摘 要 基于软件重用技术与实例基技术间的相似性，在冲模CAD软件可重用系统的研究中，用实例基推理技术实现了软件可重用思想。文中提出冲模CAD软件重用的实例定义，导出了实例推理算法，并给出冲模CAD软件可重用系统的功能模型及其工作流程。
关键词 软件重用，冲模，实例推理，开发平台
STUDY ON THE REUSABLE MECHANISM OF CAD SOFTWARE
Wang Xiankun
The Dept. of Mechanical Engineering, Fuzhou University, Fujian.Fuzhou 350002
Lin Xingyan
Sanming University, Sanming， Fujian.Sanming 356000
Abstract According to the similarities between the software reusable technology(SRT) and the CBR(Case based reasoning), the CBR has been employed to realize SRT during developing the development platform of press dies CAD system. The definition of a case of CAD software and the formula for calculating the similarity of cases have been presented. The function model and the flowchart of CAD software reusable system are also described in this paper.
Keywords Software reusable, Press dies, Case-based reasoning, Development platform
1 前言
1.1 实例推理技术
由Shanken的研究成就《Dynamic Memory》发展起来的实例基推理［1］技术，其核心思想是：继承、重用、创新、积累，再继承、重用、创新、积累，如此循环往复着，因而符合人们解决问题和知识积累的一种本能的思维方式，成为人工智能领域的一个十分诱人的，应用前景广阔的技术。实例基推理系统的求解问题的起点高，无需从头开始，因而解题效率很高；尤其在经验丰富而理论还不完善或成熟的问题领域，更显示出其强大的求解问题的能力［2］。
1.2 基于可重用思想的软件开发步骤
通常，基于可重用机制的软件开发步骤是：
. 根据所给定的目标软件的设计需求R，从软构件库查找符合需求R的软构件实体B，如果找到则直接引用B，否则查找相似可重用的软构件实体集，并选择最相似的软构件实体；
. 修改最相似的软构件实体，使之成为满足R的软构件实体；
. 将新的软构件实体通过一定的索引机制存入软构件库，以备再用。
由上述可知，可重用技术与实例推理技术在原理上的相似性。有鉴于此，本文作者在研制冲模CAD软件智能开发平台中，通过实例推理技术实现了软件重用技术原理，并基此研制成功了一种适合冲模CAD领域的软件可重用系统［3］，本文重点论述如何通过实例推理技术实现CAD软件的重用机制。
2 基于实例推理技术的软件重用机制
2.1 可重用CAD软件实例的定义
众所周知，种类繁多的冲模，对应所用的设计方案也是多种多样的，各种产品的设计过程及其任务也不完全相同的。显然，要开发一个“全能的CAD系统”是不可能，且也不现实的。如果用平台都能够开发出适合完成设计各种冲模任务的CAD系统，那么，以平台式的冲模CAD系统的开发方法的适用性就很强。
一般来讲，用户在开发CAD系统时，按照软件工程方法，首先是根据企业的生产（如冲件）类型和可能采用的工艺方案范围，来确定CAD系统的技术目标，而后进行软件开发与应用。如果企业生产的冲模类型超过所开发的CAD系统的功能范围，那么，就借鉴或直接引用或修改以往的开发经验和软件文档信息，从而达到快速地开发CAD系统目的。这实际上就是基于实例推理技术的软件重用技术应用中典型的人的思维方式。有鉴于这样认识，本文作者应用实例基推理技术实现平台中的可重用机制。为此，作者提出了适合CAD软件重用技术的实例的定义。即，面向可重用的一个CAD软件实例是一组抽象特征信息的集合, 包括：开发CAD系统的领域问题的定义、CAD系统的需求信息和系统的总体设计信息等。
