概念，以某种方式，与共享的 知识库相连接。在刀具切削参数知识管理中，本体能够表示为刀具切削参数领域的一组连 贯、独立的知识元素，如概念、方法、技术术语和规那么。它可以根据特定的体 系结构和可扩展的信息单元，统一的去描述目标对象。(2)本体建模的基本要素目前国内外关于本体构建的研究有很多，但是对于目前的所有本体来说, 不管本体在描述上使用的是哪类语言，在整体结构上都有很多的共同之处。其 中使用较为多一点的是1999年Perez助等学者根据分类法提出的本体的五种基 本要素，即0二C, F, R, A, I,其分别表示为类(Class):又可以叫做概念(concepts),概念所包含的事物众多， 一般是特定对象的集合，并定义对象知识的种类。函数(Functions):本体之间的一种对应关系，是知识概念之间独有的 对应联系，一殳一个函数只有一个关系与之对应。关系(Real at ions):指具体领域内概念或者属性之间的联系，比方车床 与数控车床的整体与局部之间的关系(part-of) o公理(Axioms):表示已经存在的事实理论，不需要再次证明其正确性， 是领域知识体系结构中的基本规那么，制约本体中概念、关系等元素的推理。实例(Instances):它是领域知识体系中无法再往下别离的概念，是知 识体系最基本的元素。本体概念之间关系复杂多样，一般可以分为以下4种基本关系(如表2. 3):在目前本体分类方法中，在面向不同的本体时，有以下几种不同的分类方 法：1)是侧重于对应用领域关联程度分类。例如侧重特定学科领域的本体， 称为领域本体(Doma i n onto I ogy),这类本体专业性强，其被表示的知识是面 向自身学科领域内的，比方金属切削加工，飞机制造等等；侧重各类普通学科 领域等都通用的知识，称为通用本体、顶级本体(General or Upper-ontology), 这类本体知识不依附于任何一种学科领域或者某个特定的问题，其知识能够跨 学科被定义；重点面向问题的本体的叫做求解本体(Appl ication onto I ogy), 这类本体既需要某个领域内的知识作为支撑，又需要与领域特定的问题相关联, 只对专业领域的知识起作用，比方南京航天航空大学吕素刚阿的面向加工工艺，13 以加工工艺为基础本体技术为辅助建立了自身的知识库系统；又比方侧重语言 知识的本体，称为语言类本体。2）利用计算机语言对本体知识进行建模，该计语言是本体知识的描述语言, 它可以分为四种类型：完全形式化本体：以概念性强、知识固有的语言术语来表达本体模型。半形式化本体：利用半结构且共享性强的术语创立的本体模型，比方资源 描述框架语言描述的本体结构。结构非形式化本体：使用自然语言，结构化描述本体模型。非形式化本体：使用简单易懂的自然描述语言，来描述本体模型。但是在目前本体建模过程中上述分类方式对于不同的本体知识有不同的适 用性，例如形式化的本体知识表达能够被计算机读取，自动化程度高，但是描 述困难。而非形式化本体知识表达易于阅读与理解，但是没有固定的表达，逻 辑不够严谨。2.7刀具切削参数知识管理需求分析目前我们已经进入信息时代，各种知识呈爆炸式增长，知识库系统就是在 这个时代背景下产生的。知识库系统作为人工智能与数据库相结合而产生的一 门新的应用领域，随着信息化技术的不断开展，其在实践中的逐渐应用，它正 变得越来越被人们熟知。切削参数知识作为金属切削加工的基础，将这些的离 散型切削知识分门别类，存放在不同类别的文件当中，使用者们不仅不能够从 中快速、准确的得到自己想找的知识，而且知识模式固定，利用效率低。目前， 刀具切削参数知识的使用主要基于关系型数据库，数据关系价值的挖掘很大部 分还是依靠人工挖掘，很难满足用户快速获得知识的要求，特别是离中国制造 2025的行业开展目标还有很长的路要走。