一種基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的mbd數(shù)據(jù)集完整性檢查方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于模型定義（MBD)數(shù)據(jù)集完整性檢查方法，具體是一種基于關(guān) 聯(lián)規(guī)則的MBD數(shù)據(jù)集完整性檢查方法，可以通過關(guān)聯(lián)規(guī)則對MBD數(shù)據(jù)集中的非幾何信息進 行完整性檢查，以滿足設(shè)計定義要求，屬于計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近20年來，隨著數(shù)字化技術(shù)水平的不斷提高，以航空航天為代表的大型裝備制造 業(yè)逐漸采用了全三維數(shù)字量尺寸傳遞體系，波音公司在波音787新型客機研制過程中，全 面采用MBD (Model Based Definition)技術(shù)，將三維產(chǎn)品設(shè)計信息與三維制造信息集成定 義到產(chǎn)品三維模型中，取消二維圖紙，實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計、工藝、工裝、零件加工、部件裝配、零 部件檢測檢驗信息的高度集成、協(xié)同和融合。
[0003] 我國的基于MBD全三維數(shù)字化設(shè)計也是從波音公司的轉(zhuǎn)包生產(chǎn)中開始逐步發(fā)展 起來的。如今在我國航空航天工業(yè)中，通過部分高校及研究院所的不斷努力，制定基于模型 定義MBD定義規(guī)范及相關(guān)應(yīng)用規(guī)范，MBD數(shù)據(jù)集逐漸成為產(chǎn)品研制過程中數(shù)據(jù)傳遞的唯一 依據(jù)。因而，對MBD數(shù)據(jù)集定義完整性提出了更高要求，同時，在全面采用MBD技術(shù)之后，企 業(yè)MBD數(shù)據(jù)集數(shù)量呈現(xiàn)爆炸式的增長，MBD數(shù)據(jù)集的規(guī)范性及完整性日益成為企業(yè)必須面 臨的挑戰(zhàn)。目前，主要存在以下問題：
[0004] (I)MBD數(shù)據(jù)集非幾何信息沒有標(biāo)準(zhǔn)化
[0005] MBD數(shù)據(jù)集中非幾何信息主要用于說明零部件設(shè)計、管理、制造及檢驗等描述信 息，目前，國內(nèi)企業(yè)主要采用類似二維工程圖紙中技術(shù)要求和圖框形式進行說明。對數(shù)據(jù)集 中非幾何信息沒有進行規(guī)范化處理，對于同一工藝過程，不同的設(shè)計人員可能存在不同的 表述形式，同時非標(biāo)準(zhǔn)化信息描述不利于計算機系統(tǒng)對數(shù)據(jù)集中信息進行提取和識別。
[0006] (2) MBD數(shù)據(jù)集檢查主要采用設(shè)計人員復(fù)核復(fù)審
[0007] 隨著MBD技術(shù)推廣，越來越多的產(chǎn)品信息被集成到三維模型中，MBD數(shù)據(jù)集作為產(chǎn) 品數(shù)據(jù)傳遞的唯一依據(jù)，其規(guī)范性及完整性對于整個產(chǎn)品研制具有舉足輕重的作用。雖 然，目前存在一些通過和標(biāo)準(zhǔn)MBD數(shù)據(jù)集模板對比進行數(shù)據(jù)集完整性檢查的方法，但由于 模板本身缺少適應(yīng)性，其作用非常有限，所以，目前MBD數(shù)據(jù)集檢查依然主要采用人工形式 進行，效率極低。
