CN104951590A - 模具设计与制造的知识服务***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模具设计与制造的知识服务方法，该方法适用于通过服务总线与企业模具设计与制造信息***通信的知识服务平台中，该方法包括步骤：从企业模具设计与制造信息***中抽取历史数据，根据预设的数据挖掘算法获取模具设计与制造知识；将获得的所述模具设计与制造知识保存到知识库中；从企业模具设计与制造信息***中获取模具设计与制造的知识服务需求，根据知识服务需求调用相应的知识服务控件，所述知识服务控件通过调用知识库中的模具设计与制造知识以及利用推理方法库中预存的推理算法，从而生成所需的知识服务。

Description

模具设计与制造的知识服务***及方法

技术领域

本发明涉及模具设计与制造知识管理技术领域，尤其涉及一种模具设计与制造的知识服务***及方法、知识服务控件的结构及构建方法、模具设计与制造知识服务的封装与组装架构及方法以及基于知识服务控件的知识服务平台结构及***集成架构。

背景技术

我国是模具生产大国，去年年产值约2100亿元，约占世界总产值的25％，居世界前列；广东是我国模具产值最高的省份，超过全国总产值的四成。目前，我国正处于从模具制造大国向模具制造强国转变的进程中，未来10～15年是模具行业发展的重要时期。“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走新型工业化道路”，是促进我国模具行业结构转型升级和跨越发展的有效途径。近些年来，大量的模具企业在不同层次上成功进行了信息化应用，取得了显著的应用成效，大大提升了企业的核心竞争力，推进了模具行业的技术进步。

参考图1,随着信息化建设的进一步深入，模具企业信息化正在朝着集成化、专业化、智能化的方向发展，特别是将企业信息化建设所沉淀下来的信息，通过数据抽取、挖掘等技术转化为指导企业设计制造的知识，并通过知识服务平台渗透到模具设计制造的各个环节，是未来非常重要的一个发展方向。

1)集成化。通过将模具CAD/CAE/CAM等各种功能不同的软件在统一的设计平台上有机地结合起来，具有相同的数据基础，保证***内部信息的畅通并协调各个***有效的运行。特别是CAD与CAE的集成，已突破模型一体化的局限，以CAD软件为平台，将CAE向CAD集成，完全融入CAD软件中，

直接为产品设计和模具结构设计服务，已成为CAD/CAE技术的最新发展方向。

2)专业化。模具行业由于订单和计划的不确定性、设计制造技术的经验性、生产的不均衡性，通用的设计、管理软件往往不能满足模具企业实际的需要，相关软件的专业化是促进模具企业信息化迫切需要解决的问题。目前，在设计领域，各大CAD软件开发厂商均在推出面向模具行业的一体化解决方案，如UG/MoldWizard、UG/PDW、PTC/EMX、CimatronE、3DquickPress等。这些专业化的CAD/CAM解决方案融合了行业的设计流程和规范，具备一定的智能化功能，极大地提升了设计效率，但依然不能完全满足模具设计的需要。很多模具企业正结合自身的实际需求，通过在CAD平台上进行二次开发来满足自身的专业化需求。在生产管理领域，尽管已经出现E-MAN、IM3这样的专业模具生产管理软件，但依然不能满足模具企业的需求，还需要进一步研制、开发更专业的***，以进一步提高企业的管理水平。

3)智能化。模具企业是经验依赖型的企业，在设计、制造、管理过程中存在着大量知识。现有信息化***主要实现了设计、制造、管理的数字化、信息化，提高了设计、制造、管理的效率。如何更好地利用大量客观存在的各种经验知识来支持企业设计、制造、管理，提高企业设计、制造、管理能力和质量，提高企业创造能力，是未来企业面临的重要问题。

模具设计与制造是一个知识密集的协同运作过程，为了更好的对模具设计与制造过程进行支持，产业界和学术界一直在针对模具设计与制造智能化进行研究、探索，其中知识的管理和应用是智能化的重要表现。

在设计软件智能化方面：各大三维CAD设计平台都开始支持智能***的开发，但在模具行业还缺乏深入应用。如UG软件中的知识熔接(KF)技术，可方便地将行业知识用KF来表达，并和模型关联起来，采用创成(Generative)和吸纳机制(Adoption)将知识与CAx***融合，特别是吸纳机制解决了从现有的成熟产品与实践中总结和反求知识的问题，以往要解决的知识重用和过程标准化问题不再需要专业的编程人员耗费大量的资金和时间来解决，只需利用知识融合的方法，就可以尽可能地实现自动化，但是该技术在模具行业的应用还较少。

在知识管理软件方面：现有商用化***主要针对一般的知识管理需求进行管理，缺乏模具行业专业知识的总结与积累。如企业图纸资料、各类文档知识标签化，关键业务知识规则化等。但是，现有商业化知识软件均仅能满足一般性的知识管理、应用需求，无法适应单件定制模具的设计、制造中存在的复杂知识(具有分散、碎片化的形态，及其非结构化、多义性、语义关系复杂等)的存储、应用。