随着信息化技术及工业互联网技术的快速开展，我国金属切削行业的加工 模式也有着显著的变化。对于加工产品材料的全生命周期，从开始加工到切削 完成，需要经过很多道工序，单从一种材料或者一家刀具公司，就会产生许多 新的工艺数据知识、实践经验知识、加工过程中信息等，这些切削参数的相关 数据分布在多个系统之中，而市面上切削参数知识很大程度上是以单个系统为 单元，进行归类整理，进而实现参数数据的检索，难以使切削参数知识形成一 个统一的整体，满足企业高效获取知识的需要。刀具切削参数复杂性高、种类 多且知识密度极大，刀具切削过程涉及机床、刀具、工件、加工工艺等，其中 许多知识之间关系复杂，但参数数据的查询方法依然停留在关键字检索为主， 导致切削参数在知识层面上共享和利用效率极低。切削参数是金属切削加工必备可少的一局部，产品在设计的过程当中，在142.刀具切削知识库管理现状分析满足加工目标的同时，需要将不同层面的知识信息结合起来，共同完成工件的 加工信息的获取。所以在加工过程中需要了解多个刀具、机床、加工工艺知识 信息，以及这些知识对应的切削参数信息。而在实际的切削中，工人需要根据 产品的性能，材料对切削数据进行调整，这些信息大多以半结构化和非结构化 数据的形式储存的，在具体的生产过程中，因为刀具切削参数信息获取不方便, 很多工人大都结合自身经验和固定的文本内容来加工操作，所以刀具切削参数 知识信息使用效率的提升，是迫切需要解决的问题。刀具切削参数知识一般都是存储与各个厂商的样本数据之中，下载困难而 且杂乱无章。在许多知识信息管理系统中，文本知识的提取和内部知识网络的 建立无法深入到数据层。例如，刀具切削参数的材料文档当中的大多数数据, 包括工件类型、硬度、材料特性以及其他数据。然而，目前的切削参数数据管 理仍然侧重于文本内容，没有深入到数据层当中去。在金属切削加工的过程当 中，直接把需要的切削参数知识提取出来，是领域知识与具体数据关联的目标。 在这方面，传统的参数数据管理方法是很难满足这一项要求的，使得在实际切 削加工中很难快速、准确地获取所需的参数信息。由此，为提升刀具切削参数 的使用效率，需要对刀具切削参数在知识层面进行有效管理。根据当前刀具切 削参数使用中遇到的问题，在计算机科学与产业化相结合的背景下，依托与计 算机技术和信息技术的开展，以刀具切削参数相关知识为对象，运用本体工具 和理论，建立了刀具切削参数知识本体结构，实现了刀具切削参数知识在语义 层面上的表达和集成。它可以通过计算机语言将这些刀具切削参数知识归纳整 理为一个整体使其相互联系，并且提升刀具切削参数的使用效率。2.8本章小结本章首先介绍了目前工程知识库研究情况以及理论基础，并进一步介绍了 刀具切削参数知识库知识的来源，具体包括文本知识与实验室知识等。然后对 刀具切削参数知识表示方式进行了简要的介绍，并阐述本课题知识管理相关的 理论基础本体理论，以及分析研究了刀具切削参数知识管理需求，为后文构建 刀具切削参数知识本体，选取合适的建模方法提供理论基础。153刀具切削参数知识体系构建方法如何合理、有效并且清晰地将知识表示出来，是建立切削参数知识体系的 重要步骤之一。即将刀具切削参数中的知识概念、规那么、经验事实用计算机能 够识别的语言表达出来，是其中最重要的一环。由前面章节中提到的刀具切削 参数相关知识的表达理论可知，想要建立刀具切削参数的知识体系，就必须使 用本体工具将切削参数间的逻辑关系表达清楚。本章主要是结合本体技术，采 用形式化知识表达方法，对其关联性进行分析，并对切削参数进行知识语义网 络的构建，进而到达切削参数知识的集成。3. 1刀具切削参数知识框架结构如何进行高效、经济、快速的金属切削加工是当前我国现代制造业所面临 的重要课题。