发布时间:2024-02-05 15:22:00
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本文在研究了基于本体的的概念设计知识模型的基础上,提出了基于本体的概念设计知识管理框架,研究了用户对本体的定义、对知识结构内容的自由扩充以及概念设计知识的检索方法等关键技术。
1、基于本体的概念设计知识建模
1.1概念设计知识分类与表达
概念设计是对设计问题加以描述,并以方案的形式提出众多解的设计阶段[7].概念设计从不同的角度有多种定义[8].一般认为,概念设计是指以设计要求为输入、以最佳方案为输出的系统所包含的工作流程,是一个由功能向结构的转换过程。
图1描述了一般概念设计的工作流程,它包含综合与评价两个基本过程。综合是指根据设计要求,运用各种分析、设计方法推理而生成的多个方案,是个发散过程;评价则从方案集中择出最优,是个收敛过程。概念设计是将所设计的产品看成一个系统,运用系统工程的方法去分析和设计。具体说,概念设计就是将设计对象的总功能分解成相互有机联系的若干功能单元,并以功能单元为子系统进行再次分解,生成更低一级的功能单元,经过这样逐层分解,直至对应的各个最末端功能单元能够找到一个可以实现的技术原理解。概念设计的主要任务是功能到结构的映射,概念设计过程主要包括:功能创新、功能分析和功能结构设计、工作原理解的搜索和确定、功能载体方案构思和决策。
根据概念设计的过程及人在设计时的认知特点将概念设计知识分为元知识和实例知识(其分类如图2所示)。元知识中主要包括功能知识、技术原理解知识、结构知识等。实例知识中主要包括方案设计实例、技术原理解实例、产品实例等知识。
(1)功能知识。主要描述产品完成的任务,描述产品的功能及功能子项。描述产品要完成的功能,包括功能内容、实现参数、性能指标等;
(2)技术原理解知识。描述产品功能及功能子项的原理解答。它的表达要复杂些,一方面可用文字、数字表达它的说明、解答参数,另一方面,要有图形支持产品原理解答;
(3)结构知识。描述产品的结构设计状况,是对原理域知识的细化和扩充,是求解原理解的结构载体,可描述产品关键部分的形状、尺寸和参数。产品功能结构的映射(简称为功构映射)就是对产品的功能模型进行结构实现的求解,是将产品功能性的描述转化为能实现这些功能的具有具体形状、尺寸及相互关系的零部件描述。在这里功能是产品结构的抽象,是结构实现的目的;而结构则为实现某功能而选用的一组构件或元件。功能结构间的关系一般而言是多对多的映射关系。一个功能可能由一个或多个特征或元件实现,而一个特征或元件也可能完成一个或多个功能;
(4)实例知识。已成功或失败的设计范例,包括方案设计实例,产品结构知识实例、技术原理解实例等。它包含了更多的实际因素,是类比设计和基于实例推理设计的基础。
以工程机械中某型滑模式水泥摊铺机为例,总功能为摊铺水泥路面,总功能可细分为滑模作业、控制作业等功能,滑模作业功能又可细分为提水泥浆、挤压成型等功能。其中某个功能的实现可能会由几个结构组合而成,例如滑模式水泥摊铺机滑模作业功能就是由螺旋分料器、刮平板等几个结构一起才能实现。图3为该水泥摊铺机的功能层次定义和功能分解结构举例。该产品所对应的结构分解则如图4所示。图5中给出了对于滑模作业功能的技术原理解简图、技术原理解的评价、参考产品,以及实现该功能的说明等相关的知识。
如何利用计算机技术对概念设计予以支持,对概念设计知识进行有效的管理,至今仍没有较好的解决方法。目前的知识建模主要是专家系统,最常用的知识模型包括框架、产生式规则、语义网络、谓词逻辑等。专家系统的知识建模主要侧重符号层的系统实现,很少考虑动态的,非结构化的知识,造成专家系统解决问题的局限性,使得专家系统不能解决大型复杂问题。
