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一、引言
并行工程是最近兴起的企业内部跨学科的合作的重要工具，并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。它要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期内各阶段的因素，并强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通信机制，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，并得到解决，从而使产品在设计阶段便具有良好的可制造性、可装配性、可维护性及回收再生等方面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。
所谓知识表示是利用计算机能够接受并且进行处理的符号和方式来表示人类在改造客观世界中所获得的知识。它将关于世界的事实、关系、过程等编码成为一种合适的数据结构，并将数据结构和解释过程相结合，在程序中以适当方式使用，使得产生智能性地为。知识表示是知识管理系统的基础，不同的知识需要用不同的形式和方法来表示。知识表示应既能表示事物间结构关系的静态知识，又应能表示如何对事物进行各种处理的动态知识；既要能表示各种各样的客观存在着事实，又要能表示各种客观规律和处理规则；既要能表示各种精确的、确定的和完全的知识，还应能表示更加复杂的、模糊的、不确定的和不完全的知识。因此一个问题能否有合适的知识表示方法往往成为知识处理（解题）成败的关键。而且知识表示的好坏对知识处理的效率和应用范围影响很大，对知识获取和学习机制的研究也有直接的影响。建立一种合理可行的成本降低知识表示方法，既符合成本项目特点、又符合产品技术性能，是在并行设计过程中有效地约束和指导设计、建立知识库和进行知识推理的基础。
二、并行工程的目标与实施要点
（一）并行工程的目标 具体内容如下：
（1）最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。图1描述了包括设计、生产计划、投资计划与生产的时间线，各控制子环由于存在重复和计划与改变而呈无序状态，但并行工程通过严密的计划、准确的接口设计，把原来的许多后续活动提前进行，各控制子环的平行周期缩短了产品设计开发的时间，降低生产成本，提高产品质量。
（2）确定目标成本。设计阶段目标成本确定时， 既要考虑竞争对象的价格水平，还要考虑用户的经济能力。因此产品级目标成本的确定不是某一个部门的事，而涉及到企业甚至整个供应链的全过程各个环节。采用基于互联网的并行设计环境可在概念设计阶段改变了原有的线性设计流程，以并行工程的方式进行产品设计，各种功能小组互相作用与反馈重叠。
（二）并行工程实施要点具体包括以下方面：
（1）尽早识别产品全生命周期（从概念形成到产品报废）内各阶段的因素（如功能、制造、装配、作业调度、质量、成本、维护与用户需求等等）；建立任务识别能力（如质量功能的配置应用）；进行经验整合，跨学科的并行工程团队在产品开发设计开始即应用从相似的产品或过程中获得的经验；尽早运用计算、防真模拟和成本估算（尽早进行特征识别）；以并行方式执行，包括开发过程中方案的的修正、讨论及共识（如概念、实现和系列版本）。在良好的沟通与临时假设基础上尽可能将顺序工作以并行方式运行。在实施阶段以网络工作形式，由核心团队建立并行工作小组。
（2）加速工作进程。一是减少过多的会议文件，但重要的讨论结果仍需以文件形式保存。二是有效的工具（如信息查找，CAD/CAM，EDM/PDM，数据库等）
（3）项目组织。从工作一线抽调项目成员；由核心团队与扩展团队形成项目组；具备合作与激励的强有力的项目领导者；严格遵循计划流程图。
三、产品成本特点与产生-框架式知识表示方法分析
（一）机械产品成本构成特点 具体内容如下：
（1）差异性与重要性。从产品生命周期而言，机械产品成本结构比例不同。如一些零件类产品总成本中100%是生产成本，而类似汽车之类的产品，生产成本仅占总成本20%，运行及维修成本达到80%。设计者必须充分考虑到全生命周期各阶段成本的结构比例，方可确定产品成本降低的重点。