[0008] MBD作為一種全新產(chǎn)品數(shù)字化定義技術(shù)，不僅僅是傳統(tǒng)二維圖紙的映射，而是充分 利用三維數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)的可復(fù)用性，將非幾何信息規(guī)范化，并進行唯一編碼，使設(shè)計 人員在創(chuàng)建MBD數(shù)據(jù)集時由過去的個人經(jīng)驗的"輸入"轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)工程注釋的"選擇"。每 一個MBD數(shù)據(jù)的創(chuàng)建，都是設(shè)計人員的經(jīng)驗知識的表現(xiàn)，其歷史記錄包含設(shè)計人員對標(biāo)準(zhǔn) 工程注釋信息的選用，包含大量設(shè)計人員知識和經(jīng)驗。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘是一種應(yīng)用廣泛的機 器學(xué)習(xí)技術(shù)，它運用統(tǒng)計原理，在海量的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)項之間關(guān)系，1993年Agrawal等人 首先提出了交易數(shù)據(jù)庫中不同商品之間關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，并逐漸被改進優(yōu)化。目前關(guān)聯(lián)規(guī)則 挖掘技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在金融行業(yè)的客戶需求和銷售領(lǐng)域的購物籃分析中。但把關(guān)聯(lián)規(guī) 則應(yīng)用到MBD數(shù)據(jù)集完整性檢查中還沒有先例。
[0009] 本發(fā)明通過關(guān)聯(lián)規(guī)則分析大量模型對標(biāo)準(zhǔn)工程注釋信息的選用的記錄，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) 注釋信息之間關(guān)聯(lián)，利用已獲得標(biāo)準(zhǔn)注釋信息之間的關(guān)聯(lián)，對MBD數(shù)據(jù)集的完整性進行評 估和檢查。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010](一）本發(fā)明的目的在于提供一種基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的MBD數(shù)據(jù)集完整性檢查方法，研 究利用關(guān)聯(lián)規(guī)則分析大量模型對標(biāo)準(zhǔn)工程注釋內(nèi)容的選用記錄，獲得標(biāo)準(zhǔn)工程注釋間關(guān)聯(lián) 關(guān)系，用戶可以通過輸入關(guān)聯(lián)強度值，獲得數(shù)據(jù)集中標(biāo)準(zhǔn)工程注釋低于關(guān)聯(lián)強度的標(biāo)準(zhǔn)工 程注釋條目，以及標(biāo)準(zhǔn)庫中關(guān)聯(lián)強度高于設(shè)定關(guān)聯(lián)強度的標(biāo)準(zhǔn)工程注釋條目，從而采用交 互的方式完成MBD數(shù)據(jù)集完整性檢查。
[0011](二）技術(shù)方案
[0012] 在使用本發(fā)明之前需要對MBD數(shù)據(jù)集非幾何信息需要進行標(biāo)準(zhǔn)化，并進行唯一編 碼，每一條包含唯一編碼的非幾何信息為一條標(biāo)準(zhǔn)工程注釋。用戶通過在三維模型加入標(biāo) 準(zhǔn)工程注釋信息創(chuàng)建MBD數(shù)據(jù)集。其中每一條標(biāo)準(zhǔn)工程注釋都用一個項來進行表示，由標(biāo) 準(zhǔn)工程注釋構(gòu)成的集稱為項集。每一個MBD數(shù)據(jù)集構(gòu)建記錄稱為一個事務(wù)，關(guān)聯(lián)規(guī)則就是 通過分析大量事務(wù)進而得出項之間關(guān)聯(lián)關(guān)系。本發(fā)明正是通過記錄大量MBD數(shù)據(jù)集創(chuàng)建歷 史記錄信息，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘標(biāo)準(zhǔn)工程注釋間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。用戶使用通過設(shè)定關(guān)聯(lián)強 度，過濾出數(shù)據(jù)集中已經(jīng)添加但低于設(shè)定關(guān)聯(lián)強度閾值的標(biāo)準(zhǔn)工程注釋條目，以及在標(biāo)準(zhǔn) 庫中高于設(shè)關(guān)聯(lián)強度閾值卻沒有添加到MBD數(shù)據(jù)集中的標(biāo)準(zhǔn)工程注釋條目。
