汽车双离合变速器知识库系统的研究与开发

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汽车双离合变速器知识库系统的研究

与开发

摘要

随着现代汽车工业领域技术的迅猛发展，汽车行业的竞争愈来愈激烈。汽车

发动机是汽车核心技术的体现，为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套完善

的变速装置。国外汽车集团一直对外严格保密这些技术。因此规范、科学的汽车关

键零部件知识库是提升汽车产品自主开发能力基础，是现代化汽车开发必不可少

的手段之一。本课题的开发就是通过对国外汽车双离合变速器样机结构数据的

Benchmarking 反求，获取变速器的结构参数并建立一个动态数据库系统和设计软

件的开发。

本文首先从知识的原理和知识管理工程的研究出发，剖析其知识推理规则，

给出其专家系统中所需要涉及的推理机制和算法。在数据的集合方面分析采用了

Benchmarking 反求获得数据采集，以构建基层数据库平台。

为了发展汽车设计领域，降低新产品研发成本，而开发了以双离合变速器结

构知识管理为主体的知识库系统。本文深入研究了系统的技术方案和知识库结构

框架，并在对国外成功的双离合变速器样机的 Benchmarking 工作的基础上，形成

了一个具有对成功机型知识数据的采集、分类、分析、录入、检索、推理功能的双离

合变速器知识库系统；数据库功能与部分计算模型、设计程序及知识规则推理共

建了知识库系统。并通过实例实现对各种成功机型设计知识资源的合理利用，验

证其高效性和可行性。

通过面向汽车变速器设计的数据库和 Web 服务器平台的整体设计和实现，给

出了具体的应用实例来体现其应用领域和功能。

关键字：知识库知识库系统汽车变速器规则推理知识工程

ABSTRACT

With rapid development of modern technology in automobile industry, the

competition of automobile industry is increasing. Automotive engine is the core

technology, and in order to play the best performance of the engine, automotive must

have a sound transmission device. Foreign Automotive Group has been the external

strict confidentiality of these technologies. Therefore, a standardized and scientific key

parts knowledge base is to raise the independent development capability of automobile

product, also it is one of the means of modern vehicle development. The development of

this issue is through the dual-clutch transmissions for foreign cars prototype structure

data of the Benchmarking reverse to obtain the structural parameters of transmission

and the establishment of a dynamic database system and software design.

In this thesis, study the principle of knowledge and knowledge management

research projects proceed to analyze the knowledge and reasoning rules, given

reasoning mechanisms and algorithms by the expert system. Using reverse

Benchmarking to collect data in the Collection of data analyzed, to set a database

platform.

To improve the field of automobile design and reduce costs for the development of

new products, knowledge base system with the Dual Clutch Transmission structure of

knowledge management is developed. Depth study of the technical program and

knowledge based structure, and on the basis of ongoing success of foreign Dual Clutch

Transmission Benchmarking prototype, to form a successful model of knowledge data

collection, classification, analysis, entry and the search function of the Dual Clutch

Transmission knowledge base system; database functions and part of the calculation

model, the design process and knowledge inference rules form the knowledge base

system. And the implementation of the case study can be designed for a variety of

successful models of the rational use of knowledge resources, validated the

effectiveness and available of it.

For automotive transmission design through the database and Web server platform,

the overall design and the implementation of specific application examples are given to

demonstrate its applications and functions.

Keywords: knowledge base, knowledge base system, automobile

transmission, inference of rules, knowledge engineering

目录
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论.....................................................................................................................1
§1.1 课题来源及意义....................................................................................................1
§1.2 国内外汽车设计开发中知识库的应用及发展现状............................................1
§1.3 本文主要研究内容................................................................................................3
第二章 知识原理与知识库管理工程.............................................................................4
§2.1 概述........................................................................................................................4
§2.2 知识的原理............................................................................................................4
§2.3 知识的表示............................................................................................................5
§2.3.1 
知识的分类
.....................................................................................................5
§2.3.2 
知识的获取
.....................................................................................................6
§2.3.3 
知识的组织模型
.............................................................................................8
§2.4 知识库管理工程....................................................................................................9
§2.4.1 
知识库管理的机制
.........................................................................................9
§2.4.2 
知识库管理的功能
.........................................................................................9
§2.4.3 
知识库管理的方法
.......................................................................................10
§2.5 知识推理规则......................................................................................................11
第三章 基层数据库管理的构建...................................................................................13
§3.1 概述......................................................................................................................13
§3.2 BENCHMARKING 概念及设计..............................................................................13
§3.2.1 Benchmarking
概念
.......................................................................................13
§3.2.2 Benchmarking
设计
.......................................................................................14
§3.3 数据库管理平台构建..........................................................................................14
§3.3.1 
基层数据库开发平台
...................................................................................15
§3.3.2 
数据库人机交流界面开发
...........................................................................17
§3.4 管理系统整体结构搭建......................................................................................18
第四章 汽车变速器知识库系统的设计.......................................................................19
§4.1 概述......................................................................................................................19
§4.2 汽车变速器知识的分类......................................................................................19
§4.3 系统结构功能模块设计......................................................................................19
§4.4 数据库系统设计..................................................................................................20
§4.4.1 
性能功能需求
...............................................................................................20
§4.4.2 
系统整体流程分析
.......................................................................................22
§4.4.3 
功能模块分析
...............................................................................................23
§4.5 数据库的建立......................................................................................................25