从个别产品内部而言，从机械产品中零部件很多，但各零部件所占成本份额极不相同，通常产品中重要零件数约占总数的30%，但其所占成本份额却达有总成本70%以上。机械产品通常有一个支配成本的主参数（如压缩机的支配成本主参数是轴马力，压力容器的支配成本主参数是重量）控制这个参数，即可最有效地控制成本。设计者必须对重要零件特别关注，以抓住矛盾的主要方面。
（2）广泛性与扩展性。横向来看，现代成本控制范围涵盖企业的整个产品生命周期成本，即从设计到销售及售后服务的全过程。因此，成本知识涵盖的范围也非常广泛。纵向来看，从整个产品到具体的零件，都适用成本控制知识，因此，不仅仅是传统意义上财务部门统计的各类成本数据和成本分析方法等，还包括设计、工艺规划、生产、销售等各阶段进行成本控制的知识。而这些知识随着新技术、新工艺、新材料的出现处于动态的更新之中，具备很强的扩展性。
（3）层次性与相关性。成本控制知识根据不同的成本项目划分为不同的类，又可根据不同的评价对象要求进行细化，具有层次性。从设计到销售，成本的发生本就是一个有机整体，每一项活动都会对其他活动导致的成本产生影响，成本发生的各阶段是密不可分的，因此，各阶段各领域的成本知识必然发生交叉，相互作用。；同一降低成本问题可从不同知识角度得解，同一知识又可解决不同降低成本问题，知识之间具有很强的相关性。
（4）通用性与冲突性。成本控制知识中很大部份是通用性指导性知识，同一知识可用于结构完全不同的产品或零件，但对于具体产品而言，知识又互相约束，通用的知识在具体项目运用上可能会存在冲突。
（二）产生-框架式知识表示产生式知识表示法是1972年，纽厄尔和西蒙在研究人类的认知模型中开提出的。产生式的基本形式是P→Q 或者 IF P THEN Q。其中P是产生式的前提，也称为前件，它给出了该产生式可否使用的先决条件，由事实的逻辑组合来构成；Q是一组结论或操作，也称为产生式的后件，它指出当前题P满足时，应该推出的结论或应该执行的动作。
产生式表示法对于过程性知识，具有较好的表示效果，但对于结构性知识，则显示出其薄弱的一面。因此，为全面表示成本知识，我们尚需引入框架式知识表示方法。
框架式知识表示法的概念由美国信息学家M . Minsky 提出的，框架是一种复杂的数据结构，可把某一特殊事件或对象的所有知识存贮在一起。框架表示法的最上层为实体类（ENTITY TYPE），每个实体类代表一个框架。中间层是“槽”（SLOT），槽值可以是具体的数据，或或指向其他框架的指针。最下层为“侧面”（ASPECT），每个侧面可有各自取值，作为对槽的进一步说明。可见，框架式表示法对于结构性知识能有较好的表示功能。因此，将产生与框架式综合起琰，取长补短，可以全面地表达成本知识，并易于推理。
产生式-框架表示的方法是：进行知识表示时是以框架表示为主体，把产生式规则嵌入到框架中.然而在实现时，框架可以调用产生式规则，产生式规则也可以调用框架，因此产生式规则与框架是融合的。其主要特点如下：面向对象，为表示大规表模复杂知识提供基本手段；利用层次结构，性质继承，降低知识表示冗余；推理灵活多变，框架中没有固定的推理机制，它可以根据需要通过过程 附件灵活地实现多种推理；产生-框架式便于成本控制推理实现合理地进行知识表示是建立知识库，进行知识推理的基础。知识库大多以关系数据库形式建立。成本对象具有很强的层次性与相互制约性，采用产生-框架式知识表示，在建立知识库时，根据不同的成本项目层次分设实体类、槽、侧面数据表，每个子类都引用父类的主键作为外健以实现继承关系。
四、成本控制的知识模式构建
（一）产生－框架式成本知识库映射方案知识表示的最终载体是知识库，按照目前成熟的关系数据库的管理技术实现对知识库的组织，必须将各种对象及关系映射到表，如图2所示。
对象类映射到表的实现：为每一个框架元素（实体、槽、侧面）建立一张数据表，每张表仅包含相应类的业务属性，同时指定非空主关键词。每个子项都引用父项的主键作为外键以实现继承关系，采用SQL 代码创建，建立对主关键词的索引，SQL 层把域映射到数据类型。
