毕业设计外文文献翻译.docx

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毕业设计外文文献翻译

毕业设计

外文文献翻译

专业

学生姓名

班级

学号

指导教师

优集学院

外文资料名称：

Knowledge-BasedEngineeri-

-ngDesignMethodology

外文资料出处：

Int.J.EngngEd.Vol.16.No.1

附件：

1.外文资料翻译译文

2.外文原文

指导教师评语：

签名：

年月日

基于知识工程（KBE）设计方法

D.E.CALKINS

1.背景

复杂系统的发展需要很多工程和管理方面的知识、决策，它要满足很多竞争性的要求。

设计被认为是决定产品最终形态、成本、可靠性、市场接受程度的首要因素。

高级别的工程设计和分析过程（概念设计阶段）特别重要，因为大多数的生命周期成本和整体系统的质量都在这个阶段。

产品成本的压缩最可能发生在产品设计的最初阶段。

整个生命周期阶段大约百分之七十的成本花费在概念设计阶段结束时，缩短设计周期的关键是缩短概念设计阶段，这样同时也减少了工程的重新设计工作量。

工程权衡过程中采用良好的估计和非正式的启发进行概念设计。

传统CAD工具对概念设计阶段的支持非常有限。

有必要，进行涉及多个学科的交流合作来快速进行设计分析（包括性能，成本，可靠性等）。

最后，必须能够管理大量的特定领域的知识。

解决方案是在概念设计阶段包含进更过资源，通过消除重新设计来缩短整个产品的时间。

所有这些因素都主张采取综合设计工具和环境，以在早期的综合设计阶段提供帮助。

这种集成设计工具能够使由不同学科的工程师、设计者在面对复杂的需求和约束时能够对设计意图达成共识。

那个设计工具可以让设计团队研究在更高级别上的更多配置细节。

问题就是架构一个设计工具，以满足所有这些要求。

2.虚拟（数字）原型模型

现在需要是一种代表产品设计为得到一将允许一产品的早发展和评价的真实事实上原型的过程的方式。

虚拟样机将取代传统的物理样机，并允许设计工程师，研究“假设”的情况，同时反复更新他们的设计。

真正的虚拟原型，不仅代表形状和形式，即几何形状，它也代表如重量，材料，性能和制造工艺的非几何属性。

设计人员希望设计的表述，将成为一个既有几何又有非几何属性的物理原型确切的表示。

产品表示法已经从二维的形状和几何的形式字形绘画的表示法移动向充分的三维几何模型表示法。

设计工具，用于设计工程领域的需要，显然必须有刚才讨论的所有工具的属性。

它必须结合计算机辅助设计系统的几何表示法，能做对程序语言的工程分析和代表设计知识在一个专家系统。

一个真正的虚拟原型包含此全方位设计知识。

3.启用的技术设计

3.1.知识类型

如同适用于KBE那样，知识能分成四种类型：

.事实，

.程序，

.判断，

.控制。

在手册找到的形式化的知识例如原材料明细表，设计data，ASTM标准和设备规格被认为事实知识。

算法的和操作的知识是程序上的知识的两种形式。

数字的和非数字的解决问题一或者完成中的一些末端的过程是所有的算法的程序上的知识（APK）的原理。

事实被APK通过工程和分析算法改变。

有效的程序知识（OPK）被用于创造，删除和运输事实。

OPK节目的例子是有限元素分析、优化和数据库管理系统[1]。

经验法则和共同的实践是评断知识的实例。

启发式，意见，经验，与合情推理中还包括判断的知识。

逻辑和推理的形式原则是基本的判断知识的应用。

控制知识元知识或知识有关知识，知识的其他类型的管理控制知识。

仿造直系活动，意想不到的发展的预期，并且应付不确定性是所有特点控制知识[1]。

3.2.基于知识的工程（KBE）

该技术允许一个真正的产品虚拟样机开发被称为基于知识的工程，或KBE。

KBE是捕捉和对结构设计，其设计过程的知识方法。

知识经济可以用来定义工程方法和程序[2]。

在KBE，产品结构树（拓扑学）是动态的，因此知识经济提供真正的工程自动化，包括应用开发，几何造型，应用程序部署和工具的集成。

基于知识工程是一种编程工具，用于开发一个虚拟原型设计顾问或为一个建立了产品设计，在给定的设计领域。

关于设计类的现有的知识在基于知识的工程学或设计被运用（KBE或KBD）并且被组织入能用数据库的格式由计算机。

详细设计或虚拟原型，然后迅速开发基于知识的工程（KBE）的设计方法，通过对23位计算能力来开发数据库，和规则系统。

该产品模型是在KBE环境下开发的虚拟样机。

虚拟原型，如材料的所有几何特征或属性的产品，以及非几何属性，质量特性，应力和挠度特性等虚拟样机一旦被创建，它可以由设计者使用评估成功或设计配置的优点，然后修改。

该产品模型表示后面的几何设计工程意图。

