(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111500782.1 (22)申请日 2021.12.09 (71)申请人 天津大学 地址 300350 天津市津南区海河教育园雅 观路135号天津大 学北洋园校区 (72)发明人 郑鑫昌　郭伟　王磊　马剑　 (74)专利代理 机构 天津市北洋 有限责任专利代 理事务所 12 201 专利代理师 程毓英 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于知识图谱的工艺设计资源模型构 建方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于知识图谱的工艺设计 资源模型构建方法， 包括如下步骤： 第一步， 面向 工艺路线进行工艺设计资源的建模： 以工艺路线 为基础进行工艺设计资源建模， 将 工艺路线拆分 为一系列工序， 并将每个工序拆分为一系列工 步， 将工步作为工艺设计实例的基本单元， 建立 工步元知识模 型； 将工步元知识模 型按照加工方 法进行分类， 每个类别之间为并列关系， 将每个 类别按照加工精度可 以再次分类； 第二步， 零件 特征建模； 第三步， 进行加工设备资源建模； 第四 步， 利用知识图谱技术， 抽取节点和节点之间的 关系； 第五步， 构建工艺 设计资源知 识图谱； 第六 步， 加工工步和加工设备的推荐。 权利要求书3页 说明书9页 附图5页 CN 114626190 A 2022.06.14 CN 114626190 A 1.一种基于知识图谱的工艺设计资源模型构建方法， 所述的工艺设计过程包括： 确定 零件加工的生产纲领， 说明产品的规格与产量； 拟定零件的生产工艺过程， 说明生产工艺流 程、 主要生产设备和辅助设备的规格及数量； 计算零件生 成所需要的原材料和半成品数量， 工艺设计资源 模型的构建包括如下步骤： 第一步， 面向工艺路线 进行工艺设计资源的建模 以工艺路线为基础进行工艺设计资源建模， 将工艺路线拆分为一系列工序， 并将每个 工序拆分为 一系列工步， 将工步作为工艺设计实例的基本单 元， 建立工步元知识模型； 将工步元知识模型按照加工方法进行分类， 每个类别之间为并列关系， 将每个类别按 照加工精度可以再次分类； 将工步元知识主要分为工艺设计知识的基本概念、 属性和其他工艺设备， 工步元SKU由 下式进行表示： SKU＝{SKC,SKA,PE} SKC表示工步元 的基本概念， SKA表示工步元的参数， PE代表工步中所采用的加工设备， 并对其设置主 要属性： (1)关于基本概念方面， 包括加工特征、 零件、 加工方法， 加工特征为该工步所加工的零 件基本特 征； 加工方法为该工步所采用的加工方法； 零件为该工步所加工的零件； (2)关于工步元参数方面， 包括工步id、 切削速度、 主轴转速、 切削深度、 进给量、 工时， 工步id为该工步的唯一性标识， 用来对 该工步进行编号； 切削速度、 主轴转速、 切削深度、 进 给量为机械加工过程中的基本参数； 工时为该工步所消 耗的时间， 为机动工时和辅助工时 的总和； (3)关于加工设备 方面， 分为切削 设备、 工艺设备、 检测设备、 热处 理设备； 第二步， 零件特 征建模 零件特征由下式进行描述表达： F＝{FMan,FMat,FSha} FMan代表管理特征， 主要包含了零件的相关属性信息， 包括零件图号、 零件名称、 零件编 号、 零件类型； FMat代表材料特征， 包含了材料的相关属性信息， 包括材料的类型、 材料的牌号、 材料的 性能； FSha代表形状特征， 主要反映了零件的形状结构， 该特征包括设计特征信息和制造特征 信息； 利用已经构建好的零件特 征模型， 构建零件特 征向量： Fea＝[Fc,Fs,R,Acc,M] Fc代表零件特征类型， Fs代表零件特征的尺寸参数， R代表粗糙度要求， Acc代表精度要 求， M代表材料参数； 零件特征参数Fs对于不同零件类型 具有不同的属性设置； 材料参数作为组成零件材 料的基本特 征， 用下列向量表示： M＝[MT,Mg,MEM,MYS] MT代表材料类型， Mg代表的材料牌号， MEM代表材料的弹性模量， MYS代表材料的屈服强 度；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114626190 A 2第三步， 进行加工设备资源建模 对于工步元知识模型的加工设备， 由于其在加工制造中处于较为重要的地位， 因此结 合工步元知识模型， 对加工设备资源进行建模； 加工设备资源主要指加工一个零件所需要 的机械设备， 是面向制造系统底层的制造资源， 它主 要包括机床、 刀具、 夹具、 量具等； 对加工的设备进行 更详细的分类： (1)对于切削装备， 再次划分为车床、 铣床、 刨床、 磨床、 镗床、 钻床、 数控机床、 加工中心 和其他； (2)对于工艺设备， 再次划分为刀具、 夹具、 量具和模具； (3)对于检测设备， 再次划分为位移检测装备、 速度检测装备、 温度检测装备、 湿度检测 装备、 压力检测装备和其 他检测装备； (4)对于热处理设备， 再次划分为渗碳炉、 真空炉、 回火炉、 退火炉、 淬火炉和其它热处 理设备； 从四个属性方面对加工设备资源进行形式化描述： 基本属性、 状态属性、 功能属性、 服 务属性， 其中， 基本属性用来描述一个资源的基本情况， 包括资源ID、 资源名称、 资源 所属单 位、 所在地、 联系方式、 资源性质； 状态属性用来描述资源目前所处的一个状态， 包括空闲、 未满负荷、 满负荷、 维修中四 种状态； 功能属性用来描述一个资源所提供服务的功能情况， 包括服务对象、 加工精度、 加工尺 寸、 加工形状、 加工方法、 输入和输出； 服务属性用来描述 一个资源所提供服 务的具体情况， 包括 服务方式、 资源数量； 第四步， 利用知识图谱技 术， 抽取节点和节点之间的关系； (1)在工步元知识模型中， 节点有工步元概念、 零件本身以及构成零件的材料； 在加工 资源模型中， 节点有加工设备、 加工设备 所属车间、 公司以及地区； (2)工步元概念和加工设备之间， 存在着 “使用”的关系； 工步元概念和零件之间， 存在 着“加工”的关系； 加 工设备和所属车间、 公司以及地区， 依次存在着 “位于”的关系； 零件和 零件材料之间， 存在着 “组成”的关系； 第五步， 构建工艺设计资源知识图谱 利用构建完成的工艺设计资源模型和抽取的节点以及 关系， 对于已有的工艺设计知识 进行处理， 表示为计算机可以识别的数据结构方式， 构建工艺设计资源知识图谱， 便于后续 的存储和检索； 第六步， 利用所构建模型和工艺设计知识图谱， 并通过计算新零件特征与已有零件特 征的相似度， 进行加工 工步和加工设备的推荐。 2.根据权利要求1所述的模型构建方法， 其特 征在于， 零件特 征相似度计算方法为： 对于零件特 征相似度的计算， 由于零件特 征向量内包 含非数值型参数和数值型参数， 对于零件特征类型中非数值型参数的相似度计算方法： 设置基本零件特征集合FT， 如 果特征x和特征y不属于该集合， 或者两个特征在基本特征层面不属于一种类别， 那么其相 似度为0， 如果两者 都属于统一类别， 构建中文分词主字典， 计算其语义相似度， 语义相似度 范围为[0,1]， 越接 近1代表两者越相似； 对于数值型参数， 利用余弦相似度计算方法进行计算， 利用向量空间中两个向量夹角权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114626190 A 3