关系映射到表的实现：不同层次的成本对象间及其约束关系间存在一对一、一对多或多对多关系，根据一定的映射规则将这些关系映射到数据表，可以实现不同成本对象间的连接。如多对多关系则通过引入一张关联表，用以维系两个以上表之间的关联。关联表引入相关各表的主键作为自己的外键。
（二）产生－框架式成本知识的数据库组织 根据映射规则将对象类和关系一一映射成关系数据表， 构成如图3所示的数据库结构。
产品成本表中包括了所有的成本要素，通过产品ID与产品表及其子类映射成的数据表关联；成本估算表、成本分析表、成本降低表中的各成本知识对象同样对应成本ID，与产品成本表相关联；成本对象间的约束关系反映在约束关系表中，约束关系表引入成本知识子类的ID作为外键，以此来实现相关知识对象间的链接。
四、结论
产品设计过程中，要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期内各阶段的因素，并强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通信机制，并用以指导产品设计，实现工程与成本管理的高度融合统一。并行工程的设计环境无疑是一种较好的设计模式，可以有效的降低设计时间，减少产品的生命周期成本。
本文在详细分析并行工程的设计环境中成本各项目及约束关系基础上，提出了以产生-框架式的知识表示模式，并从对象与关系映射、推理等方面论述如何在知识库中保证其实现。在此基础上构建了以成本知识库为核心的成本控制知识模式。在这种知识模式下，成本知识的应用和新的成本考核方式及知识反馈机制的存在，可以更高效的制定成本决策，加强了产品成本生命周期各阶段的成本控制意识和责任，并使成本知识库得以持续更新。
参考文献：
［1］杨炳儒：《知识工程与知识发现》，冶金工业出版社2000年版。
［2］赵瑞清等：《知识表示与推理》，气象出版社1991年版。
［3］刘晓冰、杨春立、孙伟：《产品设计知识库建立方法研究》，《计算机集成制造系统-CIMS》2003年第8期。
［4］朱连章、杨杰：《对象/关系映射的基本策略》，《微计算机应用》2006年第9期。
［本文系国家自然科学基金资助项目（编号：70572059）的阶段性研究成果］（编辑刘 姗）
并行工程是最近兴起的企业内部跨学科的合作的重要工具，并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。它要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期内各阶段的因素，并强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通信机制，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，并得到解决，从而使产品在设计阶段便具有良好的可制造性、可装配性、可维护性及回收再生等方面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。
所谓知识表示是利用计算机能够接受并且进行处理的符号和方式来表示人类在改造客观世界中所获得的知识。它将关于世界的事实、关系、过程等编码成为一种合适的数据结构，并将数据结构和解释过程相结合，在程序中以适当方式使用，使得产生智能性地为。知识表示是知识管理系统的基础，不同的知识需要用不同的形式和方法来表示。知识表示应既能表示事物间结构关系的静态知识，又应能表示如何对事物进行各种处理的动态知识；既要能表示各种各样的客观存在着事实，又要能表示各种客观规律和处理规则；既要能表示各种精确的、确定的和完全的知识，还应能表示更加复杂的、模糊的、不确定的和不完全的知识。因此一个问题能否有合适的知识表示方法往往成为知识处理（解题）成败的关键。而且知识表示的好坏对知识处理的效率和应用范围影响很大，对知识获取和学习机制的研究也有直接的影响。建立一种合理可行的成本降低知识表示方法，既符合成本项目特点、又符合产品技术性能，是在并行设计过程中有效地约束和指导设计、建立知识库和进行知识推理的基础。
二、并行工程的目标与实施要点
（一）并行工程的目标 具体内容如下：