本体作为“对概念化显式的详细说明”[9,10],研究领域内的对象、概念和其他实体,以及它们之间的关系,可以很好地解决概念设计知识的表达、检索和重用等问题。采用本体描述概念设计知识可以支持细粒度的产品语义信息的描述,可以形式化地定义特定领域的知识,如概念、事实、规则等;支持语义层面的集成和共享,基于本体的知识定义可以对知识作普遍的、无歧义的语义解释,可以保证不同使用者之间进行语义层面的信息共享和互操作。
1.2本体建模过程描述
本体是某一领域的概念化描述,着意于在抽象层次提出描述客观世界的抽象模型,它包括两个基本的要素:概念和概念之间的关系。本体的构建必须满足以下的要求:对目标领域的清晰描述;概念或概念之间关系的明确定义;一般性和综合性原则。本体可以有多种表述方式,包括图形方式、语言形式和XML文档形式等。
基于本体的产品概念设计知识建模过程包括3个阶段:
(1)产品概念设计知识目标确定。产品概念设计知识定位,概念设计知识的定位决定本体构造的功能需求及最终用户。
(2)产品概念设计知识本体分析与建立。根据需求分析,确定该领域的相关概念及概念属性,并用XML语言进行形式化描述。这个阶段是建立概念设计知识本体的关键环节,直接影响到整个本体的生成质量,同时也是工作量最大的阶段。
(3)产品概念设计知识本体评价。对所创建的本体进行一致性及完备性评价。一致性是指术语之间的关系逻辑上应保持一致;完备性是指本体中概念及关系应是完善的。我们称该3阶段的组合为产品概念设计知识本体建模的一个生命周期(见图6)。
1.3概念设计知识的本体表示
在此我们以工程机械中滑模式水泥摊铺机为例,结合图3~图5中的实际知识,从概念实体、概念属性及概念间关系等方面来说明产品知识、功能知识、技术原理解知识、技术原理解实例等概念设计知识的本体表示,通过概念蕴涵、属性关联、相互约束和公理定义等方法揭示了概念间的本质联系,形成一个语义关系清晰的产品概念设计知识模型。建模采用目前最新的OWL语言描述。
表述的语义为一个滑模式水泥摊铺机继承了一个产品的所有属性,此外还具备了关系属性:摊铺能力,同时,又对属性摊铺能力作了限制:只能应用于滑模式水泥摊铺机领域,且取值变化只能在摊铺宽度中(省略了关于滑模式水泥摊铺机类似属性的定义,如摊铺厚度和摊铺速度等)。
表述的语义为一个功能技术原理解具有对应的功能名称,相关的技术原理解简图(省略了技术原理解类似属性的定义,如评价、参考产品、创建人、创建时间、存储位置等)。
上述描述中,使用类公理(subclassof)描述了两个类(概念)之间的继承关系,如滑模式水泥摊铺机类是产品类的子类。在描述类属性时,使用关系属性(objectproperty)描述了类的某个属性同时也表示了两个类之间的某种关系,如摊铺能力既是滑模式水泥摊铺机类的一个属性,同时也表达了和摊铺宽度类之间的对应关系。另外,使用属性公理domain和range表示属性的应用领域和属性的取值范围,如属性摊铺能力只能用于滑模式水泥摊铺机类,且它的取值只能是摊铺宽度数据集。
1.4基于本体的概念设计知识管理的特点和优势
基于本体的概念设计知识管理可以让设计人员更好地重用已有的概念设计知识,基于本体的概念设计知识管理具有以下的一些特点或优势:
(1)支持用户定制知识类别。产品概念设计过程中,需要运用多种类型的知识,如:功能类、功能技术原理方案解类等。这些知识的描述和使用有着不同的特点,不能用相同的描述框架来处理。基于本体的设计知识建模允许用户对设计中知识类别加以定制,针对每一类别定义其描述属性,从而较好的解决了概念设计中多来源多类型知识的表示问题。
(2)支持概念共享的知识库构建。概念设计知识本体的构造澄清了概念设计领域知识的结构,为概念设计知识的表示打好了基础,而本体中统一的术语和概念也使概念设计知识更好地共享成为可能。基于本体的概念设计知识表示在区分不同知识类别的同时,建立起概念间的共享联系。通过概念间的共享机制,避免了设计知识库的数据冗余和数据不一致问题,方便了知识的建模录入、检索及统计处理。