在产品模型中包含的信息包括物理属性如几何，材料种类和功能限制。

3.3.生成技术

有三种KBE的工具，目前正在探索和发展类型。

这些措施包括：

1．诊断方法（专家系统）。

2．创造性的方法（设计顾问）/（设计检查）。

3．生成方法（虚拟样机）。

专家系统是第一种类型的工具发达国家在工程领域的使用，这个工具用于诊断目的，例如分析汽车发动机出现故障。

第二类，设计顾问，更是目前的事态发展之一。

它是用来反映了一个系统的设计过程，并告知约束和规则的基础上违反设计师与设计顾问所载的规则。

设计师在这意见后行动并且做适当的变动。

第三类涉及到建立一个以该模型中的规则为基础的系统模型。

这个模型，一个真正原型，然后起反应对在属性（几何或非几何）和再生原型的一个新的事例上的变化。

这是用于被开发的类KBE的种类。

KBE利用生成技术来获取通用产品设计信息，包括几何和拓扑结构，产品结构的发展及制造工艺设计规则。

生成建模地图功能规格，该产品的详细陈述。

一个生成模型的优点是，由于产品需求的变化，外观设计的表述是立即更新，直接影响到所有输出。

因此，KBE是一种动态的对象模型，其中对外观设计的表述是不断更新。

知识工程的方法设施为迅速生成模型生成新的功能规格设计的工程设计和制造知识获取。

相对于传统的设计工具，KBE提供真正的设计与自动化设计协助。

在设计过程期间，KBE是系统的连续的再设计的一种健壮设计技术。

3.4.KBE的代表性产品

当前KBE软件是基于面向对象非诉讼程序设计语言，比如LISP语言。

因此，设计资料无须下令在模型正确，因为它会制订该命令本身。

面向对象编程工程对象的概念，用于表示的特点，无论几何和非几何，实际物理对象。

对象不是被动的，但可以反应其他对象。

一个对象可以创建和存储信息和采取行动应对外部刺激。

一个对象可以从另一个信息需求对象，或者将信息发送到另一个对象。

KBE实现了真正的并行工程攻克了一系列的捐助领域的专门知识在一个组织。

这可以包括代表从设计，工程，模具和其他制造业领域。

KBE的供应商有一个捕捉行之有效的方法和编纂这种产品信息的范围。

通常情况下，KBE的开发将与方法顾问学习“知识捕获”进程的第一个发展项目，然后将转让和应用这些技能后续项目。

3.5.KBE工具

有许多不同的软件工具可用于KBE发展。

当中包括ICADTM，TKSolverTM，设计LinkTM，ProEngineerTM，STONEruleTM和智能ElementsTM。

所有这些集成了至少1现代CAD系统提供一个当代集成设计系统。

Unigraphics系统，CATIATM，支持EngineerTM，IDEASTM和自动CADTM是一些选择。

这些软件工具用于开发domainspecific这两个知识工程的方法设计工具，设计顾问和虚拟样机。

3.6.生成虚拟样机（GVP公司）

这种虚拟原型的方法奠定了基础的KBE描述，是基于对KBE的智能CAD软件的使用[5]。

智能CAD使用为元设计，这是设计工具设计在一个产品模型的形式。

该产品模型是产品结构，工程分析，产品成本，设计标准，管理准则，材料特性，制造约束和进程计划的框架。

它能够输出设计报告，表示该产品的设计状态。

该报告可以包括例如：

分析，3个数据的三维几何模型，材料，成本报告和指示草案。

GVP公司的捕获和自动化功能设计的规则和方法的理解在工程过程。

在GVP公司为工程师提供了有效的替代功能选择和操作。

工程师添加他们的判断力，优化设计，最终系统。

阿生成虚拟样机（GVP公司）是一个系统既是模型的几何和非24D.尔金斯等。

一个产品（一个对象）的几何属性中嵌入了KBE的模式。

它存储知识在组成一个产品模型系统设计和制造工程的规则，同时解决几何和非几何的问题。

阿生成虚拟原型是这些设计规则的组合，其中包括对工程指令用于创建的设计，也就是车辆的几何形状。

生成虚拟样机的代表背后的几何设计工程意图。

它可以存储诸如几何和材料规格，以及过程和性能信息产品信息。

生成虚拟样机的范例被定义如下：

生成：

生成或自动产生这一虚拟原型的实例，以响应输入状态向量。

采取输入规范说明，运用相关的做法并且自动地引起设计。

当要求改变时，设计与所有表现产品一起立刻被更新。

虚拟的影响，虽然没有实际的事实：

[1]基于计算机模型

原型：

原来的模式，或一个具体的例子类型。

3.7.设计规则

KBE是基于知识的设计使用形式的设计规则，设计规则构成了一个对象的核心。

设计规则包括4种基本类型：

1.启发式：

包括实验的经验规则和最佳做法。

通常是基于企业文化设计的启发。

这些都是的类型，如果（条件为真），然后（行动推荐）。

2.经验设计规则：