结合冲模的人工设计、冲模CAD系统及其开发过程的特点，实例中的CAD系统的问题定义即为冲模信息及其生产条件信息等；实例中的CAD系统的需求分析信息包括了冲模设计方案的信息、冲模的结构信息等；而实例中的CAD系统信息包括其总体设计信息和CAD系统的构成信息等等。实例中的特征信息还可进一步分为如下的3大类信息：
基本特征信息
冲件信息和企业生产条件信息。
派生特征信息
设计方案信息、产品结构信息、系统的共性软构件信息、系统的局部共性软构件信息、系统的个性软构件信息。
辅助特征信息
CAD系统的总体特征信息、总体特征信息。
基本特征信息是对问题的描述，而派生特征是对根据基本特征所采取的解决方案的描述，辅助特征信息是实例的必要特征信息。
2.2 实例推理过程与推理算法
实例推理中的算法包括了实例相似度计算的算法和最相似实例推理的选择算法。它们是实现实例推理技术的关键。
2.2.1 实例相似度确定的算法
在实例基推理（CBR）系统中，检索出与输入信息最相似的实例是实例基推理技术中的关键一步，确定一个实例是否最相似涉及到许多因素。目前，关于相似性计算问题，视考虑问题的侧重点不同，人们已提出多种确定方法［4］。作者导出了实例相似度计算式如下：
S（x，y）=（f1.（MN1-UMN1）+f2.(MN2-UMN2）
+f3.(MN3-(UMN3)/（MX∪MY)） （1）
式（1）中，x,y是两个实例，MN1，UMN1分别是两实例的主要特征属性集匹配数和不匹配数；同理，MN2，UMN2分别是两实例的次要特征属性集匹配数和不匹配数；MN3，UMN3分别是两实例的辅助特征属性集匹配数和不匹配数；而card(MX∪MY）是实例的特征属性总数。f1，f2，f3
是实例问题特征信息的加权系数，满足：为了使所获得较相似实例尽可能少，对sim要确定一个下限值（即阈值）即simmim，使得实例推理初选相似实例时，剔除所有sim＜simmim的实例。上述的实例特征信息分为三类：主特征信息，次要特征信息，辅助特征信息这三者构成一个实例的基本特征信息。
图1 CAD软件可重用系统的工作流程
2.2.2 最相似实例推理的选择算法
设实例库的实例数为n，则最相似实例推理的选择算法为：
. 将新问题的特征信息与实例库中n个实例的问题特征信息进行逐个匹配，并按式（1）进行相似度的计算，从而得到n个相似度值sim。
. 将n个中相似度值大于或等于simmim值的sim值进行排序。其中，最大相似度的实例即为最相似的实例，至此，实例的检索与匹配工作即告结束，当n个sim值均小于simmim值时，说明实例推理失败，说明实例库中没有可借用的好实例，但至少可提供较接近的实例以参考，因而不会出现推理的“边缘脆弱性”问题，值此可借助其他推理技术（如规则推理技术等）来实现软构件的重用机制［4］。
2.2.3 最相似实例的修改
实例推理结果人机交互式修改机制： 最相似实例的修改是将最相似的实例中的解进行调整和修改，以形成新问题的解。前已述及实例特征信息可分为描述实例问题的基本特征信息和派生特征信息（包括辅助特征信息）。而派生特征是基于基本特征的解决方案/方法，辅助特征是实例的必要的特征。因此，实例的修改实质上是对派生特征集的部分特征子集进行修改与调整。实例修改的难度视实例的相似度的大小以及CAD软件开发人员的经验有关。限于篇幅，有关实例的修改机制请阅文献［4］。
2.2.3 最相似实例的修改
实例推理结果人机交互式修改机制： 最相似实例的修改是将最相似的实例中的解进行调整和修改，以形成新问题的解。前已述及实例特征信息可分为描述实例问题的基本特征信息和派生特征信息（包括辅助特征信息）。而派生特征是基于基本特征的解决方案/方法，辅助特征是实例的必要的特征。因此，实例的修改实质上是对派生特征集的部分特征子集进行修改与调整。实例修改的难度视实例的相似度的大小以及CAD软件开发人员的经验有关。限于篇幅，有关实例的修改机制请阅文献［4］。
2.2.4 冲模CAD软件可重用系统的工作流程
基于实例推理的冲模CAD软件开发流程见图1。图中的满意实例包含有构成所要开发冲模CAD系统的有关信息，即功能模块及其文档信息等，这些信息提供给平台中的CAD系统装配子平台［3］使用。
2.3 冲模CAD软件可重用系统的功能模型
见图2。
图2 CAD软件可重用系统（开发平台）的功能模型
3 结束语
结合冲模CAD领域软件的特点，笔者提出了实例的定义；导出了实例推理算法；给出了基于实例推理的CAD软件重用系统的工作流程；利用实例推理技术实现了冲模CAD软件可重用机制。实践证明其思想的先进性与有效性，并为解决CAD领域软件可重用问题提供了重要的理论与实践范式。
