基于专利知识的机械产品辅助创新系统

为利用专利中丰富的知识辅助设计师进行创新设计,提出基于专利知识的机械产品辅助创新设计的流程,探讨了流程中专利检索、专利预处理、专利知识提取、专利知识辅助创新等关键技术的实现策略.通过基于关联规则法的专利检索技术以及基于分类算法和创新性评估方法的专利预处理技术,可以针对性地获取有利于辅助创新设计的专利.通过提取专利知识结合启发规则构建专利创新设计的启发环境,可以有效激发设计师的创新思维产生创新方案.研发了基于专利知识的机械产品辅助创新设计系统,以具有磁力自锁的液压油缸创新设计实例,验证了系统的实用性.     

面向产品创新设计的专利文本分类研究

为提高专利知识在产品创新设计中的应用价值,以打破思维定势、激发创新灵感,提出了一种面向创新设计的专利文本分类的思路及方法.基于发明问题解决理论(TRIZ),应用文本挖掘和自然语言理解等先进的技术手段,以TRIZ发明原理为分类标准对专利文本进行了自动分类的研究.以美国专利为数据源,将发明原理的知识表示与文本挖掘策略相融合,抽取专利特征信息,建立统一的专利特征表示模型,并使用VC++开发出了相应的软件系统.最后分析了该软件挖掘出的相关专利,对造纸机进行了创新设计,辅助得到了新的原理方案,验证了该方法的有效性.     

基于概念推荐的专利查询方法

为辅助设计人员实现概念空间拓展,提出一种基于概念推荐的专利查询方法。该方法利用自然语言处理技术,从设计原型专利中提取与设计目标、实现手段相关的多方面概念推荐给设计人员,辅助设计人员更好地理解自己的信息需求。设计人员选择的多样性概念作为查询输入,可以帮助设计人员获取多样的专利查询结果,有助于拓展设计人员的知识空间,激发设计人员的灵感。     

面向产品创新设计的广义专家群体知识获取

为更好地从互联网获取适用的知识,以激发创新灵感,提出了一种面向产品创新设计的广义专家群体知识获取的思路及方法。首先对普通专家提供的知识样本进行分析,并提取样本特征。然后,针对产品创新设计知识的特点,构建了融入感性语义词汇的领域本体。基于领域本体,对专家知识样本特征词汇进行了扩展。在此基础上,通过搜索和过滤,获得了来自互联网的特殊专家的知识文本。进而运用知识元抽取技术,构建了广义专家群体知识库。最后,通过实例说明了特殊专家知识获取及过滤的效果,以及广义专家群体知识库的构建形式及结果。     

基于复杂网络的专利数据驱动的产品创新设计

为了解决已有专利辅助产品设计研究方面存在的问题,提出了基于复杂网络的专利数据驱动产品创新设计方法。通过构建专利分类号共现网络,结合网络度中心性算法对分类号节点重要性进行评价,找出关键分类号。对分类号相关专利进行分析,并抽取原理知识,利用形态学矩阵构建功能-原理映射关系,结合频繁子图中的apriori关联规则算法计算原理组合的支持度,以获取最佳组合方案,同时利用组合方案相关专利提取结构关键词,建立专利结构网络,结合结构洞挖掘关键元件,并开展产品创新设计。以卫浴花洒作为研究实例,找出混合其他物质功能作为设计需求,通过挖掘相关专利的原理,发明了一款带有可调节功能的新型混合花洒,验证该方法的有效性。     

[数据驱动的产品设计]基于复杂网络的专利数据驱动的产品创新设计

为了解决已有专利辅助产品设计研究方面存在的问题，提出了基于复杂网络的专利数据驱动产品创新设计方法。通过构建专利分类号共现网络，结合网络度中心性算法对分类号节点重要性进行评价，找出关键分类号。对分类号相关专利进行分析，并抽取原理知识，利用形态学矩阵构建功能原理映射关系，结合频繁子图中的apriori关联规则算法计算原理组合的支持度，以获取最佳组合方案，同时利用组合方案相关专利提取结构关键词，建立专利结构网络，结合结构洞挖掘关键元件，并开展产品创新设计。以卫浴花洒作为研究实例，找出混合其他物质功能作为设计需求，通过挖掘相关专利的原理，发明了一款带有可调节功能的新型混合花洒，验证该方法的有效性。     

激发灵感的产品设计案例知识组织方法研究

为使设计知识有效激发灵感,提出利用认知模式进行产品创意设计案例知识组织的方法。基于问题与方案共进模型,提出激发灵感由外在信息与作用对象组成,形成问题、方案与桥接3个激发通道。阐述了设计案例的定义,指出创意设计案例知识获取特征。建立了知识组织系统架构,分为目标层、认知基础层、应用情境层、案例组织层及知识服务层5个方面。其中,案例组织层包括知识单元组织、知识库组织及知识单元挖掘,分别实现标准化元数据结构、案例知识加工宏观控制及新知识发现功能。在厨具设计中应用该系统,通过调查设计师使用情况,验证该组织方法能有效增加激发灵感机率。     