（1）最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。图1描述了包括设计、生产计划、投资计划与生产的时间线，各控制子环由于存在重复和计划与改变而呈无序状态，但并行工程通过严密的计划、准确的接口设计，把原来的许多后续活动提前进行，各控制子环的平行周期缩短了产品设计开发的时间，降低生产成本，提高产品质量。
（2）确定目标成本。设计阶段目标成本确定时， 既要考虑竞争对象的价格水平，还要考虑用户的经济能力。因此产品级目标成本的确定不是某一个部门的事，而涉及到企业甚至整个供应链的全过程各个环节。采用基于互联网的并行设计环境可在概念设计阶段改变了原有的线性设计流程，以并行工程的方式进行产品设计，各种功能小组互相作用与反馈重叠。
（二）并行工程实施要点具体包括以下方面：
（1）尽早识别产品全生命周期（从概念形成到产品报废）内各阶段的因素（如功能、制造、装配、作业调度、质量、成本、维护与用户需求等等）；建立任务识别能力（如质量功能的配置应用）；进行经验整合，跨学科的并行工程团队在产品开发设计开始即应用从相似的产品或过程中获得的经验；尽早运用计算、防真模拟和成本估算（尽早进行特征识别）；以并行方式执行，包括开发过程中方案的的修正、讨论及共识（如概念、实现和系列版本）。在良好的沟通与临时假设基础上尽可能将顺序工作以并行方式运行。在实施阶段以网络工作形式，由核心团队建立并行工作小组。
（2）加速工作进程。一是减少过多的会议文件，但重要的讨论结果仍需以文件形式保存。二是有效的工具（如信息查找，CAD/CAM，EDM/PDM，数据库等）
（3）项目组织。从工作一线抽调项目成员；由核心团队与扩展团队形成项目组；具备合作与激励的强有力的项目领导者；严格遵循计划流程图。
三、产品成本特点与产生-框架式知识表示方法分析
（一）机械产品成本构成特点 具体内容如下：
（1）差异性与重要性。从产品生命周期而言，机械产品成本结构比例不同。如一些零件类产品总成本中100%是生产成本，而类似汽车之类的产品，生产成本仅占总成本20%，运行及维修成本达到80%。设计者必须充分考虑到全生命周期各阶段成本的结构比例，方可确定产品成本降低的重点。
从个别产品内部而言，从机械产品中零部件很多，但各零部件所占成本份额极不相同，通常产品中重要零件数约占总数的30%，但其所占成本份额却达有总成本70%以上。机械产品通常有一个支配成本的主参数（如压缩机的支配成本主参数是轴马力，压力容器的支配成本主参数是重量）控制这个参数，即可最有效地控制成本。设计者必须对重要零件特别关注，以抓住矛盾的主要方面。
（2）广泛性与扩展性。横向来看，现代成本控制范围涵盖企业的整个产品生命周期成本，即从设计到销售及售后服务的全过程。因此，成本知识涵盖的范围也非常广泛。纵向来看，从整个产品到具体的零件，都适用成本控制知识，因此，不仅仅是传统意义上财务部门统计的各类成本数据和成本分析方法等，还包括设计、工艺规划、生产、销售等各阶段进行成本控制的知识。而这些知识随着新技术、新工艺、新材料的出现处于动态的更新之中，具备很强的扩展性。
（3）层次性与相关性。成本控制知识根据不同的成本项目划分为不同的类，又可根据不同的评价对象要求进行细化，具有层次性。从设计到销售，成本的发生本就是一个有机整体，每一项活动都会对其他活动导致的成本产生影响，成本发生的各阶段是密不可分的，因此，各阶段各领域的成本知识必然发生交叉，相互作用。；同一降低成本问题可从不同知识角度得解，同一知识又可解决不同降低成本问题，知识之间具有很强的相关性。
（4）通用性与冲突性。成本控制知识中很大部份是通用性指导性知识，同一知识可用于结构完全不同的产品或零件，但对于具体产品而言，知识又互相约束，通用的知识在具体项目运用上可能会存在冲突。
（二）产生-框架式知识表示产生式知识表示法是1972年，纽厄尔和西蒙在研究人类的认知模型中开提出的。产生式的基本形式是P→Q 或者 IF P THEN Q。其中P是产生式的前提，也称为前件，它给出了该产生式可否使用的先决条件，由事实的逻辑组合来构成；Q是一组结论或操作，也称为产生式的后件，它指出当前题P满足时，应该推出的结论或应该执行的动作。
产生式表示法对于过程性知识，具有较好的表示效果，但对于结构性知识，则显示出其薄弱的一面。因此，为全面表示成本知识，我们尚需引入框架式知识表示方法。