近几年以来，随着科学技术的不断开展，切削参数系统也正朝着 更具普遍性、分布性更广、协同性更高的方向快速开展，然而由于金属切削加 工领域内知识的多样性、关联性和不确定性等特征，并且当前普遍使用的切削 参数系统的知识表示过于依赖数据库系统，其知识规那么的构建及知识间的联系 是通过一中介数据库来实现的，这些参数系统内又存在着知识概念结构化程度 不高、概念性能传承困难并且难以通过知识语义表达反映二者间联系的问题， 不利于规那么库集成与共享，以上问题直接导致了刀具切削过程中知识建模困难 这一问题。同时切削加工领域内信息庞杂、并且在知识的区分上存在着模糊的 界限，使得切削加工领域内存在着种类数目繁多且难以有效组织的知识信息。因为刀具切削参数知识具有时效性和动态性，所以本体工具能够较好地表 达切削参数知识间的语义。随时代的进步，本体工具的应用也得到了进一步拓 展，如刀具厂商进行金属切削加工时，积累的各种切削工艺知识以及新工艺。 对于这些新知识，过去的切削参数系统无法得到很好的解决，因此采用本体工 具来构建刀具切削参数的知识框架，能够有效促进刀具切削参数的共享与复用, 使切削参数的知识得到统一表述。这样既可以对切削参数概念之间的某些模糊 三维认识给出清晰的定义，又可以完整表达知识之间的关联关系，使得知识结 构系统具有更具层次。此外，面对同一对象，知识的来源是非常广泛的，可能 源于不同刀具厂商或者不同公司，而基于本体工具的研究，正可以有效的协调 多种来源的知识。另外，综合考虑刀具切削参数知识具有多源性、动态性、异 构性和复杂性，确定了刀具切削参数知识分类关系，从而为构建结构框架做好 铺垫。刀具切削参数知识的结构模型可以从知识结构、行为以及功能三方面建立16 本体模型。知识结构：具体描述了刀具切削参数的基本内容和要素，是刀具切削参数 的基本组成局部；知识行为：指的是知识结构和知识功能之间的关联关系，具体反映的是刀 具切削参数的一个参数随切削环境或加工对象的变化而变化的特点；知识功能：主要指的是刀具切削参数知识的应用场合、应用对象等，也是 对刀具切削参数属性的一种描述。知识结构的建立是行为的基础，而知识库功 能的描述是建立在完整的行为基础之上。图3.1刀具切削参数知识结构刀具切削参数知识结构如上图3. 1所示，刀具切削参数知识库包含工件参数、 刀具参数、机床参数、以及切削用量参数等。构建刀具切削参数知识结构，是 构建刀具切削参数知识框架当中最基础的一环，主要是对刀具切削参数相关知 识进行分类总结以及归纳。3.2基于本体的刀具切削参数知识建模3. 2.1本体的构建语言本体的描述语言指的是将非结构化、无序的数据等进行结构化，并使其有 序的显示出来的一种描述性语言。因为本体的描述语言需要将本体准确地表达 出来，并且需要结构化的描述领域内本体知识，所以本体的描述语言必须具备 完善的语义语法和推理功能。随着计算机技术的开展，本体研究上也不断地提出新的本体描述语言，目 前使用较多的是W3c基于Web研发的本体描述语言，主要有：XML、RDF、RDFS、 OWL、OIL等等前，这些描述语言例如RDF已经被应用到建立刀库数据中，已有 很多学者展开了研究，并取得了相应的成果。本文本体描述语言为OWL语言， OWL又称为网络本体语言，是一种用于描述文本和应用之间固有的类的关系的 语言）是在RDFS的基础上进一步地扩展的成果，而且因为OWL语言相比拟于 XML语言和其他语言本体，OWL语言描述更为简单，并能够清晰地表达出刀具切 削参数相关知识属性、概念、类之间的关系。OWL在其他语言的基础上，能够对切削参数知识中固有的类，例如切削速 度，机床类等提供逻辑关系的描述，使得建立起来的知识本体模型在运用过程 当中更加的智能化。17OWL又分为三种描述语言分别是：OWL Lite、OWL DL、OWL FULL,它们都 是基于Web框架，但描述本体又有不同。OWL Lite语言的复杂程度较低，适用 于一般只需要一个分类层次和简单属性约束或者只有简单属性约束的用户，它 是三种OWL表达方式中最基础的一个，也是在建模中最容易转化的一个。