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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(duì)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(duì)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(gè)臺(tái)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(jì)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(shí)，立足于自己 的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，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(jì)的特點(diǎn)

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(duì)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(duì)包裝美 的追求,帶動(dòng)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(yùn)動(dòng)復(fù) 雜％如一臺(tái)包裝機(jī)中就有可能同時(shí)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(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行裝配建模,可及時(shí)發(fā) 現(xiàn)設(shè)計(jì)上的相干尺寸％此外利用計(jì)算機(jī)輔助軟 件還可進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真、有限元分析及優(yōu)化, 檢查機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中是否會(huì)發(fā)生碰撞干涉，為確 定合理設(shè)計(jì)方案提供理論依據(jù)。

將知識(shí)工程的概念和計(jì)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(jì)，它所賦予的是一 種全新的設(shè)計(jì)方式，知識(shí)工程驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)系 統(tǒng)通過記錄不同的經(jīng)典工程、設(shè)計(jì)和產(chǎn)品配制 的知識(shí)，并對(duì)它們加以理解、抽象、描述、使 用和維護(hù)，構(gòu)建一個(gè)可以重用的知識(shí)庫，生成 相應(yīng)的工程規(guī)則％即在知識(shí)工程驅(qū)動(dòng)的CAD設(shè) 計(jì)系統(tǒng)中，通過修改產(chǎn)品對(duì)象的性能參數(shù)，就 可以實(shí)現(xiàn)幾何實(shí)體的生成％它不僅突破了傳統(tǒng) 二維設(shè)計(jì)的局限性，更好地體現(xiàn)、驗(yàn)證、豐富、 完善設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，繼承前人的經(jīng)驗(yàn)， 有效地縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，提高設(shè)計(jì)的效率；而且 可以早在產(chǎn)品投標(biāo)報(bào)價(jià)之時(shí)，就將未來產(chǎn)品的 外觀、造型、技術(shù)性能及特點(diǎn)介紹給用戶，使 產(chǎn)品更具有競爭力

2 KBE的概念

關(guān)知識(shí)工程 KBE & Knowledge -based Engineering） 是一個(gè)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(xiàng)目、設(shè)計(jì)項(xiàng)目和產(chǎn)品配置的知識(shí)，并且 對(duì)它加以理解、 抽象、 描述、 使用和維護(hù)， 而 這些知識(shí)是要被用來規(guī)劃、設(shè)計(jì)和完成一種產(chǎn) 品、一個(gè)項(xiàng)目的％ KBE將人工智能（包括知識(shí) 庫、知識(shí)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(duì)象從幾何造型、分析、制造延伸擴(kuò)展到工程 設(shè)計(jì)領(lǐng)域，形成了工程設(shè)計(jì)與CAX系統(tǒng)的無縫 連接％ KBE的關(guān)鍵技術(shù)是：知識(shí)表示、知識(shí)利 用和知識(shí)獲取，以最快的速度開發(fā)出高知識(shí)含 量的優(yōu)質(zhì)新產(chǎn)品％

2.1知識(shí)的利用一方便地訪問知識(shí)數(shù)據(jù) 庫，知識(shí)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(shí)數(shù)據(jù)庫，因此，KBE系統(tǒng)的 開放性非常重要％

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

2.3知識(shí)的獲取一具有知識(shí)的繁衍機(jī)制 KBE系統(tǒng)具有“自我生成”的知識(shí)繁衍機(jī)制。 KBE系統(tǒng)提供的繁衍知識(shí)的手段，拓寬了獲取知 識(shí)的途徑，它不需要用戶對(duì)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(dú)特知識(shí)，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展％

KBE系統(tǒng)將重復(fù)的設(shè)計(jì)和工程任務(wù)自動(dòng)化， 縮短了產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，將設(shè)計(jì)、分析、制造集 成起來實(shí)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(shí)現(xiàn)多學(xué)科優(yōu) 化，并確切地進(jìn)行可行性評(píng)估，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和實(shí) 踐經(jīng)驗(yàn)來提高產(chǎn)品的質(zhì)量，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐、過程 經(jīng)驗(yàn)等知識(shí)信息進(jìn)行數(shù)字化獲取和重用，從而 提高自動(dòng)化過程的效率美國EDS公司的UNIGRAPHICS（簡稱UG） 三維設(shè)計(jì)軟件，是國際上具有領(lǐng)先水平的CAD/ CAM/CAE 軟件，UG 作為-個(gè) CAD/CAM/CAE 的集成軟件，致力于從概念設(shè)計(jì)到功能分析、 工程圖紙生成、數(shù)控代碼生成及加工的整個(gè)產(chǎn) 品開發(fā)過程。UG提供了知識(shí)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)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(gè)能夠記錄、重復(fù)使用工程知識(shí)并用來驅(qū)動(dòng)、 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(shí)融合)和一系列過程向?qū)?。過去的KBE系統(tǒng)往 往是單獨(dú)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(gè)問題。為了使KBE技術(shù)能夠滿足知 識(shí)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(shí)庫 驅(qū)動(dòng)工程規(guī)則完成強(qiáng)有力的應(yīng)用的高級(jí)技術(shù)。

UG知識(shí)熔接技術(shù)是通過獲得和操縱工程規(guī) 則、設(shè)計(jì)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(duì)象、超越單純的幾何模 型。運(yùn)用UG/KF,工程師和設(shè)計(jì)師能夠構(gòu)造完 全可重復(fù)使用的知識(shí)庫，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的 建立和設(shè)計(jì)的自動(dòng)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(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)各種知識(shí)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(jì)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(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用

食品、包裝機(jī)械智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)是基于UG平 臺(tái)上開發(fā)的，通過KBE在UG中的集成一知識(shí) 熔接技術(shù)(Knowledge Fusion，簡稱KF)來實(shí)現(xiàn)對(duì) 食品包裝機(jī)械智能設(shè)計(jì)的知識(shí)驅(qū)動(dòng)