这些规则根据从实验性数据被开发的曲线适合的表示。

元模型技术用于开发复杂系统的模型。

3.立法限制：

这些都是组成法律或工程的既定规则标准。

4.物理定律：

首次原则为基础的分析或数值模式的形式。

也被称为参数的规则。

这些规则通常是使用报表模型解决简单的算法。

设计规则用于合成中的知识基础知识，如何在给定的模型建立知识。

设计规则来定义和涉及双方在知识经济模式的属性。

工程师的方法和过程由这些规则仿造。

设计规则类型包括：

.计算

.条件句

.查寻数据库

.固定

.变量

.引用

.执行外部程序

.选择

.优化。

Knowledge-BasedEngineering（KBE）DesignMethodology

BACKGROUND

Thedevelopmentofcomplexsystemsrequiresasequenceofengineeringandmanagementdecisionswhichmustsatisfymanycompetingrequirements.Designisrecognizedastheprimarycontributortothefinalproductform,cost,reliabilityandmarketacceptance.Thehigh-levelengineeringdesignandanalysisprocess（conceptualdesignphase）isparticularlyimportantsincethemajorityofthelife-cyclecostsandoverallqualityofthesystemaredeterminedduringthisphase.Themajoropportunitiesforcostsavingsoccurintheearliestphasesofaproductdesign.Approximatelyseventypercentofthelife-cyclecostsarefrozenbytheendoftheconceptualdesignphase,Fig.1.Thekeytoshorteningthedesigncycleistoshortentheconceptualdesignphase,whichwillalsoreducetheamountofengineeringintheredesignstage.

Theengineeringtrade-offprocessduringconceptualdesignisundertakenusinggoodestimationsandinformalheuristics.CurrenttraditionalCADtoolsupportisextremelylimitedfortheconceptualdesignphase.Thereisneedtorapidlyconductdesignanalysesinvolvingmultipledisciplinescommunicatingtogether（tradingoffsuchthingsasperformance,cost,reliability,etc.）.Finally,itisnecessarytobeabletomanagealargeamountofdomain-specificknowledge.Thesolutionistocommitmoreresourcesattheconceptualdesignstagetoreducethecycletimebyeliminatingredesign.

Allofthesefactorsargueforanintegrateddesigntoolandenvironmentthatcanhelpmakedecisionsearlyinthedesignsynthesis（conceptualdesign）process.Thisintegrateddesigntoolwillenableadiverseandmulti-disciplinaryteamofengineers,designersandstyliststoachieveconsensusofdesignintentundercomplexdesignrequirementsandincreaseddesignconstraints.Thedesigntoolshouldallowthedesignteamtoexaminemoreconfigurationsatgreaterlevelsofdetail.Theproblemthenistodevelopanarchitectureforadesigntoolthatmeetsalloftheserequirements.