而OWL DL它包括了OWL Lite中所有的约束，且其中的逻辑是可以判定的，它一般适用 于需要强大表达能力以及推理能力的用户，这个推理系统还需具备强大的计算 能力，使得庞大的计算量可以在短时间内完成，并且其内部约束较为严格，例 如一个数据类别只能属于一个集合。OWL Ful I也具有很强的表达能力，但它不 如OWL DL具有的强大的限定性和可判定性，它允许在预定好的定义（RDF、OWL） 词汇的基础上增加自己领域内的知识，但却由于这一特点造成了任何的推理软 件都不能支持OWL Ful I所建立的所有特征。OWL的这三种表达方式其推理能力 也是在不断扩展的，并且彼此之间相互包含，OWL Ful I能够涵盖前面两种机制 中所构建的本体。在实际构建本体的过程中，我们可以根据自己的领域知识任 选一种OWL语言来完本钱体的构建，如果本体构建的知识结构比拟简单，并且 本体的简单构建就能够完成对知识的描述，就可以选用OWL Lite快速将本体构 建出来；如果需要构建的本体逻辑性较强，且构建起来十分复杂，又需要推理 才能完整地构建出本体，可以考虑选用OWL DL;如果构建的本体需要一个清晰 的脉络结构，就需要用到OWL Full本体描述语言，迅速地建立起本体模型。3. 2.2本体的构建工具本体构建不仅仅是对本体知识自身的表示，也能够对本体进行逻辑化的处 理，以及对构建出的本体进行维护管理，目前使用较多并且较为成熟的本体构 建软件有：Prot e g e、OntoEd it> WebOnto> Onto I i ngua0 以及OpenCyc等等， 它们所支持的功能各有不同，本篇文章使用的本体构建工具为Prot 6 g6 ,现 对Prot 6 g 6工具软件进行简单的介绍。Prot 4 gd的人机交互界设计非常人性化，易于操作，并且其功能上具有 可拓展性，并带有丰富的插件功能，可以导入相应的插件以满足不同的需求。 它的优点还有：1、Prot 6 能够将本体概念类、关系、属性和实例之间的关 系准确清晰地描述出来，而且使用者如果对本体模型没有特殊的描述，在其初 始界面就可完成所有本体模型的构建。2、Prot 6 gd是开源的代码，具有很强 的适配性，能够连接多种数据库。3、Prot 6 还具有本体关系图形可视化显 示，且界面清晰易于操作。4、Prot 6 g6的官网上拥有详细的官方教程以及常 见问题的解答，用户可以根据自己的问题去上面寻找答案。刀具切削参数进行 本体构建具有复杂性与系统性，而Prot 6 g 6本体工具因其功能全面、简单易 用等性能，极大的提高了本体的构建效率。18(3)语义标注的形式对刀具切削参数知识资源进行分类，得出信息资源特征，在此基础上分解 和细化刀具切削参数知识的内容，并应用本体构建工具Prot 6 g6构建其领域 本体，再增加概念之间相关联系，最后以XML/RDF语法格式导出为OWL文件，以 实现刀具切削参数知识的语义化表达。本章的研究思路是：首先，建立的刀具切削参数知识本体表达模型，将专 业领域知识重要概念提取出来，然后实现对知识的专业化表达，使刀具切削参 数知识本体更加的结构化、规范化。在实现过程中，基于可扩展的标记语言的 资源框架，描述了刀具切削参数知识资源，从而完成了对刀具切削参数知识的 语义化表示。刀具切削参数语义标注步骤：(1)对刀具切削参数文档得内容进行细化和分析。(2)实体抽取：抽取刀具切削参数相关知识概念，并将其以RDF格式表示 出来；关系抽取：对刀具切削参数知识本体中的概念间的关系进行提取，建立 刀具切削参数知识结构体系；(3)给刀具切削参数领域知识本体中添加相关实体标注其知识属性。(4)将语义标注好的知识信息存入知识管理系统中。标注是对知识中重要内容的明确标记附。