(3)多视图和基于本体概念的知识检索。在目前的应用系统中一般采用基于关键字的数据库查询方法,由于其数据库组织不是建立在能够表示概念之间的关系、事实和实例的领域模型的基础上,因此无法实现智能查询和信息推理,也就无法解决语义异构性问题。由于不同的组织和人员可能使用不同的词语表示同一个含义,因此查询系统得不到意义相同但用词(语法)不同的内容。当需要对多个数据源进行查询的时候问题更为明显,多意词和同义词会使查询得到许多不相关的信息,而忽略另外一些重要信息。
在基于本体的概念设计知识管理中由于具有统一的术语和概念,知识库建立在本体的基础上,使得基于知识的设计意图匹配成为可能。采用基于知识、语义上的检索匹配,对用户的检索请求,通过查询转换器按照本体把各种检索请求转换成对应的概念,在本体的帮助下从知识库中匹配出符合条件的数据集合,解决了语义异构的问题。
从人在设计时的认知特点出发,可以采用基于功能分解树的功能设计知识检索视图、基于产品分解结构树的结构设计知识检索视图,还可以利用本体中已定义的概念定义其它知识检索视图,比如需求功能知识检索视图、软件工具使用知识检索视图等,实现基于知识检索的设计意图的匹配。
2、基于本体的概念设计知识管理
2.1概念设计知识管理系统结构
结合工程机械行业的实际,本文提出了图7所示的基于本体的产品概念设计知识管理系统结构,系统按照知识产生、获取和利用的流程来构建,系统结构主要包括概念设计知识管理工具、数据接口程序以及基于本体的概念设计知识库,具体由4个部分构成。
(1)概念设计知识获取。概念设计知识的获取包括从概念设计知识本体定义、本体之间关系定义、本体知识库生成到概念设计知识获取整个过程。
(2)概念设计知识维护。主要包括从概念设计知识本体维护、本体关系维护、知识库重新生成到概念设计知识维护的过程,实现对本体的属性修改,各类知识之间的关系维护,以及知识库的更新等。
(3)概念设计知识检索重用。系统中提供基于多视图的知识检索方式,如基于功能分解树的功能设计知识检索视图、基于产品分解结构树的结构设计知识检索视图,及用户定义的其它知识检索视图。此外系统提供基于本体概念的知识检索方式,通过本体映射库,可以实现同义词的检索,保证可能会采用不同的概念和术语表示相同的设计信息的人可以得到相同的知识帮助。
(4)概念设计知识库的构建。要实现基于本体的,支持客户自定义的概念设计知识管理,系统必须由足够的柔性,支持各类知识的存储,作为系统基石的知识库的构建就不能采用完全预先定义的方式,在系统中我们采用基础数据库加上在此基础上经过本体定义工具动态生成的各类知识库的方法保证基于本体的知识管理的实现。
在知识经济时代,真正具有决定性因素的不是传统意义上的生产资料,即资金、设备和原材料,而是所拥有的知识和信息。经合组织认为,作为一种新的经济形态的知识经济具有五个基本特征:(1)社会发展知识化。在知识经济时代,知识的传播和运用成为经济的重要推动力量。不仅如此,管理和决策也越来越依靠知识的力量,智力资本的价值日益引起人们的重视。(2)社会发展的信息化。随着计算机和网络技术的发展,信息日益成为商品和竞争的要素。从某种意义上说,计算机和网络技术的发展,不仅成为知识经济发展的领先行业,而且带动了世界经济结构和整个社会的革命:它把整个世界推进到一个前所未有的数字化时代。(3)社会发展的个性化。知识经济以高新技术知识为基础,不再受原材料、交通运输等条件的限制,更具灵活性;生产过程由强调科学和规范,变得越来越依赖人的智慧和创造性;产品也由大变小,由统一和标准化逐渐变得富于个性。(4)社会发展的持续性。在知识经济时代,人们一方面可以通过知识更加科学、合理、高效地利用现有的自然资源,另一方面,人们又可以不断探索开发新的资源。从这个意义上讲,知识经济是一种可持续发展的经济。(5)社会发展的创新性。在知识经济时代,创新是知识经济发展的灵魂。在某种意义上说,知识经济时代的竞争,就是科技创新能力的竞争,是知识创新的竞争,是创新人才的竞争。
