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在我國國民經(jīng)濟(jì)中，食品、包裝工業(yè)是現(xiàn) 代工業(yè)組成中的重要組成部分食品與包裝機(jī) 械工業(yè)是為食品工業(yè)提供加工和包裝裝備的行 業(yè)$隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活水平得 到了提高，相應(yīng)也要求有越來越高的生活質(zhì)量, 對食品的口味、營養(yǎng)、衛(wèi)生的要求越來越高, 包裝不僅要起到保護(hù)商品的作用，還要求宣傳 商品、方便使用包裝材料及印刷的千變?nèi)f化, 市場需求大大促進(jìn)了對食品和包裝機(jī)械的發(fā)展截至到2004年，我國食品和包裝機(jī)械行業(yè)經(jīng)過 20多年的發(fā)展，全國已有4000多家從業(yè)企業(yè)， 產(chǎn)值達(dá)558億元，為我國的食品包裝行業(yè)做岀 了貢獻(xiàn)。

食品、 包裝工業(yè)的發(fā)展不僅促進(jìn)了食品機(jī)械和包裝機(jī)械品種和數(shù)量的增長，而且也使食 品機(jī)械和包裝機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平上了一個臺階, 一些新技術(shù)被逐步應(yīng)用到食品機(jī)械和包裝機(jī)械 中。例如濃縮技術(shù)、速凍技術(shù)、真空壓力技術(shù)、 膜分離技術(shù)、擠壓膨化技術(shù)、超微粉碎技術(shù)、 微膠囊技術(shù)、電子技術(shù)、無菌包裝技術(shù)、柔性 生產(chǎn)系統(tǒng)、計算機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)等。但與國際 先進(jìn)水平相比仍有很大的差距，總體水平落后 近20年左右$隨著入世后國外大企業(yè)不斷介 入，國內(nèi)的食品包裝機(jī)械企業(yè)將面臨著更多的 挑戰(zhàn)$要想在激烈的競爭中突圍，我們應(yīng)在不 斷消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)的同時，立足于自己 的創(chuàng)新設(shè)計，不斷開發(fā)岀滿足市場需要的產(chǎn)品。

1食品包裝機(jī)械設(shè)計的特點

1.1食品、包裝機(jī)械種類繁多，更新?lián)Q代 快$主要的種類有糧油加工設(shè)備，啤酒、飲料 加工設(shè)備，方便食品加工設(shè)備，乳品加工設(shè)備, 屠宰與肉類加工設(shè)備，果蔬保鮮、速凍冷藏設(shè)備，無菌包裝設(shè)備，紙漿模塑加工設(shè)備，糧食 包裝設(shè)備，瓦楞紙板（箱）生產(chǎn)設(shè)備，真空包裝 設(shè)備，制袋一充填一封口包裝機(jī)械等等％隨著 對食品加工的要求不斷變化，包裝制品（如紙包 裝、塑料包裝、玻璃包裝、金屬包裝）材料、結(jié) 構(gòu)與造型、裝潢的不斷創(chuàng)新以及人們對包裝美 的追求,帶動了食品包裝機(jī)械行業(yè)的迅速發(fā)展％ 因而食品包裝機(jī)械更新?lián)Q代之迅速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其 它機(jī)械行業(yè)％

1.2食品、包裝機(jī)械中機(jī)構(gòu)多而且運動復(fù) 雜％如一臺包裝機(jī)中就有可能同時存在四桿機(jī) 構(gòu)、凸輪機(jī)械、齒輪機(jī)構(gòu)或它們的組合形式，利 用三維計算機(jī)輔助軟件進(jìn)行裝配建模,可及時發(fā) 現(xiàn)設(shè)計上的相干尺寸％此外利用計算機(jī)輔助軟 件還可進(jìn)行機(jī)構(gòu)運動仿真、有限元分析及優(yōu)化, 檢查機(jī)構(gòu)運動過程中是否會發(fā)生碰撞干涉，為確 定合理設(shè)計方案提供理論依據(jù)。

