支持大批量定制设计的机械零部件分类编码方法

    2.3 确定零部件类和类层次

    “类”是具有相同或相似特性的一组对象的集合，它为属于该类的全部对象提供统一的抽象描述。在分类问题中，类粒度的选择与设计人员检索和重用的复杂度有很大的关系。如何合理地定义类，是亟需解决的问题。目前国际上类粒度的确定方法和模型主要有Pawlak的粗糙集理论、商空间理论及平均值法等。

    不同的分类规则可能得到不同层次结构，合理的分类层次结构可以方便设计人员对零件信息的查询和推理。采用基于语义关系的分类规则，遵循ISO13584标准中的各项规定，建立零件类、零件及特性之间的语义关系，结合基于事物特性表的零件分类原理，构建零部件分类模型。

    图3为基于语义的零部件分类模型及关联关系。零部件类与类中实例属于Is_instance_of实例语义关系；父类与子类之间是Is_a继承关系；类与类特性和元属性之间是Is_part_of包含关系，即一个零部件类可包含n个特性，n个元属性；类层次可通过Is_case_of导入关系对已定义的零部件类特性进行关联引用，并根据不同的分类规则，将各个类按照树状结构组织而成，两者之间的语义关系可表达为Is_view_of视图关系。此外，类特性与特性之间还存在Is_subordinate_to从属关系和reference_to引用关系，例如，算法特性则依赖于几何特性而存在，几何特性与属性特性之间存在着引用关系，如精度等。

图3 零部件分类模型及关联关系

    类和类层次的确定过程如图4所示。根据DIN4000的标准，分类层次结构以四层为宜。具体步骤如下所述。

    (1)第一层的确定。第一层是该层次结构的根节点，为制造企业的零部件。

    (2)第二层的确定。为了使类粒度的选择更加合理，可寻找行业内已有的分类结构作为参考，或选取相关的国家标准或行业标准作为参考依据，使类之间的耦合度尽可能地小，便于检索和重用。目前大多数的分类标准都是采用几何结构作为依据，因此，可将几何语义作为第二层次的分类规则。

    (3)第三层的确定。由于企业设计人员在设计过程中，首先考虑的是需要设计的零件具有哪些功能，则去检索是否已存在具有相关功能的零件，此时，如果零部件是按照设计人员熟悉的功能进行命名的话，具有较强的实用性，可大大提高他们的工作效率。由此，可选择零部件的功能语义作为分类规则，派生出第三层次。由资深的设计人员确定出各零部件的主要功能语义，并将其映射为合理反映该功能语义的功能特征。在功能特征比较多时，可依重要度进行排序，取前三个最重要的功能特征进行排列组合，类名称则根据排列组合后得到的功能特征进行命名。

    (4)第四层的确定。根据上述的层次结构，若发现其中还存在一些名称相同但事物特性不同的零件，可根据其最本质的区别，将其派生出一个新的层次，通常可选取几何语义，并给予相应的类名。

图4 确定零部件类和类层次

    类和类层次的确定以及分类特性的提取这两个步骤是一个反复迭代的过程，根据主要的分类特性对各个类进行命名，例如几何语义、功能语义等，并详细列出各个类所具有的特性。

    2.4 构建多重分类树

    根据上述分析，将其他的零件逐一进行分析，加到已定义的类和层次结构中，确定它的所属类，同时检验或更新现有的类定义，检验或更新现有的类结构。这是一个反复迭代的过程，可能需要调整原有类的定义及层次结构的定义，应站在全局的角度，由资深的设计人员与标准化部门、信息化部门综合讨论，得出符合设计人员习惯、适合本企业的最终分类方案。

    分类树是分类层次结构的一种表现形式，根据上述的步骤，已经可以得到具有类继承特性的零部件分类树。根据分析发现一个类可以同时继承多个类的特性，因此在建立过程中，可能会出现多重分类的情况。如图4所示，零件类D3的特性中，可能有几个特性属于父类C2，同时又有另几个特性属于父类C3，此时，对于零件类D3需建立多重分类。具体实现过程为，先为零件类D3确定一个父类，即一检索路径，如A1-B1-C2-D3，那么在A1-B3-C3-D3路径中只需对其建立一索引。构建多重分类树可提高用户的检索精度，实现资源的高度重用。