本文所指的语义标注是建立在刀 具切削参数相关知识和刀具切削参数知识领域的基础之上，此过程能够使得刀 具切削参数知识本体语义化、系统化的。切削参数知识经过语义重构后的语义 提升语言如图3. 12所示。图3. 12刀具切削参数资源语义重构3. 3.2刀具切削参数领域知识语义环境与刀具切削参数知识的多层次和多维度本体一样，刀具切削参数的语义环 是网状结构。刀具切削参数知识本体模型的构建，就是依据本体建模规那么，表 达刀具切削参数领域知识下有序的知识元素，为本体的构建提供了有效的建模 依据。由于刀具切削参数领域知识庞大且十分复杂画，在描述单个知识时能够 清晰地表达出来，但结合整个语义环境，很难同时清晰地描述一个知识元素与 其他知识元素之间的关系，鉴于不同类型知识之间语义关系的所有特征，所以 也很难描述它们。因此，在创立整个语义框架的时候，刀具切削参数的知识的 利用效率难以提高。这就需要通过对刀具切削参数知识本体的语义描述和语义 集成，改善交叉参数领域知识的语义环境，进一步将刀具切削参数知识本体组19织成一个紧密相关的整体，提高刀具切削参数领域知识的利用效率。在实践中， 有必要将多个元本体之间的知识元素联系起来，并给出相应的联系，例如附属 关系。本文的主题是刀具切削参数知识，刀具切削参数按不同属性可以分为许 多类别，每个类别中的材料信息都是不均匀而且重复的。比方，在刀具类别中 外圆刀片与切槽刀片同属于一个刀片类，所以在定义类的时候外圆刀片与切槽 刀片属于等价关系，且它们都是刀片的子类(subclass),而像上文所举的实 例一刀具CCGX0602L那么是外圆刀片的一个实体实例(instance)4本章小结本章首先将刀具切削参数相关知识进行分类处理，然后构建了刀具切削参 数知识框架结构，在此基础上运用本体构建方法中的七步法完成知识的本体建 模，再将知识本体以及其中关联关系储存在prot 6 gC本体建模软件中，完成 本体建模过程，并在此基础上完成刀具切削参数知识语义的标注，给后续刀具 切削知识系统的建立提供坚实的基础。204刀具切削参数知识融合方法通过前几章对于刀具切削参数相关知识的分析与论述，可以了解到刀具切 削参数相关的知识资源大多以文本形式出现于企业当中，并且其具有多源性和 异构性的特点。为了提高知识管理系统的数据库的准确性，本章利用知识融合 算法中的数据融合算法在前文语义本体的框架基础上，构建切削参数知识语义 链接，并在Schema层面和数据层面对刀具切削参数知识进行实体对齐，最终实 现知识融合。对不同信息源刀具切削参数相关知识数据进行知识整合，使得建 立的知识管理系统更全面和精确。3. 1知识融合知识融合开展共历经数据融合、信息融合与知识融合三个阶段，三者之间 并非相互独立，并且在某些方面上有交集。1973年美国国防部为了开发声呐信 号处理系统，对目标信息的获取，主要是使用多个传感器来处理和识别信息。 20世纪末，随着计算机信息技术的大力开展，数据融合逐渐被信息融合取代。 信息融合是一个统一的过程的，在这个过程中，多个来源的数据和信息被整合 在同一个对象之下，目的是使得到的数据更加准确、可靠。而知识融合最早被 提出是1983年，这一概念被关注与研究是在20世纪末开始。知识融合指的是在顶层知识结构的脉络下，通过知识异构数据整合、推理 证明等方法，使得知识能够到达实践经验、知识数据和人的思维的高度融合， 形成高质量的知识库。一方面，知识融合可以清理知识抽取与知识挖掘中所蕴 含的大量冗余或者无关信息，另外可以解决知识来源范围多导致的知识关联性 模糊等问题。知识融合"一般包括本体匹配与实体对齐两局部。本体匹配指的是在不同 的实体和本体之间建立关联关系，这些关联关系可以是实体之间的相似程度、 互异程度等。本体匹配的重点在于建立起异构本体之间的相互关系，而匹配关 系那么是本体集成和其他应用的基础。