在我国国民经济中，食品、包装工业是现 代工业组成中的重要组成部分食品与包装机 械工业是为食品工业提供加工和包装装备的行 业$随着市场经济的发展，人民的生活水平得 到了提高，相应也要求有越来越高的生活质量, 对食品的口味、营养、卫生的要求越来越高, 包装不仅要起到保护商品的作用，还要求宣传 商品、方便使用包装材料及印刷的千变万化, 市场需求大大促进了对食品和包装机械的发展截至到2004年，我国食品和包装机械行业经过 20多年的发展，全国已有4000多家从业企业， 产值达558亿元，为我国的食品包装行业做岀 了贡献。

食品、 包装工业的发展不仅促进了食品机械和包装机械品种和数量的增长，而且也使食 品机械和包装机械产品技术水平上了一个台阶, 一些新技术被逐步应用到食品机械和包装机械 中。例如浓缩技术、速冻技术、真空压力技术、 膜分离技术、挤压膨化技术、超微粉碎技术、 微胶囊技术、电子技术、无菌包装技术、柔性 生产系统、计算机集成生产系统等。但与国际 先进水平相比仍有很大的差距，总体水平落后 近20年左右$随着入世后国外大企业不断介 入，国内的食品包装机械企业将面临着更多的 挑战$要想在激烈的竞争中突围，我们应在不 断消化吸收国外先进技术的同时，立足于自己 的创新设计，不断开发岀满足市场需要的产品。

1食品包装机械设计的特点

1.1食品、包装机械种类繁多，更新换代 快$主要的种类有粮油加工设备，啤酒、饮料 加工设备，方便食品加工设备，乳品加工设备, 屠宰与肉类加工设备，果蔬保鲜、速冻冷藏设备，无菌包装设备，纸浆模塑加工设备，粮食 包装设备，瓦楞纸板（箱）生产设备，真空包装 设备，制袋一充填一封口包装机械等等％随着 对食品加工的要求不断变化，包装制品（如纸包 装、塑料包装、玻璃包装、金属包装）材料、结 构与造型、装潢的不断创新以及人们对包装美 的追求,带动了食品包装机械行业的迅速发展％ 因而食品包装机械更新换代之迅速远远超过其 它机械行业％

1.2食品、包装机械中机构多而且运动复 杂％如一台包装机中就有可能同时存在四杆机 构、凸轮机械、齿轮机构或它们的组合形式，利 用三维计算机辅助软件进行装配建模,可及时发 现设计上的相干尺寸％此外利用计算机辅助软 件还可进行机构运动仿真、有限元分析及优化, 检查机构运动过程中是否会发生碰撞干涉，为确 定合理设计方案提供理论依据。

将知识工程的概念和计算机辅助软件相结 合应用于食品包装机械设计，它所赋予的是一 种全新的设计方式，知识工程驱动的产品设计系 统通过记录不同的经典工程、设计和产品配制 的知识，并对它们加以理解、抽象、描述、使 用和维护，构建一个可以重用的知识库，生成 相应的工程规则％即在知识工程驱动的CAD设 计系统中，通过修改产品对象的性能参数，就 可以实现几何实体的生成％它不仅突破了传统 二维设计的局限性，更好地体现、验证、丰富、 完善设计人员的设计意图，继承前人的经验， 有效地缩短设计时间，提高设计的效率；而且 可以早在产品投标报价之时，就将未来产品的 外观、造型、技术性能及特点介绍给用户，使 产品更具有竞争力

2 KBE的概念

关知识工程 KBE & Knowledge -based Engineering） 是一个非常广泛的概念，最早由美国在 1998年提出，其基本思想是寻求并记录不同的 工程项目、设计项目和产品配置的知识，并且 对它加以理解、 抽象、 描述、 使用和维护， 而 这些知识是要被用来规划、设计和完成一种产 品、一个项目的％ KBE将人工智能（包括知识 库、知识规则、逻辑推理等）与CAX系统 （CAD、CAE、CAM）有机地结合起来，使其应用 对象从几何造型、分析、制造延伸扩展到工程 设计领域，形成了工程设计与CAX系统的无缝 连接％ KBE的关键技术是：知识表示、知识利 用和知识获取，以最快的速度开发出高知识含 量的优质新产品％