在模具企业智能化信息***研发成果方面：针对各类模具及其设计与制造过程中的各个阶段，多家研究机构进行了大量的研究，并定制开发了不同的知识管理、应用软件。上海交通大学模具CAD国家工程研究中心开发了模具设计KBE***，取得了一系列的进展。如基于对注塑模设计过程的分析，将KBE技术应用于能有效提高模具设计效率的模架设计中，给出了模架设计KBE***的数据流图和基本框架，由于该***结合了模架设计的领域知识，在实际应用中有效地提高了设计效率。华中科技大学塑性成型模拟及模具技术国家重点实验室在基于知识的设计方面也取得了许多成果。如构建了塑料成型缺陷诊断专家***，可以帮助工艺师准确可靠地完成这项工作。知识表达是基于规则和过程，使用了不精确推理和混合推理技术。华南理工大学针对模具设计过程中的知识应用做了许多研究。如在UG/Sheet Metal基础上通过二次开发，采用基于特征的设计和人机交互定义相结合的方法实现了冲压特征属性的半自动抽取。广东工业大学针对注塑模具、轮胎模具、压铸模具基于本体技术和语义网开发了专门的模具知识管理***，对模具设计、工艺、修改模等知识进行管理，针对模具加工车间、热处理车间的智能化生产调度、负荷控制等进行了大量研究，并在忠信制模(东莞)有限公司、广州市型腔模具制造有限公司、巨轮模具股份有限公司进行了应用。同济大学对模具冷却***等的设计优化进行了研究，提出热冲压模具冷却***的设计准则并完成初步设计，在此基础上总结出冷却***的重要参数并分析其对冷却效果的影响规律。

综上，现有研究主要针对模具设计、工艺知识提取及应用，但是，知识的获取主要依靠知识工程师对已有资料、经验进行梳理，效率较低，制约了知识获取的数量、质量，影响了***功能的进一步发挥。此外，大量的针对模具设计、制造的智能优化理论依然处于实验研究阶段，尚未能在相关信息***中进行大范围的推广应用。

因此，需要提供一种智能化***，其能够结合已有的智能化研究理论及成果，将知识获取、知识服务与设计***、业务应用***紧密集成，实现知识与业务的融合。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种模具设计与制造的知识服务***及方法，以提高模具定制设计与制造水平、效率为总体目标，着重解决模具设计制造过程中知识获取、推理与应用等知识服务问题，为建立模具智能制造***奠定基础。

本发明实施例提供了一种模具设计与制造的知识服务***，包括知识服务平台，所述知识服务平台通过服务总线与企业模具设计与制造信息***通信，所述知识服务平台包括：

知识服务获取模块，用于从企业模具设计与制造信息***中抽取历史数据，根据预设的数据挖掘算法获取模具设计与制造知识；

知识库，用于保存所述知识服务获取模块获得的模具设计与制造知识；

推理方法库，用于预存各类推理算法；

知识服务模块，用于从企业模具设计与制造信息***中获取模具设计与制造的知识服务需求，根据知识服务需求调用相应的知识服务控件，所述知识服务控件通过调用知识库中的模具设计与制造知识以及利用推理方法库中的算法，从而生成所需的知识服务。

作为上述方案的改进，所述企业模具设计与制造信息***包括但不限于CAD/CAM/PDM/ERP/MES的信息***。

作为上述方案的改进，所述知识服务获取模块获取的模具设计与制造知识包括案例、标准、模板和规则，所述知识库中设有案例库、标准库、模板库和规则库以对应存储所述案例、标准、模板和规则。

作为上述方案的改进，每一所述知识服务控件采用SOA的体系架构。

作为上述方案的改进，每一所述知识服务控件基于Webservice技术进行封装，然后注册到模具应用服务构件库中，基于Webservice/SCA标准开发的所述知识服务平台可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；对于非标准服务构件的应用***，对服务进行封装发布后，注册到服务构件库。

作为上述方案的改进，所述知识服务获取模块预设的数据挖掘算法包括：新案例或模板的发现算法、新规则的发现与更新算法以及新案例或模板的修正算法。

本发明实施例还提供了一种模具设计与制造的知识服务方法，该方法适用于通过服务总线与企业模具设计与制造信息***通信的知识服务平台中，该方法包括步骤：

从企业模具设计与制造信息***中抽取历史数据，根据预设的数据挖掘算法获取模具设计与制造知识；

将获得的所述模具设计与制造知识保存到知识库中；

从企业模具设计与制造信息***中获取模具设计与制造的知识服务需求，根据知识服务需求调用相应的知识服务控件，所述知识服务控件通过调用知识库中的模具设计与制造知识以及利用推理方法库中预存的推理算法，从而生成所需的知识服务。