实体对齐也称实体匹配或实体解析，实体 解析过程是判别不同知识源的两实体是否为同一物体，而聚类那么是实体解析过 程中所采用的一种方法，关键在于寻找相似度适当的阈值。一般从三个方面进 行度量：一是从文本本身相似度进行比拟，文本本身可能表示同一个客体；二 是文本相似度不高，但文本表达的知识具有相同的属性有可能表示相同的对象; 三是知识结构相似，但具有相同类别的实体。实体对齐算法可以分为两类，一 个是只考虑对象属性的相似性，另一个是相互关联的相似性。214.2余弦相似度刀具切削参数数据集成的一个重要的任务是，将来自于不同知识源的同一 客体如材料、机床、刀具等数据融合在一起，才能保证刀具切削参数知识库的 准确性和统一性。以往的多源知识融合一般都是通过编码的方式，然而多源数 据的集成包含着许多不同的应用系统，如不同的刀具制造商有不同的刀具切削 参数编码规那么，很难通过编码工作来区别两个知识源是否为同一个客体。所以 本文采用多源知识融合当中的实体对齐这一方式，将多知识源的刀具切削参数 集成起来，并且刀具切削参数相关知识大都为短文本，故本文采用适合短文本 的余弦相似度确定实体之间的关系，提高知识库的准确性。余弦相似性，也叫做余弦距离，是利用向量空间中两个向量之间角度的余 弦值来衡量两个对象之间的相似性。余弦值越接近1,两个向量之间的角度越接 近。度，即两个实体越相似。相反，余弦值越接近0,两个向量之间的角度就越 接近1,也就是说两个实体之间的相似性越低。225刀具切削参数知识管理系统开发本章将根据刀具切削参数系统的使用流程进行系统和总体框架的设计，使 用django作为编程语言开发前端Web登录界面，同时运用实用性强的、开发效率 高的python语言作为系统的开发工具。系统的主要功能界面包括用户登录模块、 基本信息查询模块、刀具切削参数信息管理模块等。4. 1系统开发环境Python 语言自从1990年初，Python语言直到今天，Python已经开始被大量的使用在系 统管理任务的处理和网页开发中。Python是完全面向对象的语言，具有C语言的 各种优势，而且也在C语言的基础上改变了其中比拟困难的地方，具有十分实用 的数据分析功能，而且便于学习。因为其函数、模块、数字和字符串都是对象， 所以能够很广的应用在管理系统的开发过程当中，并且完全支持继承、重载、 派生、多继承，这有利于提高源代码的可重用性。知识库是以数据库为基础， 将数据库中的数据提升到知识层次，也是构建知识管理体系的关键。Python的优点主要有以下几点：1、Python内部能够编辑C语言等程序，可 以为使用者提供脚本和其他功能。2、Python在Web有许多自己的代码库，在使 用过程中可以根据自己工程需要的程序完成系统的建设，这些代码库也被称为 Python的“完整功能”。3、固定形式：Python使用固定缩进式代码，在Python 代码编写程序过程中那么不需要转化成二进制代码，且Python语言的语法非常的 严谨，这就使得编程的时候必须按照规范格式编程，防止了程序的杂乱无章。 其中最重要的是Python语言格式的缩进形式的设置，与C语言不同的是，其模块 的边界完全由该行中每行的第一个字符的位置决定而不与编程的字符串相关联。 总而言之，Python编写代码的固定形式能够使其编出来的程序整洁有序。4、实 时编程功能：虽然Python在一般情况下被叫做“脚本语言”多用来做数据分析， 但它实际上也被谷歌应用于一些大型软件开发计划，如Zope、Mnet和Bi tTorrent。 Python的实时编程功能也称为高级动态编程语言，Python能够处理复杂困难的 编程任务，且使用起来非常的简单，不需要很多的代码编写，而这只是Python 功能的一局部。本文使用pycharm软件编辑python语言，具体编写文件如图5. 1 所见。23图5. 1 python语言编写文件5.1.1 系统功能设计本研究使用的是Django完成