§4.5.1 
数据库的需求分析
.......................................................................................25
§4.5.2 
数据库概念结构设计
...................................................................................26
§4.5.3 
数据库逻辑设计
...........................................................................................29
§4.5.4 
数据库存储过程建立
...................................................................................32
§4.6 系统关键技术剖析..............................................................................................34
§4.6.1 ADO.NET
在数据库中的应用
......................................................................34
§4.6.2 
系统设计关键技术问题
...............................................................................34
§4.6.3 
代码设计相关问题
.......................................................................................35
第五章 系统功能界面设计与实现...............................................................................37
§5.1 概述......................................................................................................................37
§5.2 系统配置文件的设置..........................................................................................37
§5.3 系统公用模块......................................................................................................37
§5.3.1 
数据层类
.......................................................................................................37
§5.3.2 
界面导航类
...................................................................................................39
§5.3.3 
权限管理类
...................................................................................................39
§5.4 系统管理模块......................................................................................................40
§5.4.1 
系统登录注册模块
.......................................................................................40
§5.4.2 
用户权限管理
...............................................................................................42
§5.4.3 
机型信息管理
...............................................................................................43
§5.4.4 
总成信息管理
...............................................................................................44
§5.4.5 
零件信息管理
...............................................................................................48
§5.4.6 
总成关系信息管理
.......................................................................................49
§5.4.7 
试验报告信息管理
.......................................................................................52
§5.5 本章小结..............................................................................................................52
第六章 汽车变速器知识库系统的应用.......................................................................53
§6.1 概述......................................................................................................................53
§6.2 管理员功能..........................................................................................................53
§6.2.1 
数据库系统
...................................................................................................53
§6.2.2 
齿轮传动设计平台
.......................................................................................56
§6.2.3 
设计知识查询
...............................................................................................56
§6.3 高级用户功能......................................................................................................57
§6.4 普通用户功能......................................................................................................58
第七章 总结与展望.......................................................................................................59
参考文献.........................................................................................................................60