作为上述方案的改进，所述企业模具设计与制造信息***包括但不限于CAD/CAM/PDM/ERP/MES的信息***。

作为上述方案的改进，所述模具设计与制造知识包括案例、标准、模板和规则，所述知识库中设有案例库、标准库、模板库和规则库以对应存储所述案例、标准、模板和规则。

作为上述方案的改进，每一所述知识服务控件采用SOA的体系架构。

作为上述方案的改进，每一所述知识服务控件基于Webservice技术进行封装，然后注册到模具应用服务构件库中，基于Webservice/SCA标准开发的所述知识服务平台可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；对于非标准服务构件的应用***，对服务进行封装发布后，注册到服务构件库。

作为上述方案的改进，所述预设的数据挖掘算法包括：新案例或模板的发现算法、新规则的发现与更新算法以及新案例或模板的修正算法。

本发明实施例还提供了一种知识服务控件结构，包括：

接收单元，用于接收知识服务需求；

特征提取单元，通过调用推理方法库中的算法提取所述知识服务需求中的特征信息；

检索分析单元，基于所述特征信息调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，实现模型匹配；

生成单元，基于所述模型调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，生成所需的知识服务。

本发明实施例还提供了一种知识服务控件的构建方法，包括步骤：

接收知识服务需求；

通过调用推理方法库中的算法提取所述知识服务需求中的特征信息；

基于所述特征信息调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，实现模型匹配；

基于所述模型调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，生成所需的知识服务。

本发明实施例还提供了一种模具设计与制造知识服务的封装与组装架构，包括：

模具应用服务构件库，用于保存基于Webservice技术封装的知识服务控件，其中，所述知识服务控件采用如上所述的知识服务控件结构；

基于Webservice/SCA标准的包括模具设计与制造知识服务平台的应用***，可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；

基于Webservice/SCA标准的模具设计与制造信息***，可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库；

非基于Webservice/SCA标准的应用***，通过对服务进行封装发布后，可注册到所述模具应用服务构件库中。

本发明实施例还提供了一种模具设计与制造知识服务的封装与组装方法，包括步骤：

基于Webservice技术封装对每一个知识服务控件进行封装，并注册到模具应用服务构件库中，其中，所述知识服务控件采用如上所述的知识服务控件的构建方法构成；

基于Webservice/SCA标准开发包括模具设计与制造知识服务平台的应用***，其可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；

基于Webservice/SCA标准开发模具设计与制造信息***，其可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库；

将非基于Webservice/SCA标准的应用***通过对服务进行封装发布后，再注册到所述模具应用服务构件库中。

本发明实施例还提供了一种基于知识服务控件的知识服务平台结构，包括基础设施层、数据层、构件层和应用层，其中：

所述数据层包括知识服务平台本身的数据库、数据仓库、知识库及为平台提供数据、知识支持的外部数据源；

所述构件层包括构建平台应用服务提供基本构件，并具备可扩展性；所述基本构件主要包括知识获取和推理方法构件、数据和知识处理构件、展现构件以及外部数据获取构件；

所述应用层为用户提供应用界面及知识服务，并具备可扩展性；所提供的知识服务包括面向设计与制造信息***的需求的核心知识服务、面向知识工程师的知识获取服务以及面向服务构建工程师的知识服务构建。

作为上述方案的改进，所述核心知识服务提供各种封装好的知识服务控件，所述知识服务控件采用如上所述的知识服务控件结构。

本发明实施例还提供了一种基于知识服务控件的***集成架构，所述***采用SOA架构将知识服务平台与企业模具设计与制造信息***进行集成，使所述知识服务平台获取到所述企业模具设计与制造信息***提出的知识服务需求时，通过相应的知识服务构件向其提供对应的知识服务，所述知识服务平台采用如上所述的知识服务平台结构。

作为上述方案的改进，所述企业模具设计与制造信息***包括但不限于CAD/CAM/PDM/ERP/MES的信息***。

与现有技术相比，本发明公开的模具设计与制造的知识服务***及方法在现有模具企业信息化***的基础上，以提高模具定制设计与制造水平、效率为总体目标，着重解决模具设计制造过程中知识获取、推理与应用等知识服务问题，为建立模具智能制造***奠定基础。本发明还可以进一步推广应用到定制装备的设计与制造过程。实施本发明，能够获得以下有益效果：

1、能够持续获得模具设计与制造知识服务的运行方法。模具设计与制造技术在不断提高，所需要的知识服务也将不断增加。本发明结合模具生产企业的特点，分析设计与制造过程中知识服务需求，完善了行业知识体系，给出了一套可持续获得模具设计制造知识服务的运行方法。不同的模具企业通过本发明提出的知识服务***及方法能够根据企业需求快速构建知识服务控件，使得更多的模具企业能够享受到更加全面、准确、可持续的知识服务。

2、通过模具设计与制造过程信息挖掘获取经验性知识的技术。本发明给出一套基于模具设计制造过程信息挖掘经验性知识的方法，通过该项技术可以不断充实完善企业的模具知识库，实现企业的知识沉淀和重用。