[0013] 本發(fā)明一種基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的MBD數(shù)據(jù)集完整性檢查方法，該方法的具體步驟如 下：
[0014] 步驟一：將企業(yè)中需要定義到MBD數(shù)據(jù)集中的設(shè)計、制造、檢測、管理等信息細(xì)化 分解，并將所有條目進行編碼并由計算機管理和發(fā)布。其中每一條目都稱為一條標(biāo)準(zhǔn)工程 注釋信息，也構(gòu)成關(guān)聯(lián)規(guī)則中的每一項；
[0015] 步驟二：記錄MBD數(shù)據(jù)集定義歷史記錄，將MBD數(shù)據(jù)集中產(chǎn)品代號，標(biāo)準(zhǔn)注釋編碼， 保存在歷史記錄數(shù)據(jù)庫中，每一條歷史記錄都構(gòu)成關(guān)聯(lián)規(guī)則中的一個事務(wù)數(shù)據(jù)；
[0016] 步驟三：對歷史記錄中數(shù)據(jù)進行清洗，去除一些無意義和噪聲數(shù)據(jù)；
[0017] 步驟四：使用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法對MBD數(shù)據(jù)集構(gòu)建歷史記錄進行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，其詳 細(xì)過程如下：
[0018] 1)提取頻繁項集
[0019] 對于關(guān)聯(lián)規(guī)則：x - Y，其支持度是指事務(wù)中含X U Y項事務(wù)的百分比，計算公式為 (X U Y)_t/N，其中（X U γ)_3事務(wù)集中出現(xiàn)X U Y項的數(shù)量；對于支持度大于及等于 給定最小支持度的項集稱為頻繁項集；利用重復(fù)迭代的方法，從1-項集開始，根據(jù)給定支 持度閾值獲得頻繁1-項集L 1;由頻繁1-項集組合生成2-項集，根據(jù)給定的支持度閾值對 候選的2-項集進行剪枝，獲得頻繁2-項集，依次類推，直到產(chǎn)生最多項的頻繁集L s為止；
[0020] 2)計算關(guān)聯(lián)規(guī)則置信度
[0021] 對于關(guān)聯(lián)規(guī)則中，置信度是指事物集中出現(xiàn)X U Y數(shù)量占 X項數(shù)量的百分比，計算 公式為（X U Y)_v (X) ，其中（X) 事務(wù)集中出現(xiàn)X項的次數(shù)；對于頻繁項集Lk，其 中對于任意項I，計算關(guān)聯(lián)規(guī)則（Lk-I) - I置信度；對于置信度大于及等于給定最小置信 度的關(guān)聯(lián)規(guī)則，稱為強關(guān)聯(lián)規(guī)則，否則為弱關(guān)聯(lián)規(guī)則，采用不斷迭代的方法計算頻繁項集中 關(guān)聯(lián)規(guī)則的置信度值，并由置信度值對規(guī)則進行排序；
[0022] 步驟五：將獲得所有頻繁項集導(dǎo)入頻繁集數(shù)據(jù)庫中，將獲得關(guān)聯(lián)關(guān)系及其置信度 值導(dǎo)入關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，便于后續(xù)數(shù)據(jù)集完整性檢查調(diào)用；
[0023] 步驟六：獲得需進行完整性檢測MBD數(shù)據(jù)集所有標(biāo)準(zhǔn)工程注釋，提取其中包含最 多項的強關(guān)聯(lián)項集Ck，即提取待檢測MBD數(shù)據(jù)集中任意兩項標(biāo)準(zhǔn)工程注釋均為強關(guān)聯(lián)規(guī)則 的最長的頻繁項集；
[0024] 步驟七：以待檢測MBD數(shù)據(jù)集中最長頻繁項集為規(guī)則頭，分別以數(shù)據(jù)集其他項為 規(guī)則尾，查詢該規(guī)則的置信度并排序，設(shè)定關(guān)聯(lián)強度值，給出低于設(shè)定關(guān)聯(lián)強度值項，即 MBD數(shù)據(jù)集中包含冗余項；