將知識工程的概念和計算機(jī)輔助軟件相結(jié) 合應(yīng)用于食品包裝機(jī)械設(shè)計，它所賦予的是一 種全新的設(shè)計方式，知識工程驅(qū)動的產(chǎn)品設(shè)計系 統(tǒng)通過記錄不同的經(jīng)典工程、設(shè)計和產(chǎn)品配制 的知識，并對它們加以理解、抽象、描述、使 用和維護(hù)，構(gòu)建一個可以重用的知識庫，生成 相應(yīng)的工程規(guī)則％即在知識工程驅(qū)動的CAD設(shè) 計系統(tǒng)中，通過修改產(chǎn)品對象的性能參數(shù)，就 可以實現(xiàn)幾何實體的生成％它不僅突破了傳統(tǒng) 二維設(shè)計的局限性，更好地體現(xiàn)、驗證、豐富、 完善設(shè)計人員的設(shè)計意圖，繼承前人的經(jīng)驗， 有效地縮短設(shè)計時間，提高設(shè)計的效率；而且 可以早在產(chǎn)品投標(biāo)報價之時，就將未來產(chǎn)品的 外觀、造型、技術(shù)性能及特點介紹給用戶，使 產(chǎn)品更具有競爭力

2 KBE的概念

關(guān)知識工程 KBE & Knowledge -based Engineering） 是一個非常廣泛的概念，最早由美國在 1998年提出，其基本思想是尋求并記錄不同的 工程項目、設(shè)計項目和產(chǎn)品配置的知識，并且 對它加以理解、 抽象、 描述、 使用和維護(hù)， 而 這些知識是要被用來規(guī)劃、設(shè)計和完成一種產(chǎn) 品、一個項目的％ KBE將人工智能（包括知識 庫、知識規(guī)則、邏輯推理等）與CAX系統(tǒng) （CAD、CAE、CAM）有機(jī)地結(jié)合起來，使其應(yīng)用 對象從幾何造型、分析、制造延伸擴(kuò)展到工程 設(shè)計領(lǐng)域，形成了工程設(shè)計與CAX系統(tǒng)的無縫 連接％ KBE的關(guān)鍵技術(shù)是：知識表示、知識利 用和知識獲取，以最快的速度開發(fā)出高知識含 量的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品％

2.1知識的利用一方便地訪問知識數(shù)據(jù) 庫，知識數(shù)據(jù)庫以多種形式存在，可以是持續(xù) 性存在的數(shù)據(jù)庫或電子表格％ KBE系統(tǒng)能夠方 便地訪問這些知識數(shù)據(jù)庫，因此，KBE系統(tǒng)的 開放性非常重要％

2.2知識的表示——創(chuàng)建和應(yīng)用知識規(guī)則， 知識規(guī)則是知識的一種表示方法％知識表示就 是描述世界的一組約定，是知識的符號化，這 種方法方便地把人類知識表示成計算機(jī)能接收 并處理的知識結(jié)構(gòu)。知識表示法既要考慮知識 的存儲，又要考慮知識的使用％知識表示分為 規(guī)則、謂詞邏輯和框架等。

2.3知識的獲取一具有知識的繁衍機(jī)制 KBE系統(tǒng)具有“自我生成”的知識繁衍機(jī)制。 KBE系統(tǒng)提供的繁衍知識的手段，拓寬了獲取知 識的途徑，它不需要用戶對系統(tǒng)有很專業(yè)的了 解，使用戶可以利用KBE提供的工具添加自己 的獨特知識，從而對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展％