3、一系列知识服务核心控件的结构及其***集成技术。本发明通过对模具设计与制造过程分析，给出了设计相似方案检索、刀具路径优化、订单交货期估计、负荷控制等一系列知识服务控件的结构及其相关研发技术，这些控件实现了知识服务，并在此基础上给出了基于知识服务总线的***集成方案。

附图说明

图1是现有技术中对于模具设计与制造过程的知识服务需求的说明示意图。

图2是本发明实施例中一种模具设计与制造的知识服务***的结构框图。

图3是本发明实施例中一种模具设计与制造的知识服务***的结构示意框图。

图4是本发明实施例中一种模具设计与制造的知识服务方法的流程示意框图。

图5是本发明实施例中一种模具设计与制造的知识服务***中发现新经验性规则及参数的过程示意图。

图6是本发明实施例中一种知识服务控件结构示意图。

图7是本发明实施例中一种知识服务控件的构建方法的流程示意图。

图8a～8d显示了本发明实施例中4个针对具体知识服务需求的知识服务控件结构。

图9是本发明实施例中一种模具设计与制造知识服务的封装与组装架构的结构示意图。

图10是本发明实施例中一种模具设计与制造知识服务的封装与组装方法的流程示意图。

图11是本发明实施例中一种基于知识服务控件的知识服务平台结构的结构示意图。

图12是本发明实施例中一种基于知识服务控件的***集成架构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2，是本发明实施例提供的一种模具设计与制造的知识服务***的结构框图。本实施例的知识服务***以模具设计制造为应用背景，构建以知识服务为核心的模具智能制造***，该知识服务***包括知识服务平台1，所述知识服务平台1通过服务总线2与各种企业模具设计与制造信息***3通信。其中，所述企业模具设计与制造信息***3包括但不限于CAD/CAM/PDM/ERP/MES的信息***。

图4显示本实施例的知识服务***的运行过程，该运行过程包括：

1)一方面，知识服务平台1不断从各种企业模具设计与制造信息***3的过程数据中生成案例，抽取知识，使得知识不断得到更新，包括：

1.1)知识服务平台1从模具制造企业目前运行的信息***(如：ERP、PDM、MES等)中抽取历史数据，将这些过程信息案例化，自动调用知识获取方法库中的算法，进行数据挖掘获取知识；

1.2)知识服务平台1将所获得的知识，按照知识分类，分别存储在案例库、规则库、模板库中，同时可更新期量及标准。

2)另一方面，知识服务平台1根据企业的各类知识服务需求，持续提供知识服务，包括：

2.1)从企业运行的各类信息***中，获取模具设计、制造过程中的知识服务需求，传递过程参数，调用相应的知识服务控件；

2.2)知识服务控件调用知识库中的知识，利用推理库中的算法，提供所需的知识服务。

继续参考图2，具体的，所述知识服务平台1包括：

知识服务获取模块11，用于从企业模具设计与制造信息***3中抽取历史数据，根据预设的数据挖掘算法获取模具设计与制造知识；

知识库12，用于保存所述知识服务获取模块获得的模具设计与制造知识；

推理方法库13，用于预存各类推理算法；

知识服务模块14，用于从企业模具设计与制造信息***3中获取模具设计与制造的知识服务需求，根据知识服务需求调用相应的知识服务控件，所述知识服务控件通过调用知识库12中的模具设计与制造知识以及利用推理方法库13中的算法，生成所需的知识服务。

相应的，图4提供给了一种模具设计与制造的知识服务方法，该方法适用于通过服务总线与企业模具设计与制造信息***通信的知识服务平台中，该方法包括步骤：

S41、从企业模具设计与制造信息***中抽取历史数据，根据预设的数据挖掘算法获取模具设计与制造知识；

S42、将获得的所述模具设计与制造知识保存到知识库中；

S43、从企业模具设计与制造信息***中获取模具设计与制造的知识服务需求，根据知识服务需求调用相应的知识服务控件，所述知识服务控件通过调用知识库中的模具设计与制造知识以及利用推理方法库中预存的推理算法，从而生成所需的知识服务。

可见，本实施例的模具设计与制造的知识服务***及方法可以通过知识的获取、重用、推理，即知识服务满足模具设计与制造过程中的智能需求。

下面，通过进一步的描述，详细说明本实施例的模具设计与制造的知识服务***及方法的工作原理与实现过程。

一、模具设计与制造知识的获取

参考图3，模具是按照订单驱动组织生产的，在模具企业PDM/ERP***中都有较为详细的订单信息，这些信息往往会描述客户、产品以及技术要求等。模具的图文档、工程更改信息和评审记录等，主要通过PDM管理。订单的计划及其执行情况，以及物料、成本和工时信息在ERP***中。

