机械设计专家系统开发工具的关键技术研究

沈元元+++韩燕

摘要：专家系统在多个领域有所应用，随着机械工程领域的不断发展，专家系统在机械设计中应用也逐渐成熟起来。本文作者通过分析机械设计专家系统的研究现状，对当前重点的专家系统开发工具的关键技术进行研究。

关键词：机械设计；专家系统；开发工具

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

机械设计领域中专家系统的应用在近几年发展越来越快，逐渐成为机械设计不可缺少的一部分。机械设计专家系统开发工具是研究开发专家系统的基础，对其关键技术进行研究开发对专家系统的完善与创新具有重要意义。

1. 当前机械设计专家系统的研究现状

机械设计专家系统是应用于机械领域的智能系统，近年来在机械设计专家系统的研究中已经取得了阶段性的成果，并且获得了一定的经济效益。机械专家系统在机械设计领域中应用非常重要，在专家系统研究过程中存在许多复杂而困难的问题，又因为机械设计领域存在较多综合性和多变性的因素，所以，机械设计领域的专家系统研究是一项困难而艰巨的任务。为了减少专家系统软件开发的时间，目前，研究人员主要针对一下四个方面进行研究探索：首先，增加专家系统的功能。为了适应机械设计领域的发展，专家系统需要具备处理各类知识的功能，而当前的专家系统一般是以产生式规则作为知识的表达形式，而这种表达难以满足复杂多样的知识类型，所以要为专家系统融入更多的知识，使其表达形式融为一体，增加其表达能力。其次，提高专家系统获取知识的能力。专家系统通过获取知识来将机械设计程序输出到工具系统中，减少知识工程师的工作量，提高工作效率。再次，制定推理模型。专家系统的强大分析功能离不开推理模型的应用，所以灵活的推理模型对专家系统来说非常重要。推理模型具有动态性，能够对研究领域未来发展进行推理。目前我国研究的是非单调逻辑、时态逻辑、约束逻辑、默认逻辑等都具有以上特点。最后，建立良好的图形化人机接口。现在的大部分专家系统产品采用的是字符界面方式，缺少图形、图像、声音等界面的支持，因此，在专家系统的升级研究中要融入多媒体功能，美化系统界面，使其更加直观、方便。

2. MDEST分析与研究

MDEST是一个基于Windows操作系统的机械设计专家系统开发工具，其开发环境是VC++程序设计语言，是一种新型的，能够体现项目管理特点的程序设计语言。该专家系统工具的构造风格一致，界面简洁，由对话框进行基本构造驱动，不需要任何的代码就可以建立一个小型的专家系统。下面对其特点及适用范围进行简单介绍。

2.1 MDEST的特点

MDEST的特点有一下几个方面：第一，适用于机械设计领域的专家系统构造工具，适用于通用知识来进行语言构造表达，具有该种语言的其他优点。推理模型包括正向、反向推理以及不精确推理，推理机制简单，效率较高，而且具有推理解释的功能。第二，为过程设计语言提供程序接口，在专家系统构造过程中不需要代码程序就可进行编辑，能够直接进行编译，并形成可以执行的文件，运行速率较高。第三，VC++程序语言编程，具有较好的扩充性，界面风格简单明了，操作简便，方便学习和使用，还具有音频在线帮助的功能，应用较为广泛。

2.2 MDEST适用范围

MDEST专家系统工具适用于事实规则和产生式规则进行知识结构描述的专家系统，例如：机械设计中的概念设计、技术设计、结构设计等。在机械设计中会遇到一定的难题，利用该系统工具能够帮助解决机械设计中的部分难题。

3. ESDK分析与研究

ESDK专家系统开发工具适用于设计型专家系统的构造，其程序设计采用C++语言，是一个开放的系统设计工具，能够满足用户对ESDK的扩展，为专家系统与大型的数据库提供信息交互的数据接口，进而将专家系统的推理结果转化为设计结果，实现专家系统的完善。

3.1 ESDK结构

ESDK专家系统工具结构包括用户界面、知识编译器、推理机、解释器等部分。用户通过界面与推理机进行通信连接，进而完成各项任务。知识编译器是专家系统的工作区，通过知识编译器能够对知识库中的知识进行整理，而且它还具有知识查找、管理及知识向导的功能，更好的为知识管理进行服务。知识编译器还负责对知识的编译，将其文本格式转化为二进制格式进行保存，保护专家系统的知识产权。知识编译器能够对编译的语言进行检查，提示错误文本知识信息，保证知识表达的准确性。解释器的作用是帮助用户了解解决对策，其采用路径跟着与预制文本共同分析的方法，对用户提出的疑惑变量值进行解释，对上下文数据库进行查询，提出变量值对应的解释部分，帮助用户理解。

3.2 ESDK功能

ESDK专家系统工具具有完善的知识库储存，其组织结构适用于开发设计型专家系统，能够帮助专家系统完善知识表达系统。ESDK专家系统开发工具推理模式主要有框架推理、方法推理、规则推理等，该系统工具主要通过推理机来实现其功能，在推理过程中不断的为数据库融入新的推理事实，为后续推理工作提供依据，没有新的事实产生时，结束推理过程。ESDK支持多种推理控制策略，并且通过元推理机来进行统一协调配置，将各个推理机的工作进行调度和调整，完成数据的保存。ESDK专家系统开发工具采用面向对象的知识表达方法来描述设

计对象的概念及设计知识，这种表达形式符合人类专家的思维模式。知识库表达能力较强，能够快速完成知识搜索，具有一定的实用性。

4.OMEST系统的结构

OMEST是区别与MDES的一种专家系统工具，OMEST专家系统开发工具针对机械设计的整个过程进行专家系统的建立，满足机械设计的要求。OMEST的知识获取系统较为复杂，能够帮助用户对知识库进行建立、补充和维护，其推理模式主要是复合推理和不精确推理模式，能够减少机械设计中的不确定因素。OMEST具有评价系统，能够对设计进行可接受性判断，按照一定的约束条件进行决策，不满足约束条件的设计会被判断为失效，由失效处理模块进行处理，实现重新设计。OMEST的解释系统能够对推理机显示的内容进行解释并得出相应的结论，由绘图接口进行工程图的设计，并显示在人机界面上。OMEST的数据库能够对专家系统处理的假设和结论进行记录和保存，以供用户使用。此外，OMEST系统采用规则、框架、过程等混合的知识表达方式，按照规则为主体，框架和过程为辅的连接方式处理各类信息。OMEST是面向对象的机械设计专家系统工具，能够将多种知识融入到知识对象中，能够保证系统的适应性和通用性，为用户开发机械设计专家系统提供良好的平台。

结语：

综上所述，机械设计专家系统在机械领域应用较广泛，对于复杂多样、综合性强、不确定性因素较多的机械设计来所，专家系统的应用非常重要。专家系统开发工具是构造专家系统的基础，决定了专家系统的功能特点，应加强对专家系统工具的认识与研究。

参考文献：

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