通过对知识经济时展特征的分析,不难发现:知识经济离不开知识创新,创新是知识经济时代最基本的特征。现代管理学之父彼得。德鲁克告诉我们:“创新不一定必须与技术有关,也完全不需要是一种'实物’。”“能使现有资源的财富生产潜力发生改变的任何事物都足以构成创新。”如此看来,创新不仅包括技术创新的内容,还包括创新价值体系,战略商业网络、合作利益和消费者成功等特征。运用知识创新,追求新的发现、探索新的规律、创立新的学说、创造新的方法、积累新的知识,这是促进人类社会进步和经济增长的决定性力量。
20世纪90年代以来美国经济之所以维持了十余年的高增长、低通胀的奇迹,就在于其是建立在以知识创新基础上的新经济。美国经济不再以钢铁、汽车等传统行业为主体,转而依赖微软公司、英特尔等ir业巨人。以美国新经济为代表的少数发达国家的经济,已经具有了知识经济时代的雏形。在知识经济时代条件下,信息技术日新月异,信息交流十分便捷,工商业的发展更是一日千里。一方面,信息技术不断向传统工商业渗透,工商业与信息技术的融合已是现代商业发展的趋势。例如,信息技术、统计技术与会计、财务、营销等学科专业的结合;另一方面,新的商业模式与新型工商业务不断衍生,层出不穷。当今电子商务业务的方兴未艾就是这方面的最好说明。
工业化国家新的一轮国际经济竞争的焦点集中在知识经济上,为了不在综合国力竞争中落伍,世界各国政府纷纷加强科技与教育战略政策的制定、规划、组织和协调工作,其中尤为关注的是与高校之间的关系,将科研经费集中在一流的大学和大型企业,利用它们的科研优势及有效的转化能力,使技术的开发与应用有机地结合在一起,同时着力于高素质人才的培养,利用高校多学科的学科前沿的优势,培养出一批思想活跃、更为开放、更富有创造性的人才梯队,以上这些构成了工业化国家知识创新体系的核心框架。
任何一个国家要进入知识经济时代的首要条件就是拥有一大批知识产业的专门知识人才。中国要想在本世纪跻身于世界先进民族之林,就必须培养出一大批具有创新能力的知识人才。
教育作为人类社会所特有的一种活动,在整个人类社会发展的历史长河中,其重要性为人们认识和发现。在农业、工业化时代,学校长期被认为是保存和继承人类知识的场所机构,教育的主要功能是“复现”人类已有的文化遗产。教育知识和复现的继承,在社会的延续和进化中起到了重要作用。然而,人们的认识仅仅停留在教育的文化复制和继承上,就会成为社会进步的阻碍因素,使历史处于简单的循环之中。在全球知识经济社会逐步发展的今天,人们对教育面向过去“述而不作”的陈旧思维定势的局限性已有所认识,在肯定教育的文化传承性的前提下,愈益重视并开发教育面向未来、创造未来的功能。
二
从1893年张之洞在武昌创办湖北自强学堂设立商务门算起,我国工商管理高等教育已经走过了100余个春秋。期间,经历过解放前的艰难起步和缓慢发展阶段,以及解放后的大起大落和蓬勃发展阶段。改革开放以来,我国工商管理本科教育进入了全面重建阶段,取得了巨大成绩,基本形成了一个结构清晰、层次分明、功能齐备,具有中国特色,基本与国际接轨,与我国社会主义市场经济相适应的多元化的工商管理本科教育体系。
然而,我国工商管理本科教育发展的历史不长,与作为其基础的高等教育和市场经济一样,都处于快速发展变化过程之中,知识经济时代的到来又为这种变化增添了新的内容,使工商管理本科教育遇到了新的挑战。
第一,由过去注重专业知识,转向不仅掌握扎实的专业知识,而且要特别注重掌握宽厚的基础知识和丰富的人文知识。知识经济时代对工商管理人才在其知识结构和知识体系方面,要求是既要具有扎实的工商管理专业知识,也要具有广博的基础知识,熟练地掌握先进工具的知识;具有将工商管理专业知识和多学科知识柔和在一起的“通识”才能。
第二,由过去注重传播和学习已形成的知识,转向不仅要很好地传播和学习已形成了的知识,而且要特别重视培养实现知识创新、技术创新的能力。