第一章绪论

§1.1 课题来源及意义

本学位论文课题项目来源于上海汽车工业科技发展基金会 2008 项目，与上海

汽车变速器有限公司（原上汽齿轮总厂）合作，结合当前正在开展的对国外成功

的DCT 双离合器变速器样机的 Benchmarking 工作，开发一个基于Web 的以 DCT

双离合变速器为主体的汽车变速器知识库系统，该系统通过对 Benchmarking 数据

采集、整合和试验分析的方式，有效的利用国际成功的 DCT 双离合变速器设计资

源[1]，为上汽形成自主产品开发能力奠定知识基础。

随着现代汽车工业科技的迅猛发展，数据库系统开始不断向知识库系统发展，

以缩短开发周期，减少开发费用，这是各汽车企业的发展之道。例如，一些日本

汽车公司已经在开发应用一些汽车离合器等相关设计的专家系统。

汽车变速器产品是一种技术密集型的产品之一，具有多种不同的技术，其中

最新的同时也是发展最快的是双离合变速器。许多汽车企业认识到除了引入国外

先进技术外，还需依靠基于知识的工程（Knowledge Based Engineering，简称

KBE ）技术来提高自身开发能力。汽车设计中知识库系统的建立离不开

Benchmarking[2]技术。由于国外汽车集团一直对外严格保密这些技术，因此规范、

科学的汽车关键零件知识库是提升汽车产品自主开发能力的基础，也是现代化汽

车开发必不可少的手段之一。

知识管理工程是专家系统的基础，专家系统的推理、决策都是围绕着运用知

识库管理系统中存储的知识进行匹配、决策、归纳、演算等操作，从而得到最终结

果[3]。因此，从某种意义上来说，利用知识库管理系统理论来构造高效、完善的数

据库管理系统将会对整个汽车变速器知识库管理系统性能的提高起到非常重要的

作用。IBM、EDS 等都有为知名汽车制造商提供知识库框架系统，有着共同开发设

计知识库系统的经历。设计师可以随时在知识库中搜寻自己需要的各种知识，且

各种实践证明，只有以数字化技术为开发平台，利用成功产品的开发知识和数据

在成功的经验知识指导下，才能实现真正意义上的快速、经济和成功开发。

§1.2 国内外汽车设计开发中知识库的应用及发展现状

国外基于知识管理的工程在汽车行业的利用是随着计算机数据库技术的发展

而兴起的，当时是将采集到的故障情况建立起相应的数据库，用于检测军用车辆

的发动机故障。可见，在故障诊断领域知识库系统已经被广泛的应用。

而知识管理是一个涉及面较宽的研究领域，来自不同领域的学者从多个角度

对知识管理进行了探索。研究的着眼点不同，对知识管理[4]的理解也有差异。

Thomas H.Davenport 曾指出，知识管理是对企业的知识及其创造、收集、组织、传

播、利用与宣传等相关过程的系统管理，要求将个人知识转变为某个组织可以广

泛共享与利用的团体知识。实际上，知识管理一直处于萌芽状态，直到2000 年才

得到迅猛发展。但是毫无疑问，到二十一世纪知识管理将空前繁荣，想生存发展

汽车双离合变速器知识库系统的研究与开发

的公司将不得不进行知识管理，因为无法有效的创造、获取和使用知识，企业将

无法科学决策和应变，从而无法继续生存和发展。

现代计算机技术的发展使得计算机已从传统的数值计算发展到非数值运算，

其中就包括对数据的处理和知识的处理。自从上世纪开始，大量的商业应用与事

务处理使计算机应用进入了数据处理时代，在此基础上数据库系统发展起来，从

而使大规模数据的存储、管理和控制成为现实。专家系统(ES) [5]是一种大型复杂的

智能计算机软件，是人工智能开始走向实用化的标志和里程碑，它把专门领域中

若干个人类专家的知识和思考、解决问题的方法以适当方式存储在计算机中。自从

六十年代中期首批在美国斯坦福大学和麻省理工学院问世以来，专家系统技术迅

猛发展，尤其是近几十年以来，各种实用专家系统不断涌现，广泛应用于科学技

术、工业、农业、军事、医疗、教育等众多领域，并产生了巨大的社会效益和经济效

益。美国大多数工商业较大的组织正在准备或已经实施专家系统计划，各发达国

家的政府也大力支持专家系统的开发研究工作。人工智能中的专家系统、知识工程

及大量基于知识的处理系统[6]（Knowledge based Processing System）的出现，使

得知识的存储、管理和控制成为迫切的需要。在这种情况下，知识库系统就成为如

今计算机发展的必然产物。

知识库是专家系统的知识存储器，用来存放求解问题的领域知识。专家系统

的力量来自于它们存储的知识，为此在建立知识库的过程中，知识专家应与领域

专家很好地合作，认真提取领域专家的知识，并根据计算机对这些知识的表示和

使用要求，从领域专家大脑中将这些知识转化成知识库的一个个组成部分，知识

库一经建立，便可供专家系统在推理时使用[7]。

我国是汽车生产、消费大国。然而，国内汽车自主设计起步较晚，因此缺乏设

计技术、数据知识和开发经验的积累。对于一些高档次的关键部件，如齿轮箱都要

依赖进口。此次研究将结合双离合变速器样机的 Benchmarking 工作，开发一个基

于Web 的以双离合变速器为主体的汽车变速器知识库系统。其目标是根据规则推

理实现动态数据库系统的合理建立和相关设计软件的连接，并根据我国设计师的

习惯和特点，提供人性化开发计算、设计指导和数据查询的操作方式。由于建立知

识库可以缩短汽车研发周期，降低研发成本，并且有助于企业对产品开发资料的

管理，所以目前欧美等汽车工业发达的国家对汽车零件的这种技术都表现出浓厚

的兴趣，并给与了相当大的投入，部分国家已经开始商业化应用[8]，一些专门从

事汽车拆分和 Benchmarking 的公司应运而生，例如法国的 ASSYSTEM 和

MAVEL 公司，并且随着近些年的发展，已经初具规模并开始形成产业体系。可见

在国外该技术已经达到了相当高的水平。

§1.3 本文主要研究内容

本文的主要内容为：知识的原理、知识库管理工程；知识推理机制；知识库

系统构建；实际应用及示例等。

第二章主要简述了知识原理、规则推理、知识表示与知识库管理工程的机制、

功能和方法。

第三章主要说明了基层数据库系统的构建。先介绍了Benchmarking 的概念、

开发步骤和难点问题，接着详细说明管理系统的搭建过程。

第四章主要对汽车变速器知识库系统的总体设计方法做了详细具体的说明，

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摘要：

汽车双离合变速器知识库系统的研究与开发摘要随着现代汽车工业领域技术的迅猛发展，汽车行业的竞争愈来愈激烈。汽车发动机是汽车核心技术的体现，为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套完善的变速装置。国外汽车集团一直对外严格保密这些技术。因此规范、科学的汽车关键零部件知识库是提升汽车产品自主开发能力基础，是现代化汽车开发必不可少的手段之一。本课题的开发就是通过对国外汽车双离合变速器样机结构数据的Benchmarking反求，获取变速器的结构参数并建立一个动态数据库系统和设计软件的开发。本文首先从知识的原理和知识管理工程的研究出发，剖析其知识推理规则，给出其专家系统中所需要涉及的推理机制和算法。在数据的集...

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