CN109977572B - 一种产品零件知识单元关系网络构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种产品零件知识单元关系网络构建方法，它是将产品中的不同知识单元作为网络的节点，将知识单元的隶属关系作为网络的边，并将所有边都取为无向边，边的权重为知识单元之间的关联系数，从而构成一张加权无向网络。本发明在加权复杂网络基础上构建了绿色设计知识网络模型，为后续知识处理工作提供了预处理方法。

Description

一种产品零件知识单元关系网络构建方法
技术领域
本发明涉及知识网络模型构建领域，尤其涉及一种产品零件知识单元关系网络构建方法。
背景技术
产品绿色设计在进行设计活动的每个阶段都会使用大量的设计知识，然而在设计过程中，工程师通常花费超过50％的时间在高度多样化和非结构化的知识资源中搜索正确的信息。因此，有效地存储、管理和检索设计知识是企业和行业减少产品开发生命周期时间和成本，提高产品开发质量的主要措施。针对碎片化的知识点不易理解、缺乏联系等问题，如何挖掘知识单元之间的关系，如何构建产品设计知识资源网络等问题也成为诸多学者研究的热点。
本发明在分析机电产品绿色设计知识单元关联性的基础上基于空间域和时间域两个维度构建知识单元之间的关联矩阵，研究其拓扑特性结构，提供了一种建立知识网络模型的方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种产品零件知识单元关系网络构建方法，它是将产品中的不同知识单元作为网络的节点，将知识单元的隶属关系作为网络的边，并将所有边都取为无向边，边的权重为知识单元之间的关联系数，从而构成一张加权无向网络。
知识单元关系网络的模型可由式(12)表示：
G＝(K,E,W)(12)
其中，K代表网络中知识单元的集合，即K＝(k1,k2,…,kn)；E代表网络中知识单元之间边的集合，即E＝(e1,e2,…,en)；W代表知识单元之间权重的集合，即W＝(w1,w2,…,wn)，wn的大小反应两个知识单元之间的关联强度，边上的权重也代表一个知识单元发生改变后引发相邻知识单元变化的概率。
本发明的优点：
本发明采用物元理论对绿色设计知识单元进行表达，基于时间域和空间域两个维度对知识单元之间的关联关系进行量化分析，形成了知识单元之间的关联矩阵，在加权复杂网络基础上构建了绿色设计知识网络模型，为后续知识处理工作提供了预处理方法。
附图说明
图1为基于改进复杂网络知识网络模型；
图2为关联矩阵；
图3为发动机模型。
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。
汽车发动机设计是一种典型的机电领域复杂产品开发过程，虽然发动机设计技术已将相当成熟，但是由于发动机零件众多且设计过程相对复杂在设计过程仍然需要密集的设计知识作为支持。随着市场对环境友好型产品的需求不断增加，企业需要研发出更加低碳、高效的产品以应对激烈的市场竞争。本专利以构建发动机绿色设计知识复杂网络与变更影响分析为例，对上述方法有效性加以验证。
发动机具体结构如图3所示；主要分为24个结构单元，每个结构单元对应的知识单元用k1到k24表示，对产品绿色设计知识单元进行描述。例如连杆知识单元可以表示为
Figure BDA0002015048540000031
以气缸体知识单元和连杆知识单元在空间域的关联系数计算为例，对知识网络中知识单元的关联系数计算。选取几何属性约束、装配属性约束、拆解属性约束、材料属性约束、精度属性约束和环境性能约束6个特征属性，所对应重要度依次为：0.7，0.6，0.4，0.2，0，0.4。计算可得：
Figure BDA0002015048540000032
即气缸体知识单元和连杆知识单元在空间域的关联系数为0.38，以此类推，分别计算知识单元在空间域关联强度和时间域关联强度，建立知识单元之间的关联矩阵，部分知识单元之间的关联矩阵如下所示。
知识单元在空间域的关联矩阵。
Figure BDA0002015048540000041
知识单元在时间域的关联矩阵。
Figure BDA0002015048540000042
建立权重集a，即：
Figure BDA0002015048540000043
得到相应线性方程组的矩阵表示：
Figure BDA0002015048540000044
从而得到线性方程组的解为：β＝(0.04,0.007,0.963)，该系数为权重集的最优组合系数，再得到关联系数的博弈论组合权重向量为：
Figure BDA0002015048540000045
由此可得知识单元Ci和知识单元Cj之间的关联强度可以表示为：
Figure BDA0002015048540000046
得到发动机知识网络模型间的关联矩阵。
Figure BDA0002015048540000051
通过关联矩阵在Pajek软件中创建具有24个知识节点以及177条边的发动机绿色，设计知识网络模型。

Claims (2)

1.一种产品零件知识单元关系网络构建方法，其特征在于，它是将产品中的不同知识单元作为网络的节点，将知识单元的隶属关系作为网络的边，并将所有边都取为无向边，边的权重为知识单元之间的关联系数，从而构成一张加权无向网络；
构建方法的具体过程为：产品为发动机，分为24个结构单元，每个结构单元对应的知识单元用k1到k24表示，对产品绿色设计知识单元进行描述，连杆知识单元可以表示为
Figure FDA0003838098110000011
对知识网络中知识单元的关联系数计算，选取几何属性约束、装配属性约束、拆解属性约束、材料属性约束、精度属性约束和环境性能约束6个特征属性，计算可得气缸体知识单元和连杆知识单元在空间域的关联系数，以此类推，分别计算知识单元在空间域关联强度和时间域关联强度，建立知识单元之间的关联矩阵；
建立知识单元之间的关联矩阵具体为：建立知识单元在空间域的关联矩阵，建立知识单元在时间域的关联矩阵，建立权重集a，得到相应线性方程组的矩阵表示，从而得到线性方程组的解，再得到关联系数的博弈论组合权重向量，计算知识单元和知识单元之间的关联强度，最后得到发动机知识网络模型间的关联矩阵；
通过关联矩阵在Pajek软件中设计知识网络模型。
2.根据权利要求1所述的一种产品零件知识单元关系网络构建方法，其特征在于，知识单元关系网络的模型可由式(12)表示：
G＝(K,E,W) (12)
其中，K代表网络中知识单元的集合，即K＝(k1,k2,…,kn)；E代表网络中知识单元之间边的集合，即E＝(e1,e2,…,en)；W代表知识单元之间权重的集合，即W＝(w1,w2,…,wn)，wn的大小反应两个知识单元之间的关联强度，边上的权重也代表一个知识单元发生改变后引发相邻知识单元变化的概率。
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基于设计流水线的产品设计过程管理***;程辉等;《计算机集成制造***》;20121215(第12期);全文 *

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