第三,由过去主要根据掌握知识的多少来衡量质量,转向不仅要从掌握知识的多少来衡量质量,而且要特别注意从能力和素质的角度衡量质量。知识创新和技术创新是知识经济发展的推进器,人
力资源构成知识经济的支撑。在知识经济时代,工商管理人才和人才培养被赋予全新的理念。通才型、能力型、创新型、创业型、国际型人才成为工商管理人才培养的目标。
第四,由过去主要强调全面发展,转向不仅强调全面发展,而且还要注重个性发展。知识经济时代的工商管理人才应具有抽象思维和形象思维相互配合、相互促进的知识结构。既要具有实干精神,也要具有创造性开拓性;既要具有高尚的人格,也要具有效益观念。
第五,在人才培养模式上,通讯与计算机技术的发展,特别是互联网的出现和不断进步,使人们获取信息和知识的途径、方式、效率发生革命性的变化。这一变化,将改变人们的学习方式,并对传统的工商管理本科教育理念、教学组织、教学方式、教学内容、教学过程、教学手段产生巨大的冲击,进而对人们社会生活方式和思维方式产生重大的影响。这一影响已经对并将进一步对高等教育产生一系列的作用。同样,它对工商管理教学的影响将是巨大的。
三
知识经济条件下工商业的发展,对工商管理领域的从业人员的素质提出了更高的要求。高等工商管理人才必须具备适应知识经济与信息经济条件下工商业发展需要的基本素质,而创新精神与创新能力是各种素质的核心,它是知识经济条件下工商管理人才适应新型工商业发展的“利器”。要培养工商管理人才的创新精神与创新能力,高等工商管理教育就必须从育人思路、教育观念、课程体系、教学方法等方面进行全面改革注重以学生为本的教育理念,发展学生的个性,培养高素质的工商管理人才。
第一,综合素质培养是工商管理创新教育的主要目标。现代工商管理本科教育应能使学生学会认知、学会做事、学会共同生活、学会生存。所谓学会认知,不是指获得现成的知识,而是指学会掌握知识的方法和手段;学会做事,不是指学会从事某一特定的具体工作,而是指各种能力的不断积累;学会共同生活,是指在自我认识的基础上,要学会善于发现他人、认识他人、理解他人、乐于助人,懂得人与人之间的相似性和相互依存性,从而主动地与他人共处;学会生存,其目的是促进人类个体的独立自主和充分发展。
第二,在树立创新意识的基础上大力提倡和实施创新教育。实施创新教育,必须十分重视对学生开展创新意识、独立工作能力和团结协作精神的培养教育。它主要体现在:
一是在教学方法上,注重归纳与演绎结合,与其“授人以鱼”,不如“授人以渔”,把工商管理教学工作的重心由“教”的方面转到“学”的方面来,让学生变被动为主动。改变注重注入式、填鸭式教学方法,采用启发式教学,讲重点、讲难点、讲思路,给学生留有思考余地。
二是开展互动式教学,强化课堂讨论和独立学习环节对学生学习能力的锻炼,鼓励学生逾越已有的看法、观点和结论,独辟蹊径,提出独创性的新见解。为学生创造一个平等自由的学习环境。同时,努力创造良好的环境,鼓励学生积极参与学校的各项管理和社会活动,从多方面提高学生们的实际能力。
三是坚持开展“行为准则”教育,要求学生在学业上必须保持“诚实”的精神和“本人原创”的原则,杜绝任何作弊行为和抄袭行为。
四是引导学生高度重视在学业上所取得的成绩,并保持强烈的进取心和竞争意识。鼓励学生在开展激烈竞争的同时,发扬开放的、合作的、以诚相见的精神,形成尊重他人的独创见解和创造性言行的集体风尚。
五是注重培养学生的自我独立意识和创新精神,培养学生百折不挠、坚韧不拔的毅力和意志,激励学生的探索精神。鼓励学生勇于实践,绝不墨守陈规,大胆提出自己的新思想,敢于创造,积极进取。
第三,个性培养是创新教育的保障机制。创造力的实现除了智力因素以外,与一个人的个性特征有着密切的关系。美国心理学家韦克斯勒曾收集了众多诺贝尔资金获得者青少年时代的智商资料,结果发现:这些诺贝尔资金获得者中大多数不是高智商,而是中等或中上等智商,因此可以说个性会影响智力发挥的程度。而以往的工商管理本科教育更为重视学生的知识掌握,普遍关心的是学生考试得了多少分,并以此作为评价标准,从而忽视了