模具的设计与制造知识主要分为：案例、标准、模板和规则。案例和标准主要通过搜索的方式，提供给用户参考。模板分为方法类和计算分析类，其中方法类模板主要用于模具结构设计、工艺规划与NC编程，计算分析类模板主要用于模具的项目计划、过程监控和交货期估计等，而模板类知识中镶嵌了很多用于分析判断的参数及其相关概率，如毛坯尺寸、进给量、工时等。本实施例可通过如下的方法(算法)获取这些知识：

1)新案例发现：首先从订单信息中提取知识特征，然后与已有案例的知识特征进行比较，计算案例的相似度，小于相似度界限值的案例为新案例，大于等于相似界限值的案例，进一步提取工程更改信息和评审记录、订单计划及其执行情况的过程特征参数的值，判断其执行过程和结果与现有案例的执行结果的差异，若差异较大，就创建新案例。

2)案例或模板的修正：每隔一段时间启动案例/模板修正程序，程序首先根据案例/模板特征在相关的CAD/CAM/PDM/ERP/MES***中查找相似过程信息记录的集合；然后将归集分析这些相似记录的条目，并与案例/模板中的条目对比，增减案例/模板中的条目；接着对***中各条目参数求指数平滑，更新案例/模板中的相关参数。

3)新规则发现与更新：模具设计与制造的经验性规则集中体现在对模具设计评审记录与加工过程中返修工艺记录中。这些记录大都以问题——原因——解决方案三部分组成，新规则的发现过程如图5所示。评审记录和返修工艺通过知识特征提取，按照问题、原因和解决方案三部分结构化处理后，进入方案特征决策表，经特征约减、规则合并后生成新的复合规则，经测试集进一步评估、判断，确定是否成为新的规则。

二、模具设计与制造知识服务的推送和应用

本发明采用知识服务控件的方式，在CAD/CAM/PDM/ERP/MES等信息***中实现模具设计制造知识的推送与应用。

在描述如何利用知识服务控件的方式来实现模具设计与制造知识服务的推送和应用之前，首先从以下几方面根据模具设计与制造知识服务的需求和特点，建立知识服务控件：

1)模具设计的知识服务。模具设计包括：所生产模具的产品设计、模具排位设计、分型面及其结构设计、型芯型腔详细设计、工艺设计及其数控编程等，每一个设计阶段都有设计评审。目前模具设计基本都采用了CAD/CAM软件，有很多模具企业应用了产品数据管理PDM***，还会通过一些文本、表格的方式记录评审会议的情况。相应的，本发明可建立了如下关于模具设计的知识服务：

1.1)模具设计相似案例智能检索。通过建立设计案例库，将模具的特征属性和模具材料、工艺类型等作为索引，针对定制化需求，采用最邻近法从案例库中检索出与目标案例“距离”最近的案例。

1.2)复杂模具型腔刀具路径规划。模具型腔的刀具加工路径直接影响模具加工过程，其合理性直接决定了模具的加工效率、加工质量和加工成本。基于知识服务，进行复杂模具型腔刀具路径规划，具体包括加工工艺模板提取、基于规则的加工参数自动匹配等。

1.3)模具工艺规划与工艺路径生成。模具制造工艺卡的编制过程中，可采用两种知识服务方式：一种通过相似案例检索获得相近的工艺卡，在其中变异生成所需案例；另一种按照特征检索模板，依据模板完成工艺编制。

1.4)模具下料清单辅助生成。由于模具大都是单件小批量，下料清单差异很大，在编制下料清单时，可通过下料知识服务控件调用相应的规则动态生成下料清单。

2)模具制造的知识服务。模具的制造过程大都与设计过程并行，模具企业往往有多套模具同时处于设计和制造过程中，期间工程更改频繁，共享资源产能有限，交货期、成本和质量的压力都非常大。所以，模具制造过程的知识服务主要表现在基于当前各套模具所处状态对未来状态的估计，以及对各类资源的协调控制方面，相应的，本发明可建立如下关于模具制造的知识服务：

2.1)订单的交货期估计。对订单的交货期进行估计是模具制造过程中的一类典型需求，尤其是对新到达企业的客户询价单进行合理的交货期决策，对于模具企业来说具有战略意义。本发明通过调用模具项目模板及其状态转移概率矩阵等，可提供模具交货期估计的服务。

2.2)受限资源制造项目计划与调度。多项目并行与制造资源有限是模具企业的突出特点，每个项目具有不同的交货期和项目网络结构，而且项目的每个任务可能存在多个不同的加工资源类中完成，不同的加工资源对应不同的完成时间。通过调用相应的知识服务控件可以得到较优的项目计划与调度结果。

2.3)非重复性定制制造过程的负荷控制。非重复性定制***生产负荷的高度非均衡性致使其生产控制问题具有极高的复杂性，负荷控制是一种实现负荷均衡化的新型生产计划与控制技术。通过调用相应的知识服务控件可估算车间当前已有的负荷，确定车间的最佳负荷水平，从任务池中的待投放任务中选择最佳的任务集合进行投放。