VIRTUAL（DIGITAL）PROTOTYPEMODEL

Whatisneededisawaytorepresenttheproductdesignprocesstoobtainatruevirtualprototypewhichwouldallowtheearlydevelopmentandevaluationofaproduct.Thevirtualprototypewouldreplacetraditionalphysicalprototypesandallowthedesignengineertoexamine`what-if'scenarioswhileiterativelyupdatingtheirdesigns.Atruevirtualprototypewouldnotonlyrepresenttheshapeandform,i.e.thegeometry,itwouldalsorepresentnon-geometricattributessuchasweight,material,performanceandmanufacturingprocesses.Designerswantadesignrepresentationthatwillbeanexactrepresentationofaphysicalprototypewithbothgeometricalandnon-geometricalattributes.

Productrepresentationhasmovedfromthe2-Dorthographicdrawingrepresentationoftheshapeandformofthegeometry,tofull3-Dmodelrepresentationofthegeometry.Thedesigntoolthatisneededforthedesignengineeringdomain,clearlymusthaveattributesofallofthetoolsjustdiscussed.ItmustcombinethegeometricalrepresentationoftheCADsystems,beabletodotheengineeringanalysisoftheprocedurallanguagesandrepresentthedesignknowledgeasinanexpertsystem.Atruevirtualprototypecontainsthisfullrangeofdesignknowledge.

ENABLINGTECHNOLOGIESFORDESIGN

Typesofknowledge

.Knowledge’,asappliedtoKBE,canbedividedintofourtypes[1]：

.facts,

.procedures,

.judgments,

.control.

Formalizedknowledgefoundinhandbookssuchasmaterialspecifications,engineeringdata，ASTMstandards,andequipmentspecificationsisconsideredfactualknowledge.Algorithmicandoperativeknowledgearethetwoformsofproceduralknowledge.Numericandnon-numericproceduresforsolvingaproblemoraccomplishingsomeendareallelementsofalgorithmicproceduralknowledge（APK）.FactsaretransformedbyAPKthroughengineeringandanalysisalgorithms.Operativeproceduralknowledge（OPK）isusedtocreate,delete,andtransportfacts.ExamplesofOPKprogramsarefinite-elementanalysis,optimization,anddatabasemanagementsystems[1].Rulesofthumbandcommonbest-practicesareexamplesofjudgmentknowledge.Heuristics，observations,experience,andplausiblereasoningarealsoincludedinjudgmentknowledge.Logicandtheformalprinciplesofreasoningarefundamentaltojudgmentknowledgeapplication.Controlknowledgeismetaknowledgeorknowledgeaboutknowledge.Theothertypesofknowledgearemanagedbycontrolknowledge.Patterndirectedactions,anticipationofunexpecteddevelopments,anddealingwithuncertaintiesareallfeaturesofcontrolknowledge[1].

Knowledge-basedengineering（KBE）

Thetechnologythatallowsthedevelopmentofatruevirtualprototypeofaproductisknownas

knowledge-basedengineering,orKBE.KBEisthemethodologyforcapturingandstructuringknowledgeaboutadesignanditsdesignprocess.KBEmaybeusedtodefineengineeringmethodsandprocedures[2].InKBE,theproductstructuretree（topology）isdynamic,sothatKBEofferstrueengineeringautomationincludingapplicationdevelopment,geometricmodeling,applicationdeploymentandtoolsintegration.Knowledge-basedengineeringisaprogrammingtoolusedtodevelopavirtualprototypeoradesignadvisorforthedesignofanestablishedproductinagivendesigndomain.Dym,etal.[3]andGonzalez,etal.[4]providevaluableoverviewsofKBE.

Existingknowledgeaboutaclassofdesignsisutilizedinknowledge-basedengineeringordesign（KBEorKBD）andorganizedintoadatabaseformatusablebycomputers.DetaileddesignsorvirtualprototypesarethenrapidlydevelopedKno