个性的培养,如怎样对待失败与成功,怎样与周围的人进行沟通,对不同意的容忍力,如何激励自己,怎样正确地看待人生,不知道如何做人。一个有远大理想意志坚强,勇于进取、坚韧、果断、勤奋的人常能克服各种困难,善于迅速地解决问题,而一个意志薄弱、畏缩、懒惰、拘谨、自负、自卑的人往往会使问题的解决半途而废,我们应该培养学生有利于创造活动的个性特征。
一是学生的个性塑造离不开教师。教师的人格特征可以通过教学态度、教学方式、教学要求、言行举止展示出来,成为学生直接交接效仿的对象。美国心理学家托兰斯研究发现,教师的创造性与学生的创造力之间存在一种正相关,教师在创造动机及智力好奇心的测验中成绩在中等以上,他们的学生的创造性写作能力在三个月中亦有显著提高,而那些成绩在中等以下的教师,其学生便没有进步。具有创造个性的教师能够扶助和容忍学生创造个性在学习中的体现,甚至是与老师之间的对立意向的冲突,并以自己的言行鼓励引导学生。
二是创新个性需要培养与克服困难相联系的吃苦精神。任何形式的创新都不是从天而降的,灵感虽有突然性,那也是苦思冥想、刻苦追求而出现的思维火花,更何况灵感变成现实的道路上也是充满艰辛的。从我国目前的教育来看,许多教师要求学生在学习上吃苦,有些做法,甚至可以说是苛刻;然而在生活上却是没有或缺少教育,这不仅无法形成良好的意志品质,而且这种学习和生活上要求的反差有可能导致部分学生的人格矛盾。实证也证明,人在面对越困难的环境,却越有超越能力的人,是有希望成功的人。
三是培养学生敢于怀疑,敢于承担责任的性格特征。具有独创性和革新精神的人,对于是否会犯错误,如问题的提出,或选择解决问题的方法等,都会保持一种坦然的态度,就是在行动上并不会过多地计较犯错误的概率和给个人带来的不便,而一旦犯了错误,也会把错误当作方式方法的问题予以纠正。
四是培养学生具有良好的社会适应性。知识经济、信息时代的来临,学会知识与学会做人同等重要,学校应该让学生更多地接触社会,体验生活。创新教育应教会学生如何悦纳自己,接受并适应社会,关心他人,乐于为社会作贡献。创新人才应是具有健康的稳定的心态的人,能够宽容地对待他人的人,能够进行协作的人。
2、工商管理专业的应用性很强,它的目标是依据管理学,经济学,会计学等基本理论;
3、通过运用现代管理的方法和手段来进行有效的企业管理和经营决策,保证企业的生存和发展;
1、工商管理专业毕业后可从事的工作较多,比如:会计和审计员、文职人员、行政秘书、行政助理、出纳员、人力资源助理 、人事专员、招聘专员、行政主管、人力资源经理、销售经理等。
2、工商管理专业(英文:Industry & Business Administration)是研究工商企业经济管理基本理论和一般方法的学科,主要包括企业的经营战略制定和内部行为管理两个方面。
3、工商管理专业的应用性很强,它的目标是依据管理学、经济学的基本理论,通过运用现代管理的方法和手段来进行有效的企业管理和经营决策,保证企业的生存和发展。
(来源:文章屋网 )
1、工商管理专业就业方向主要在综合经济管理部门、政策研究部门、金融(银行、证券、保险)机构和中外工商企业、各类中介服务组织中从事经济管理分析、预测、规划和管理工作。
2、市场经济中最常见的一种管理专业,一般指工商企业管理。(英文名称直译为Industry & Business Administration,通常称译为Business Administration)。工商管理是研究工商企业经济管理基本理论和一般方法的学科,主要包括企业的经营战略制定和内部行为管理两个方面。工商管理专业的应用性很强,它的目标是依据管理学、经济学、会计学等基本理论,通过运用现代管理的方法和手段来进行有效的企业管理和经营决策,保证企业的生存和发展。
(来源:文章屋网 )