2.4)考虑准时与节能的热处理车间动态批调度。模具热处理车间是一类可重入柔性流水车间，它具有加工时间长、能耗高等诸多突出特点，而其中任务的差异性及其到达时间的不确定性使得此类批调度问题显得尤为困难。通过调用相应的知识服务控件，可获得面向准时与节能的热处理优化调度方案。

2.5)具有成组约束的柔性流水车间调度。在定制型制造企业中，产品在实际生产过程中经常出现成组约束加工。此类车间调度问题可以抽象为一类工件带到达时间且具有成组约束的柔性流水车间调度问题。通过调用相应的知识服务控件，可获得相应的优化排产结果。

三、基于SOA的知识服务控件及其服务组装

考虑到知识服务控件需要与模具企业各种信息化***(企业模具设计与制造信息***)集成，本实施例的模具定制设计与制造的知识服务控件采用SOA的体系架构。按照SOA架构的知识服务控件可以使用任何语言来编写请求程序，消息可以使用XML编写代码，屏蔽了平台间的差异，可实现平台互操作。所构建的知识服务控件独立性强、可重复使用，降低了企业的维护和开发成本。

在本实施例中，知识服务控件用于接收各种知识服务需求，调用推理方法库中的各类算法，依据知识库中规则、模板及参数，进行智能检索、分析计算和推理，实现知识服务。

参考图6，是本发明实施例中一种知识服务控件结构示意图。该知识服务控件采用SOA的体系架构，具体包括：

接收单元61，用于接收知识服务需求；

特征提取单元62，通过调用推理方法库中的算法提取所述知识服务需求中的特征信息；

检索分析单元63，基于所述特征信息调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，实现模型匹配；

生成单元64，基于所述模型调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，生成所需的知识服务。

相应的，图7公开了一种知识服务控件的构建方法，包括步骤；

S71、接收知识服务需求；

S72、通过调用推理方法库中的算法提取所述知识服务需求中的特征信息；

S73、基于所述特征信息调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，实现模型匹配；

S74、基于所述模型调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，生成所需的知识服务。

基于图6所公开的知识服务控件结构以及图7所公开的知识服务控件构建方法，可对上述“二、模具设计与制造知识服务的推送和应用”中提及到的各种模具设计知识服务和模具制造知识服务进行对应的构建，从而构成各种模具设计知识服务和模具制造知识服务所对应的知识服务控件，例如，图8a～8d显示了本发明实施例中针对4种不同知识服务需求的知识服务控件结构。其中，图8a为模具设计中的“模具设计相似案例智能检索”的知识服务所对应的知识服务控件。图8b为模具制造中的“订单的交货期估计”的知识服务所对应的知识服务控件。图8c为模具制造中的“受限资源制造项目计划与调度”的知识服务所对应的知识服务控件。图8d为模具制造中的“具有成组约束的柔性流水车间调度”的知识服务所对应的知识服务控件。

参考图9，公开了一种基于上述知识服务控件的模具设计与制造知识服务的封装与组装架构，包括；

模具应用服务构件库91，用于保存基于Webservice技术封装的知识服务控件，其中，所述知识服务控件采用如图6所述的结构；每一个基于具体的模具设计与制造的知识服务所构建的知识服务控件可参考图8a～8d。本发明基于WebService技术对知识服务控件进行封装，并将这些应用中的功能注册到模具应用服务构件库91中，并被服务构件运行平台所管理和运行。

基于Webservice/SCA标准开发的包括模具设计与制造知识服务平台的应用***92，可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库91，以调用相应的知识服务控件；

基于Webservice/SCA标准开发的模具设计与制造信息***93，可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库91；

非基于Webservice/SCA标准的应用***94，通过对服务进行封装发布95后，可注册到所述模具应用服务构件库91中。

相应的，图10公开了一种模具设计与制造知识服务的封装与组装方法，该方法包括步骤；

S101、基于Webservice技术封装对每一个知识服务控件进行封装，并注册到模具应用服务构件库中，其中，所述知识服务控件采用如上所述的知识服务控件构建方法构成，基于不同的知识服务具体构成的知识服务控件结构可参考图8a～8d；

S102、基于Webservice/SCA标准开发包括模具设计与制造知识服务平台的应用***，其可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；

S103、基于Webservice/SCA标准开发模具设计与制造信息***，其可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库；

S104、将非基于Webservice/SCA标准的应用***通过对服务进行封装发布后，再注册到所述模具应用服务构件库中。

四、基于知识服务控件的***集成

首先，请参考图11，公开了一种基于知识服务控件的知识服务平台结构，该知识服务平台通过建立模具企业的知识库，基于过程数据的知识获取，通过推理机、各种推理方法构建知识服务控件，实现知识与业务过程融合。具体，该知识服务平台包括基础设施层111、数据层112、构件层113和应用层114，详细说明如下：