框架式知识表示法的概念由美国信息学家M . Minsky 提出的，框架是一种复杂的数据结构，可把某一特殊事件或对象的所有知识存贮在一起。框架表示法的最上层为实体类（ENTITY TYPE），每个实体类代表一个框架。中间层是“槽”（SLOT），槽值可以是具体的数据，或或指向其他框架的指针。最下层为“侧面”（ASPECT），每个侧面可有各自取值，作为对槽的进一步说明。可见，框架式表示法对于结构性知识能有较好的表示功能。因此，将产生与框架式综合起琰，取长补短，可以全面地表达成本知识，并易于推理。
产生式-框架表示的方法是：进行知识表示时是以框架表示为主体，把产生式规则嵌入到框架中.然而在实现时，框架可以调用产生式规则，产生式规则也可以调用框架，因此产生式规则与框架是融合的。其主要特点如下：面向对象，为表示大规表模复杂知识提供基本手段；利用层次结构，性质继承，降低知识表示冗余；推理灵活多变，框架中没有固定的推理机制，它可以根据需要通过过程 附件灵活地实现多种推理；产生-框架式便于成本控制推理实现合理地进行知识表示是建立知识库，进行知识推理的基础。知识库大多以关系数据库形式建立。成本对象具有很强的层次性与相互制约性，采用产生-框架式知识表示，在建立知识库时，根据不同的成本项目层次分设实体类、槽、侧面数据表，每个子类都引用父类的主键作为外健以实现继承关系。
四、成本控制的知识模式构建
（一）产生－框架式成本知识库映射方案知识表示的最终载体是知识库，按照目前成熟的关系数据库的管理技术实现对知识库的组织，必须将各种对象及关系映射到表，如图2所示。
对象类映射到表的实现：为每一个框架元素（实体、槽、侧面）建立一张数据表，每张表仅包含相应类的业务属性，同时指定非空主关键词。每个子项都引用父项的主键作为外键以实现继承关系，采用SQL 代码创建，建立对主关键词的索引，SQL 层把域映射到数据类型。
关系映射到表的实现：不同层次的成本对象间及其约束关系间存在一对一、一对多或多对多关系，根据一定的映射规则将这些关系映射到数据表，可以实现不同成本对象间的连接。如多对多关系则通过引入一张关联表，用以维系两个以上表之间的关联。关联表引入相关各表的主键作为自己的外键。
（二）产生－框架式成本知识的数据库组织 根据映射规则将对象类和关系一一映射成关系数据表， 构成如图3所示的数据库结构。
产品成本表中包括了所有的成本要素，通过产品ID与产品表及其子类映射成的数据表关联；成本估算表、成本分析表、成本降低表中的各成本知识对象同样对应成本ID，与产品成本表相关联；成本对象间的约束关系反映在约束关系表中，约束关系表引入成本知识子类的ID作为外键，以此来实现相关知识对象间的链接。
四、结论
产品设计过程中，要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期内各阶段的因素，并强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通信机制，并用以指导产品设计，实现工程与成本管理的高度融合统一。并行工程的设计环境无疑是一种较好的设计模式，可以有效的降低设计时间，减少产品的生命周期成本。
本文在详细分析并行工程的设计环境中成本各项目及约束关系基础上，提出了以产生-框架式的知识表示模式，并从对象与关系映射、推理等方面论述如何在知识库中保证其实现。在此基础上构建了以成本知识库为核心的成本控制知识模式。在这种知识模式下，成本知识的应用和新的成本考核方式及知识反馈机制的存在，可以更高效的制定成本决策，加强了产品成本生命周期各阶段的成本控制意识和责任，并使成本知识库得以持续更新。
参考文献：
［1］杨炳儒：《知识工程与知识发现》，冶金工业出版社2000年版。
［2］赵瑞清等：《知识表示与推理》，气象出版社1991年版。
［3］刘晓冰、杨春立、孙伟：《产品设计知识库建立方法研究》，《计算机集成制造系统-CIMS》2003年第8期。
［4］朱连章、杨杰：《对象/关系映射的基本策略》，《微计算机应用》2006年第9期。
［本文系国家自然科学基金资助项目（编号：70572059）的阶段性研究成果］（编辑刘 姗）