面向多學(xué)科產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

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

2、新?，F(xiàn)有的計算機(jī)輔助概念設(shè)計系統(tǒng)大多是面向單學(xué)科領(lǐng)域的知識綜合系統(tǒng)，難以適用于多學(xué)科產(chǎn)品創(chuàng)新。因此，研究面向多學(xué)科產(chǎn)品的概念設(shè)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(xué)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(xué)科能量對象的統(tǒng)一表達(dá)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(jī)輔助概念設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行求解綜合的

3、主要操作對象。多學(xué)科系統(tǒng)中會涉及多種不同領(lǐng)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(dá)方法以實現(xiàn)對多學(xué)科能量對象的形式化建模。
　　(二)多學(xué)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(shè)計系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計問題進(jìn)行推理求解的基礎(chǔ)。現(xiàn)有的功能表達(dá)模型多依賴于單學(xué)科領(lǐng)域知識，具有一定的領(lǐng)域局限性，難以應(yīng)用于多學(xué)科系統(tǒng)。因此，本文在多學(xué)科物理量屬性值配置的基礎(chǔ)上，建立了

4、結(jié)構(gòu)化的原理解功能表達(dá)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(xué)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(xué)科產(chǎn)品概念設(shè)計環(huán)境中，概念設(shè)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(chǔ)上，進(jìn)一步提出一種基于設(shè)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(shè)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(xué)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(shè)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(jī)能較迅速地幫助設(shè)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(yīng)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(jìn)行軟件實現(xiàn)，開發(fā)出一個支持多學(xué)科產(chǎn)品概念設(shè)計組合創(chuàng)新的功能綜合平臺。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用WCF技術(shù)構(gòu)建分布式的概念設(shè)計協(xié)同求解環(huán)境，通過多個設(shè)計Agent協(xié)同的方式實現(xiàn)原理解高效綜合的目的。
　　(六)多學(xué)科原理解知識庫的建立
　　根據(jù)原理解功能表達(dá)模型，收集、整理了來自機(jī)械、液壓、電子、電工、光電等多個領(lǐng)域的