應用知識本體論於擷取工程設計規範設計要求事項的研究

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研究生：	楊凱翊 Kai-Yi Yang
論文名稱：	應用知識本體論於擷取工程設計規範設計要求事項的研究 A study for ontology-based application to extract design requirements from engineeringdesign specifications
指導教授：	詹朝基 Chao-Chi Chan
口試委員:	劉漢榆 Han-Yuh Liu 黃緒哲 Shiuh-Jer Huang
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 自動化及控制研究所 Graduate Institute of Automation and Control
論文出版年：	2005
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	73
中文關鍵詞：	本體論、框架式知識、知識管理
外文關鍵詞：	Ontology, frame-based knowledge, knowledge management
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由於工業進步快速，大量的工程設計規範書中所訂定的設計條件趨於繁雜且要求日益嚴謹，如何快速有效地從設計規範書中擷取出設計要求事項，已成為設計工作者所面臨的挑戰。
本研究以知識本體論(ontology)概念為導向，容器設計為領域範圍，編建雛形容器設計概念本體結構，利用框架式(frame)知識表示法概念關聯方式建立擷取清單(check list)的人機介面，以概念比對方式擷取設計要求事項。
本研究將工程設計規範書依據條文分割方式儲存於文件資料庫，以Protégé 2000編輯容器設計概念本體結構，Lotus Domino/Notes建立擷取清單。發現以概念關聯與概念比對的方式可有效地過濾設計要求事項、加入描述概念特徵的屬性值可提高擷取辨識度趨近擷取目標、經比對相同概念關聯所擷取的條文有益於發現衝突點、在概念的導引與經驗的協助之下可易於發現設計條文的嚴謹度、本體論知識結構的完善有賴於的實用階段反覆的驗證與修繕。

Due to the progress of industry were motivated rapidly, the design specifications were more sophisticated and conscientious than it were in the past. It could become a critical challenge for design engineer to deal with design requirements from the design specifications.
The research was to develop an ontology-based concept structure in vessel design field, the concept structure be edited by Protégé 2000. To extract design requirements from the design specifications by means of concept oriented frame-based knowledge system – check list. The check list and design specification be saved in data container - Lotus Domino/Notes.
The research found that concept association and concept comparison benefit the extracting function to easily search design requirements, to show inconsistency among specifications and to understand the design restrictions.
There is no single correct ontology for any domain. A well-ordered ontology will be based upon a good understanding of the domain knowledge, by using it in application and persistent modification in real-time.

目  錄
摘要………………………………………………………………………I
Abstract…………………………………………………………………II
誌謝…………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………IV
圖目錄…………………………………………………………………VI
表目錄………………………………………………………………VIII
第一章緒論……………………………………………………………1
1.1研究動機………………………………………………………1
1.2研究目的………………………..………………………………2
1.3研究範圍………………………………………………………3
1.4研究流程……………………………………………………4
第二章 相關文獻與技術探討…………………………………..………7
2.1知識管理(Knowledge Management).…………………………7
2.2本體論(Ontology)….…………………………………………8
2.3 框架式知識(Frame Based Knowledge)...……………………11
2.4 IDEF0 模型…………………………………………………15
第三章 規範書架構與條文擷取模式分析……………………………18
3.1 環境介紹…..……...………………………………………….18
3.2 研究的基本假設…………………………………………….21
3.3 工程設計規範書的架構…………………………………….21
3.4 分割與儲存設計規範條文的前處理說明………………….23
3.5 概念化設計需求以建置知識本體結構…………………….24
3.6　設計需求擷取模式……………….……………………….31
第四章 系統設計與實例探討………………………………………..37
4.1系統作業流程概述…………………………………………37
4.2系統功能架構…………………………………………….39
4.3 系統操作說明……..…...…………………………………….47
4.3.1設計規範書的前處理過程……………………………48
4.3.2 領域本體知識建構過程與案例展示……...…………50
4.3.3 擷取清單建構過程……………………………………53
4.3.4 設計條文擷取過程與案例展示……………….………54
4.3.5 檢討與意見反應過程…………………….…….……57
第五章 結論與未來展望………………………………………………60
5.1結論………………………………………………………….60
5.2未來的展望……………………………………………………61
參考文獻………………………………………………………………62
附錄 A Protege 2000簡介………….…………………………………65
附錄 B 壓力容器簡介…………………………………...……………69