[0025] 步驟八：以待檢測MBD數(shù)據(jù)集中最長頻繁項集為規(guī)則頭，以不包含在MBD數(shù)據(jù)集中 標(biāo)準(zhǔn)庫其他項為規(guī)則尾，查詢該規(guī)則的置信度并排序，設(shè)定關(guān)聯(lián)強度值，給出低于設(shè)定關(guān)聯(lián) 強度值項，即MBD數(shù)據(jù)集中缺失項。
[0026] 其中，在步驟二中所述的"產(chǎn)品代號"，是指MBD數(shù)據(jù)集所對應(yīng)產(chǎn)品零件或組件的 編號，其方式依據(jù)企業(yè)具體標(biāo)準(zhǔn)，具有唯一性。
[0027] 其中，在步驟三中所述的"無意義和噪聲數(shù)據(jù)"，是指歷史記錄數(shù)據(jù)中MBD數(shù)據(jù)集 中僅包含標(biāo)準(zhǔn)工程注釋的條目低于或高于一定數(shù)量，且這種事務(wù)的數(shù)量在總體事務(wù)所占比 例很少，為了提高算法效率，將這些數(shù)據(jù)剔除。
[0028] 其中，在步驟四中所述的"關(guān)聯(lián)規(guī)則算法"，是指尋找描述數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)項之間潛 在的關(guān)聯(lián)關(guān)系算法，從而找出工程注釋項之間的未知依賴關(guān)系。
[0029] 其中，在步驟四中所述"頻繁集"，是指支持度大于最小支持度閾值的項集。
[0030] 其中，在步驟四中所述的"最小支持度"，是指由候選集生成頻繁項集的閾值，一般 是由人工指定的一個常量。
[0031] 其中，在步驟四中所述的"最小置信度"，是指由判斷該規(guī)則是否為強規(guī)則的閾值， 一般是由人工指定的一個常量。
[0032] 其中，在步驟六中所述的"強關(guān)聯(lián)項集"是指任意兩項間關(guān)聯(lián)規(guī)則為強關(guān)聯(lián)規(guī)則頻 繁項集,主要用于作為一個MBD數(shù)據(jù)集的核心，并作為MBD數(shù)據(jù)集完整性判斷的規(guī)則頭，進 而判斷其他項與"強關(guān)聯(lián)項集"關(guān)聯(lián)關(guān)系來判斷MBD數(shù)據(jù)集的完整性。
[0033] 其中，在步驟七中所述的"規(guī)則頭"是指對于關(guān)聯(lián)規(guī)則X - Y的規(guī)則前部，即X所 表示的內(nèi)容。
[0034] 其中，在步驟七中所述的"規(guī)則尾"是指對于關(guān)聯(lián)規(guī)則X - Y的規(guī)則前部，即Y所 表示的內(nèi)容。
[0035] 其中，在步驟七中所述的"關(guān)聯(lián)強度"，是指中用戶輸入的0-1的值，cof = a* (max_ cof-min_cof)+min_cof，其中cof是當(dāng)前置信度閾值，max_cof是當(dāng)前所有關(guān)聯(lián)規(guī)則中最 大置信度，min_cof是當(dāng)前所有關(guān)聯(lián)規(guī)則中最小置信度，a是用戶輸入的關(guān)聯(lián)強度值；用戶 可通過輸入一個0-1的量，轉(zhuǎn)換為關(guān)聯(lián)規(guī)則置信度閾值，進而顯示出在當(dāng)前置信度閾值條 件下，MBD數(shù)據(jù)集已包含的項中中哪些是"不可信"，主要用于檢查數(shù)據(jù)集中冗余項。
[0036] 其中，在步驟八中所述的"關(guān)聯(lián)強度"是指中用戶輸入的0-1的值，cof = a* (max_ cof- min_cof)+min_cof，其中cof是當(dāng)前置信度閾值，max_cof是當(dāng)前關(guān)聯(lián)規(guī)則中最大置 信度，min_cof是當(dāng)前關(guān)聯(lián)規(guī)則中最小置信度，a是用戶輸入的關(guān)聯(lián)強度值；用戶可通過輸 入一個0-1的量，轉(zhuǎn)換為關(guān)