面向多學科產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設計若干關鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代產(chǎn)品日趨復雜，往往是由來自不同學科的零、部件構(gòu)成的產(chǎn)品系統(tǒng)。因此，技術(shù)產(chǎn)品的概念設計往往需要涉及多個學科的設計知識。但是，專業(yè)化分工的現(xiàn)代教育體系常常使設計師缺乏必要的多學科知識。因此，對于設計師而言，在產(chǎn)品的概念設計階段，探索廣闊的多學科設計空間從而尋找到合適的設計解是一項非常困難的任務。對此，一個可能的途徑是開發(fā)計算機輔助概念設計系統(tǒng)，通過計算機的大容量存儲和高速計算性能來幫助設計師進行多學科設計知識的綜合，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的原理創(chuàng)

2、新。現(xiàn)有的計算機輔助概念設計系統(tǒng)大多是面向單學科領域的知識綜合系統(tǒng)，難以適用于多學科產(chǎn)品創(chuàng)新。因此，研究面向多學科產(chǎn)品的概念設計理論方法及其技術(shù)實現(xiàn)，對于提高我國工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新能力具有重要意義。為此，本文主要探索了一種面向多學科能量轉(zhuǎn)換型產(chǎn)品（系統(tǒng)）的原理解功能綜合方法。具體包括以下幾個方面的研究工作：
　　(一)多學科能量對象的統(tǒng)一表達方法研究
　　在能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，能量型作用對象是計算機輔助概念設計系統(tǒng)進行求解綜合的

3、主要操作對象。多學科系統(tǒng)中會涉及多種不同領域的能量對象，通常需要用不同的特征來描述它們。因此，本文提出一種基于物理量屬性配置的能量對象表達方法以實現(xiàn)對多學科能量對象的形式化建模。
　　(二)多學科原理解的功能知識建模方法研究
　　原理解的功能知識是概念設計系統(tǒng)根據(jù)設計問題進行推理求解的基礎?，F(xiàn)有的功能表達模型多依賴于單學科領域知識，具有一定的領域局限性，難以應用于多學科系統(tǒng)。因此，本文在多學科物理量屬性值配置的基礎上，建立了

4、結(jié)構(gòu)化的原理解功能表達模型，包括輸入流-輸出流名稱對，作用于輸入流/輸出流上的約束，以及輸入-輸出屬性值之間的映射規(guī)則等內(nèi)容，從而以一種統(tǒng)一的、通用的結(jié)構(gòu)化形式描述多學科原理解的功能知識。
　　(三)基于“感知-作用”的功能綜合方法研究
　　在多學科產(chǎn)品概念設計環(huán)境中，概念設計問題以及原理解的功能知識都將以新的形式出現(xiàn)。本文在原理解功能知識結(jié)構(gòu)化表示的基礎上，進一步提出一種基于設計主體“感知-作用”行為模式的原理解功能綜合方

5、法來實現(xiàn)對概念設計問題的推理求解。
　　(四)基于Multi-Agent的協(xié)同求解技術(shù)研究
　　多學科產(chǎn)品創(chuàng)新需要在廣闊的解空間里尋求最合適的創(chuàng)新解。為了提高功能綜合的效率，本文提出一個基于多智能代理(Multi-Agent)的設計綜合模型，即采用多個Agent協(xié)同協(xié)作的方式實現(xiàn)大規(guī)模解空間下高效的功能求解，從而使得計算機能較迅速地幫助設計師發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的概念解。
　　(五)智能功能綜合系統(tǒng)的開發(fā)
　　根據(jù)前文提出的

6、基于“感知-作用”的功能綜合方法，開發(fā)出相應的實現(xiàn)算法，并利用ASP.Net技術(shù)和SQL Server數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行軟件實現(xiàn)，開發(fā)出一個支持多學科產(chǎn)品概念設計組合創(chuàng)新的功能綜合平臺。在此基礎上，進一步采用WCF技術(shù)構(gòu)建分布式的概念設計協(xié)同求解環(huán)境，通過多個設計Agent協(xié)同的方式實現(xiàn)原理解高效綜合的目的。
　　(六)多學科原理解知識庫的建立
　　根據(jù)原理解功能表達模型，收集、整理了來自機械、液壓、電子、電工、光電等多個領域的