1)数据层112包括两种数据***：知识服务平台本身的数据库、数据仓库、知识库及为平台提供数据、知识支持的外部数据源。外部数据源包括来自设计、制造应用***的数据库相关数据、电子表格数据、文本数据等，为知识服务平台获取知识提供数据、知识支持。平台数据库存储平台本身的数据及从外部数据源获取的数据，数据仓库按主题存储对外部数据进行ETL操作后的数据，知识库存放平台产生的知识。

2)构件层113为构建平台应用服务提供基本构件，并具备可扩展性。知识服务平台的可配置化程度可以通过构件化的SOA架构来实现，构件化的SOA架构就是将一个大的应用***分解为成千上百个小的业务流程，而每个业务流程可以用构件组合而成。这样可以通过构件的重新组合方便、快速地构建新的应用。此外，构件技术的应用也必将节省开发成本和缩短开发周期，提高知识的复用度和***的稳定性。本发明所开发的构件库，主要包括四大类型构件：

●知识获取、推理方法构件：提供各种各样的封装好的知识获取、推理方法，是***的核心构件。

●数据、知识处理构件：包括数据库连接和访问服务的数据库引擎构件、知识访问和搜索构件、以及构建各种中间件服务的构件，包括事务管理构件、安全管理构件和消息管理构件等。

●展现构件：是实现于用户接口的若干视图主件组成，包括用户界面、打印界面、分析报表格式等类型的一组构件。

●外部数据获取构件：为获取平台之外的设计、制造信息***及相关文件数据的一组构件。

3)应用层114为用户提供应用界面及知识服务，具备可扩展性。***应用客户主要包含三大类：设计与制造信息***、知识工程师、服务架构工程师，包括三大类应用：

●核心知识服务：面向设计与制造信息***的需求，提供各种各样的封装好的知识服务构件。其中，各种各样的封装好的知识服务构件可参考图8a～8d所示。

●知识获取服务：面向知识工程师，提供知识服务平台的数据获取、分析、知识管理等功能。

●知识服务构建：面向服务构建工程师，提供知识服务构建平台，包括服务定义、测试、维护、组册等功能。

参考图12，公开了一种基于知识服务控件的***集成架构，其中，所述***采用SOA架构将知识服务平台121与企业模具设计与制造信息***122进行集成，使所述知识服务平台121获取到所述企业模具设计与制造信息***122提出的知识服务需求时，通过相应的知识服务构件向其提供对应的知识服务，其中，所述知识服务平台121采用图11所示的结构，而所述知识服务构件包括但不限于如图8a～8d所示的结构。

另外，所述企业模具设计与制造信息***122包括但不限于CAD/CAM/PDM/ERP/MES的信息***。

综上所述，本发明建立的模具设计制与制造知识服务***及方法，具有如下特点：

一、建立从相关信息***获取知识，并通过信息***应用知识服务的闭环体系。

本发明通过知识服务平台从CAD/CAM/PDM/ERP/MES等信息***抽取更新案例/模板、规则等设计制造***的知识，并通过这些信息***直接调用知识服务控件为用户提供知识服务，形成了知识服务的闭环体系。

二、领域知识驱动的模具定制设计与制造过程信息知识挖掘

由于模具单件制造的特点，模具定制设计与制造的过程信息具有随机不确定性。仅仅通过改进粗糙集、聚类等算法，忽略了数据挖掘的其他过程，提取规则效率不高，用户认可度低。本发明通过对领域知识建模，提出的发现、更新和修正知识的技术中引入数据挖掘的相关阶段。

三、一系列知识服务核心控件，为模具设计与制造提供有效的智能服务

本发明提出的一系列直接为模具定制设计与制造服务的知识服务控件构建技术与服务组装技术，为后续进一步在相关行业推广应用奠定基础。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***和方法可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种模具设计与制造的知识服务***，其特征在于，包括知识服务平台，所述知识服务平台通过服务总线与企业模具设计与制造信息***通信，所述知识服务平台包括：

知识服务获取模块，用于从企业模具设计与制造信息***中抽取历史数据，根据预设的数据挖掘算法获取模具设计与制造知识；

知识库，用于保存所述知识服务获取模块获得的模具设计与制造知识；

推理方法库，用于预存各类推理算法；

知识服务模块，用于从企业模具设计与制造信息***中获取模具设计与制造的知识服务需求，根据知识服务需求调用相应的知识服务控件，所述知识服务控件通过调用知识库中的模具设计与制造知识以及利用推理方法库中的算法，生成所需的知识服务。

2.如权利要求1所述的模具设计与制造的知识服务***，其特征在于，所述企业模具设计与制造信息***包括但不限于CAD/CAM/PDM/ERP/MES的信息***；

