化工工业是当今社会许多产业的支柱,在我国工业体系中占有举足轻重的地位,在社会经济飞速发展的今天,保障化工工业的良好发展具有十分重要的意义。然而,化工过程涉及复杂的工艺,仪器设备数量繁多,为技术人员的研究分析带来了不便。为了帮助化工从业者高效地完成化工过程的分析,攻克技术难题,本文提出通过构建化工过程知识图谱,提供一种有效全面的信息获取手段。并针对化工过程的复杂性和实时性等要求,提出了基于设计结构矩阵的化工知识图谱优化方案,使技术人员能够高效的组织管理知识图谱,提高化工过程的分析研究效率。本文首先介绍了知识图谱与设计结构矩阵的基础知识,归纳总结了设计结构矩阵,本体论,知识图谱的基本概念、分类、相关技术和算法,作为全文的理论基础。随后详细讲解了化工知识图谱构建的流程,包括对象分析,知识获取,知识表示,知识推理和知识可视化。本文全面分析了化工系统的构成,从数据库,工艺图纸等结构化,非结构化数据中抽取知识,利用Protégé软件构建基本的化工本体框架。在此基础上使用Jena完成基于规则的知识推理,得到较为完善的化工领域知识图谱,并利用d3.js完成知识图谱的可视化。然后,本文通过Jena提取化工知识图谱中的类与属性关系,建立基于化工知识图谱的设计结构矩阵。本文提出了基于设计结构矩阵排序和层次划分的知识图谱分析方法,以及基于设计结构矩阵解耦和聚类的知识图谱优化算法。最后,使用构建完成的化工知识图谱,运用matlab等工具完成了上述算法的实例分析。分析结果表明,基于设计结构矩阵的算法,可以得到知识图谱中的基础单元,发现耦合区间,并完成知识图谱的模块划分和隐含关系的挖掘。证明该方法可以完成化工知识图谱的分析优化,论证了本文所提出技术的可行性。