圖 目 錄
圖1-1研究流程示意圖……………………………….…………..…...…6
圖2-1 Ontology基本架構圖……………………....………………..…..10
圖2-2 Ontology建構流程示意圖…….…………….……….…….……11
圖2-3框架主體圖………………….…..………….………..…….…….12
圖2-4框架範例……………………….…………………………..……13
圖2-5多面向框架範例………………………………….………..……14
圖2-6 IDEF0基本功能模型架構圖……………………………………15
圖2-7 IDEF0功能分解架構圖……..…………..………………………16
圖3-1環境架構示意圖……………………..…………………..………20
圖3-2分割與儲存設計規範條文的前處理過程圖…………..……….24
圖3-3 風力概念與立式容器概念圖………………….….………....…26
圖3-4 偏移量概念圖………………………………………………..…26
圖3-5 PROTÉGÉ 2000建置本體知識結構………….…………..………29
圖3-6 PROTÉGÉ 2000概念與屬性輸出檔案部分片段……….………..30
圖3-7條文擷取部分實例片段……….…………………….….………30
圖3-8以多層面觀點探討設計要求事項….…………………………...32
圖3-9容器組成的實體概念與抽象概念………………..…….…...…..33
圖3-10查驗清單擷取模式………………………………….………….34
圖3-11查驗清單的框架式系統表示………………………….………35
圖3-12查驗清單的應用可發現衝突點……………………….………36
圖3-13查驗清單的應用可發現成本影響點….………………………36
圖4-1系統作業流程的巨觀圖…………………………………………37
圖4-2系統作業流程的微觀圖……………….……………………..…38
圖4-3 擷取設計需求條文系統模型初始層………..…………………40
圖4-4 擷取設計需求條文系統主架構層………..……………………41
圖4-5 工程設計規範書分類與儲存功能層…………...…………...…42
圖4-6 工程設計規範條文分割與儲存功能層……...………...………43
圖4-7 領域知識本體概念建構功能層………...……………...………45
圖4-8 框架式系統擷取清單建構與條文擷取功能層...………...……46
圖4-9 檢討與意見反映功能層…………...……………………...……47
圖4-10 規範書登入、分類與儲存作業……………...……….………49
圖4-11 規範書條文資料庫……………...…..………...………………49
圖4-12容器設計本體知識架構成果展示………………………….…51
圖4-13本體知識架構…………………………….……………………52
圖4-14本體知識架構輸出之文字檔案………….……………………52
圖4-15 匯入本體知識架構………………...………..………...………53
圖4-16 編建擷取清單……………………...………..……………...…54
圖4-17 擷取之設計需求條文…………….…………………...………56
圖4-18 啟動擷取功能……………..………………….……….………56
圖4-19 選擇概念詞彙…...………………………………….…………57
圖4-20 Blog瀏覽設計需求條文….….…………..……………………58
圖4-21 Blog討論設計需求條文………………………………………59
圖A-1分類與階層概念的編輯……………………..…………………65
圖A-2 Slot的編輯……………………………………………...………66
圖A-3 Instance的編輯…………..………….………………….………66
圖A-4 Ontology以text格式輸出……………………….…….………67
圖B-1壓力容器零組件…………….…………………………….….…71
圖B-2壓力容器零組件設計規則…………….……………………..…72


表 目 錄
表4-1 工程規範書登入欄位敘述……………………………………43
表4-2 工程規範書條文欄位敘述……………………………………44

                                

參考文獻
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