KBE系統(tǒng)將重復(fù)的設(shè)計和工程任務(wù)自動化， 縮短了產(chǎn)品開發(fā)時間，將設(shè)計、分析、制造集 成起來實現(xiàn)并行工作。使用KBE建立模型可以 將幾何造型與分析等結(jié)合起來，實現(xiàn)多學(xué)科優(yōu) 化，并確切地進(jìn)行可行性評估，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和實 踐經(jīng)驗來提高產(chǎn)品的質(zhì)量，對設(shè)計實踐、過程 經(jīng)驗等知識信息進(jìn)行數(shù)字化獲取和重用，從而 提高自動化過程的效率美國EDS公司的UNIGRAPHICS（簡稱UG） 三維設(shè)計軟件，是國際上具有領(lǐng)先水平的CAD/ CAM/CAE 軟件，UG 作為-個 CAD/CAM/CAE 的集成軟件，致力于從概念設(shè)計到功能分析、 工程圖紙生成、數(shù)控代碼生成及加工的整個產(chǎn) 品開發(fā)過程。UG提供了知識驅(qū)動自動化 （Knowledge Driven Automation）解決方案，將 KBE系統(tǒng)與CAX軟件系統(tǒng)完全集成％ KDA是一

個能夠記錄、重復(fù)使用工程知識并用來驅(qū)動、 建立、選擇和裝配相應(yīng)的幾何模型的系統(tǒng)。這 套解決方案包括UG/KF (Knowledge Fusion,知 識融合)和一系列過程向?qū)А＿^去的KBE系統(tǒng)往 往是單獨使用的，不能內(nèi)嵌到已存在的工程系 統(tǒng)中,不能與已存在的應(yīng)用程序相關(guān)。UG/KF 解決了這個問題。為了使KBE技術(shù)能夠滿足知 識再利用的要求，UGNX提供了其他CAD系統(tǒng) 無法比擬的構(gòu)造全息模型的功能。KF就是一種 響應(yīng)KBE技術(shù)、并允許UGNX利用工程知識庫 驅(qū)動工程規(guī)則完成強有力的應(yīng)用的高級技術(shù)。

UG知識熔接技術(shù)是通過獲得和操縱工程規(guī) 則、設(shè)計意圖，讓用戶開發(fā)出應(yīng)用系統(tǒng)，通過 工程規(guī)則控制UG的對象、超越單純的幾何模 型。運用UG/KF,工程師和設(shè)計師能夠構(gòu)造完 全可重復(fù)使用的知識庫，從而實現(xiàn)設(shè)計系統(tǒng)的 建立和設(shè)計的自動化。

在U G/K F中是通過屬性參數(shù)(Attribute)、 類(Class)和函數(shù)(Function)來實施工作的，也就 是把工作內(nèi)容和思路用它們表達(dá)岀來，用記事 本寫成純文本文件。UG系統(tǒng)本身提供了大量的 類(Class)和函數(shù)(Function)，用戶也可以用KF 語言編寫自己的類和函數(shù)來調(diào)用其他的類和函 數(shù)，或被調(diào)用。知識熔接技術(shù)(KF)可以讀取數(shù) 據(jù)文件，使用數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)驅(qū)動程序。在 UG/KF中用ug一spreadsheet類可以讀取UG中 的不同模式的電子表格數(shù)據(jù)，用Input/Output Function的相應(yīng)函數(shù)可以讀取和寫成擴(kuò)展名為 TXT或DAT的數(shù)據(jù)文件等。

由于UG/KF是完全內(nèi)嵌的，用戶不需要了 解什么是KBE、什么是UG/KF,只要使用他們 熟悉的應(yīng)用程序就可實現(xiàn)對各種知識的重用。因 此，UG/KF是面向大多數(shù)工程師的。這意味著工 程人員和設(shè)計人員可以致力于產(chǎn)品開發(fā)，而不用 在KBE系統(tǒng)和產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

4在食品包裝機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用

食品、包裝機(jī)械智能設(shè)計系統(tǒng)是基于UG平 臺上開發(fā)的，通過KBE在UG中的集成一知識 熔接技術(shù)(Knowledge Fusion，簡稱KF)來實現(xiàn)對 食品包裝機(jī)械智能設(shè)計的知識驅(qū)動