[发明专利]全三维数字化知识库系统和知识库的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造行业产品/工艺/工装数字化设计以及数字化制造全过程知识库构建与知识驱动方法，具体涉及全三维数字化知识库系统和知识库的应用方法。

背景技术

制造企业大量的拥有自主知识产权的产品/工艺/工装设计与制造的标准、规范、经验知识散落在企业各个计算机、个人，以及各种文档、图纸、模型中，不方便为后人共享、借鉴。企业迫切需要建立完整的知识工程体系，实现专家知识经验的不断积累、复用、共享，以减少产品/工艺/工装设计与制造低水平重复。

世界已经迈进了信息化时代。2005年，波音、洛克希德、空客实现产品样机数字化－电子样机，并建立MBD全三维数字化信息平台，成功缩短产品研制周期30%—50%，降低研制成本50%，从而进一步拉大与我国的距离。

中国如何进入信息化时代？工信部十一五相关文件指出：没有软（件）优势的硬（件）优势，在信息时代也只是一堆废铜烂铁，“两化融合”（工业化、信息化）不仅要发展硬（件）优势，更要发展软（件）优势。

在MBD全三维数字化基础上，建立完整的知识工程体系, 实现自主创新知识与经验的积累、重用，提高企业技术创新能力，大力发展和应用我国具有自主知识产权、自主创新的知识工程软件，是推进两化融合，进入信息化数字化时代的重要标志之一，对我国制造业的现代化有着非常重要的战略意义。

由于我国制造业基础薄弱，企业新产品创新开发能力普遍较弱，大部分新产品研制仍然沿用二维电子图板设计出图、制造实物样机、装配、定型、批量生产的产品研制模式，新产品开发周期长。由于缺乏相应的技术手段，在设计过程中不能很好地考虑可制造性，很多技术协调问题都堆积到加工、装配阶段，往往使设计出的产品存在不可加工、不可装配、不能完全满足设计人员需求等缺陷。      

国外先进的制造企业在新产品研究开发中，非常重视资源、经验和知识的重用和挖掘，对于相应的基础资源数据库，尤其是三维模型资源库的建设与应用已经非常成熟。几乎所有制造企业为了缩短新产品研制周期，满足制造资源管理的需要或者为了实施ERP系统的需要，都建立了相应的企业产品三维模型库。通过对产品三维模型数据库规范化的研究形成一套真正适合制造企业的，支持并行工程的数字化产品设计、数字化制造基础平台。这些基础建设是缩短产品研发周期必不可少的手段，也是改变传统产品开发模式的法宝。

目前国外主流CAD 系统的知识库构建与知识驱动应用不灵活。首先各CAD 软件实施KBE 都是在各自的CAD 软件上进行的，由于CAD 软件之间数据交换存在瓶颈，所以知识在各CAD 平台间的流通存在阻碍；国外CAD 系统的知识库通过参数驱动来间接地影响最终模型，知识驱动的能力受到参数驱动的能力限制；尤其是具有向导式设计过程的知识驱动需要通过编程才能将产品/工艺/工装设计流程、设计规范、计算公式、经验值等固化在系统中，这种通过编程方式实现的向导式设计存在程序一般是不开放的，有的系统虽然程序是开放的，但企业想扩充和修改这些程序化的设计流程和知识规范时，必须是具有软件开发知识或能够读懂这些程序的人才能扩充和修改的缺陷，因此使用和推广受到局限。

中国有少数单位逐步吸收国外的设计模式，先后申请专利，现检索到两件专利申请，其中由“重庆杰信模具有限公司”申请的“基于KBE及WEB技术的锻模设计与制造系统”，专利号为“200610054230.1”，该申请已于2009年01月07日授权，此专利仅限于锻模设计与制造，所编的软件存在使用面较窄的缺陷。另专利申请为“天津理工大学”， 专利号为“200510015996.4”， 该申请已被视为撤回，专利申请涉及“螺杆泵的集成化设计方法”，也存在使用面较窄的缺陷。

与传统的知识工程技术相比，本系统的知识库构建与知识驱动方法更适应全三维数字化现代设计的发展需要，其独特技术优势有： 

向导式知识编辑系统以开放式的、免编程、可视化流程图方式实现向导式知识编辑和向导式设计，该功能为国内国际首创。

目前国内、国际现行使用的知识编辑方式都是程序化的，需要软件专业人员通过编写程序才能将产品、工艺、工装的设计流程、设计规范、计算公式、经验值等固化在系统中，以此来实现向导式设计。这种通过编程方式实现的向导式设计，程序一般是不开放的，有的系统虽然程序是开放的，但企业工程技术人员一般不具备软件编程能力，他们想扩充和修改这些程序化的设计流程和知识规范时，必须能够读懂这些程序才能扩充和修改，为企业扩大应用带来很大的不便。