或，所述知识服务获取模块获取的模具设计与制造知识包括案例、标准、模板和规则，所述知识库中设有案例库、标准库、模板库和规则库以对应存储所述案例、标准、模板和规则；

或，每一所述知识服务控件采用SOA的体系架构，且每一所述知识服务控件基于Webservice技术进行封装，然后注册到模具应用服务构件库中，基于Webservice/SCA标准开发的所述知识服务平台可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；对于非标准服务构件的应用***，对服务进行封装发布后，注册到服务构件库；

或，所述知识服务获取模块预设的数据挖掘算法包括：新案例或模板的发现算法、新规则的发现与更新算法以及新案例或模板的修正算法。

3.一种模具设计与制造的知识服务方法，其特征在于，该方法适用于通过服务总线与企业模具设计与制造信息***通信的知识服务平台中，该方法包括步骤：

从企业模具设计与制造信息***中抽取历史数据，根据预设的数据挖掘算法获取模具设计与制造知识；

将获得的所述模具设计与制造知识保存到知识库中；

从企业模具设计与制造信息***中获取模具设计与制造的知识服务需求，根据知识服务需求调用相应的知识服务控件，所述知识服务控件通过调用知识库中的模具设计与制造知识以及利用推理方法库中预存的推理算法，从而生成所需的知识服务。

4.如权利要求3所述的模具设计与制造的知识服务方法，其特征在于，所述企业模具设计与制造信息***包括但不限于CAD/CAM/PDM/ERP/MES的信息***；

或，所述模具设计与制造知识包括案例、标准、模板和规则，所述知识库中设有案例库、标准库、模板库和规则库以对应存储所述案例、标准、模板和规则；

或，每一所述知识服务控件采用SOA的体系架构，且每一所述知识服务控件基于Webservice技术进行封装，然后注册到模具应用服务构件库中，基于Webservice/SCA标准开发的所述知识服务平台可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；对于非标准服务构件的应用***，对服务进行封装发布后，注册到服务构件库；

或，所述预设的数据挖掘算法包括：新案例或模板的发现算法、新规则的发现与更新算法以及新案例或模板的修正算法。

5.一种知识服务控件结构，其特征在于，包括:

接收单元，用于接收知识服务需求；

特征提取单元，通过调用推理方法库中的算法提取所述知识服务需求中的特征信息；

检索分析单元，基于所述特征信息调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，实现模型匹配；

生成单元，基于所述模型调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，生成所需的知识服务。

6.一种知识服务控件的构建方法，其特征在于，包括步骤:

接收知识服务需求；

通过调用推理方法库中的算法提取所述知识服务需求中的特征信息；

基于所述特征信息调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，实现模型匹配；

基于所述模型调用知识库中的知识以及利用推理方法库中的算法，生成所需的知识服务。

7.一种模具设计与制造知识服务的封装与组装架构，其特征在于，包括：

模具应用服务构件库，用于保存基于Webservice技术封装的知识服务控件，其中，所述知识服务控件采用如权利要求5所述的结构；

基于Webservice/SCA标准的包括模具设计与制造知识服务平台的应用***，可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；

基于Webservice/SCA标准的模具设计与制造信息***，可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库；

非基于Webservice/SCA标准的应用***，通过对服务进行封装发布后，可注册到所述模具应用服务构件库中。

8.一种模具设计与制造知识服务的封装与组装方法，其特征在于，包括步骤:

基于Webservice技术封装对每一个知识服务控件进行封装，并注册到模具应用服务构件库中，其中，所述知识服务控件采用如权利要求6所述的构建方法构成；

基于Webservice/SCA标准开发包括模具设计与制造知识服务平台的应用***，其可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库，以调用相应的知识服务控件；

基于Webservice/SCA标准开发模具设计与制造信息***，其可直接通过Webservice接入所述模具应用服务构件库；

将非基于Webservice/SCA标准的应用***通过对服务进行封装发布后，再注册到所述模具应用服务构件库中。

9.一种基于知识服务控件的知识服务平台结构，其特征在于，包括基础设施层、数据层、构件层和应用层，其中：

所述数据层包括知识服务平台本身的数据库、数据仓库、知识库及为平台提供数据、知识支持的外部数据源；

所述构件层包括构建平台应用服务提供基本构件，并具备可扩展性；所述基本构件主要包括知识获取和推理方法构件、数据和知识处理构件、展现构件以及外部数据获取构件；

所述应用层为用户提供应用界面及知识服务，并具备可扩展性；所提供的知识服务包括面向设计与制造信息***的需求的核心知识服务、面向知识工程师的知识获取服务以及面向服务构建工程师的知识服务构建；

其中，所述核心知识服务提供各种封装好的知识服务控件，所述知识服务控件采用如权利要求5所述的结构。

10.一种基于知识服务控件的***集成架构，其特征在于，所述***采用SOA架构将知识服务平台与企业模具设计与制造信息***进行集成，使所述知识服务平台获取到所述企业模具设计与制造信息***提出的知识服务需求时，通过相应的知识服务构件向其提供对应的知识服务，所述知识服务平台采用如权利要求9所述的结构。