2.1知识的利用一方便地访问知识数据 库，知识数据库以多种形式存在，可以是持续 性存在的数据库或电子表格％ KBE系统能够方 便地访问这些知识数据库，因此，KBE系统的 开放性非常重要％

2.2知识的表示——创建和应用知识规则， 知识规则是知识的一种表示方法％知识表示就 是描述世界的一组约定，是知识的符号化，这 种方法方便地把人类知识表示成计算机能接收 并处理的知识结构。知识表示法既要考虑知识 的存储，又要考虑知识的使用％知识表示分为 规则、谓词逻辑和框架等。

2.3知识的获取一具有知识的繁衍机制 KBE系统具有“自我生成”的知识繁衍机制。 KBE系统提供的繁衍知识的手段，拓宽了获取知 识的途径，它不需要用户对系统有很专业的了 解，使用户可以利用KBE提供的工具添加自己 的独特知识，从而对系统进行扩展％

KBE系统将重复的设计和工程任务自动化， 缩短了产品开发时间，将设计、分析、制造集 成起来实现并行工作。使用KBE建立模型可以 将几何造型与分析等结合起来，实现多学科优 化，并确切地进行可行性评估，应用标准和实 践经验来提高产品的质量，对设计实践、过程 经验等知识信息进行数字化获取和重用，从而 提高自动化过程的效率美国EDS公司的UNIGRAPHICS（简称UG） 三维设计软件，是国际上具有领先水平的CAD/ CAM/CAE 软件，UG 作为-个 CAD/CAM/CAE 的集成软件，致力于从概念设计到功能分析、 工程图纸生成、数控代码生成及加工的整个产 品开发过程。UG提供了知识驱动自动化 （Knowledge Driven Automation）解决方案，将 KBE系统与CAX软件系统完全集成％ KDA是一

个能够记录、重复使用工程知识并用来驱动、 建立、选择和装配相应的几何模型的系统。这 套解决方案包括UG/KF (Knowledge Fusion,知 识融合)和一系列过程向导。过去的KBE系统往 往是单独使用的，不能内嵌到已存在的工程系 统中,不能与已存在的应用程序相关。UG/KF 解决了这个问题。为了使KBE技术能够满足知 识再利用的要求，UGNX提供了其他CAD系统 无法比拟的构造全息模型的功能。KF就是一种 响应KBE技术、并允许UGNX利用工程知识库 驱动工程规则完成强有力的应用的高级技术。

UG知识熔接技术是通过获得和操纵工程规 则、设计意图，让用户开发出应用系统，通过 工程规则控制UG的对象、超越单纯的几何模 型。运用UG/KF,工程师和设计师能够构造完 全可重复使用的知识库，从而实现设计系统的 建立和设计的自动化。

在U G/K F中是通过属性参数(Attribute)、 类(Class)和函数(Function)来实施工作的，也就 是把工作内容和思路用它们表达岀来，用记事 本写成纯文本文件。UG系统本身提供了大量的 类(Class)和函数(Function)，用户也可以用KF 语言编写自己的类和函数来调用其他的类和函 数，或被调用。知识熔接技术(KF)可以读取数 据文件，使用数据文件中的数据驱动程序。在 UG/KF中用ug一spreadsheet类可以读取UG中 的不同模式的电子表格数据，用Input/Output Function的相应函数可以读取和写成扩展名为 TXT或DAT的数据文件等。

由于UG/KF是完全内嵌的，用户不需要了 解什么是KBE、什么是UG/KF,只要使用他们 熟悉的应用程序就可实现对各种知识的重用。因 此，UG/KF是面向大多数工程师的。这意味着工 程人员和设计人员可以致力于产品开发，而不用 在KBE系统和产品开发系统之间转换数据。

4在食品包装机械设计领域的应用

食品、包装机械智能设计系统是基于UG平 台上开发的，通过KBE在UG中的集成一知识 熔接技术(Knowledge Fusion，简称KF)来实现对 食品包装机械智能设计的知识驱动