集成TRIZ的产品生态设计方法研究

针对产品生态设计过程中的创新问题,提出一种集成发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的产品生态设计方法。该方法结合案例库和专利库,利用生态效率要素和TRIZ工程参数关联表构建矛盾矩阵,运用TRIZ工具进行求解,并对生成的多个备选方案进行评价,确定最优解。同时研究案例的检索方法以提高检索有效性,分析技术进化趋势以启发设计工程师设计灵感,构建计算机辅助设计系统以弥补人工不足,这些方法都能有效提高生态设计的效率和成功率。通过差速器摩擦片的设计案例验证了该方法的有效性。     

基于语义关联的专利有害性能知识挖掘研究

为向产品设计过程提供更加丰富的知识来源,进一步获取专利深层信息,提出了基于语义关联的专利有害性能知识挖掘方法。首先,对产品有害性能进行定义和分类,据此对产品专利分布以及语义特点进行分析;其次,结合行业专利全文信息,引入word2vec算法构建文本向量空间,并利用余弦算法计算不同单词的语义距离,进而实现同义词合并;再次,利用词性组合以及依存关系获取行业专利技术背景中有害性能关键词,结合四种分类规则获取结构对象与有害性能的关联关系,并构建有害性能数据库;最后,针对设计方案元件关键词,检索关联有害性能知识,结合频次公式计算元件不同有害性能发生的概率。选择国内花洒产品专利为应用实例,与其他三种算法进行比较,验证了所提方法的可行性及有效性。     

面向创新设计的专利知识库系统研究

专利作为知识的重要组成,是创新设计的重要资源.为了能够给创新设计提供有效的知识支持,从功能、结构和作用原理三个方面研究了专利信息的获取方法和规范描述,进而构建了专利知识库,同时,利用本体的语意检索功能为专利知识库构建了一个有效的检索模块,由此产生了完整的专利知识库系统.该系统对支持设计者进行产品创新具有较大的实用意义.     

从专利中获取技术知识进行轴承创新

高层次的产品创新需要深度知识，而专利是深度技术知识的主要资源。通过建立专利分析方法，从中可获取这些深度知识。然后，将这些深度知识进行有效的组织并在计算机上建立查询机制。在对设计问题抽象化描述的基础上，运用这些启发式原理和技术效应进行概念设计，就可得出新颖的设计方案，并以实例加以说明。     

基于多组件智能体的机械产品协同设计集成方法

针对机械产品分布式异构环境下协同设计的特点，在定义组件智能体模型的基础上，提出基于多组件智能体的异构设计环境集成方法。采用“积木式”组合方式，构造了一个公共的集成框架。其特点是通过组合不同的组件智能体模块进行快速系统集成，同时使各个组件智能体之间可以进行通讯和协同，并共享产品的信息资源。所研制的集成框架可方便地构造一个机械产品设计项目，并在水泵网络协同设计中得到了应用验证。     

中国传统家具的榫卯结构对产品设计的启示

分析了中国传统家具榫卯结构的起源、特点和类型．并提取了隐含的“天人合一”思想与绿色设计、简约化设计和“以人为本”的设计思想,进而阐述了榫卯结构对现代产品设计的启迪,从而为现代产品设计开辟新思路,丰富设计内涵提供了一种思维方法。     

产品服务系统共生设计理论与方法

针对具有多主体、产品与服务共生特征的产品服务系统设计困难问题,首次将共生理念引入产品服务系统设计,突破传统设计理论的单边串行为多边并行设计模式,提出产品服务系统共生设计理论与方法。为保证异质异构产品服务建模的多样性和一体化,基于超网络提出产品服务系统共生建模方法,并建立共生特征和共生吸引模型,以驱动设计要素的跨层转化。采用意图—模型—参数的协同架构确定共生设计参数域,通过统筹共生关系和竞争地位来构建多样化设计博弈模型,均衡产品服务系统的共生设计。提出产品服务系统生长动力学,建立产品服务系统性能生长估计模型,以保障产品服务系统使用结果的可靠性。通过数控机床产品服务系统的初步应用,验证了所提方法的可行性和有效性。     

产品外形仿生设计研究现状与进展

创新是当前及未来发展的关键,而仿生是灵感来源的重要途径。仿生设计是工业设计中重要的研究方法,也是创新的重要手段。通过对国内外相关文献的研究,论述了产品外形仿生设计的相关概念,分析了产品外形仿生设计在形态仿生、功能仿生、结构仿生、肌理仿生、色彩仿生、意象仿生领域的发展,针对已有的产品外形仿生设计案例,提出了“自上而下”和“自下而上”两种设计过程,罗列了产品外形仿生设计中的主要方法。在产品外形仿生设计研究方法方面,提出了产品外形仿生设计的本体层、行为层和价值层三个层次模型,系统地探讨了产品外形仿生设计生物外形本征提取、产品外形设计与表达、生物外形本征与产品外形的融合三个方面的研究内容与体系结构,以及关键技术和存在的问题。针对仿生设计与信息技术的融合发展,提出产品外形仿生设计的研究热点和发展趋势。     

基于形状文法和基因约束的产品形态设计方法

基于产品基因理论提出品牌基因意象,并以此为约束规则,采用形状文法对产品要素进行形状推演,从而实现产品形态创新的同时传承品牌文化。以美的壁挂式空调为例,进行产品形态设计,验证了该方法的可行性。将形状文法与基因约束结合起来,在实现产品形态创新的同时,可以有效地传承和发展品牌文化。     

基于网络黑板的产品异地设计系统研究与实现

基于黑板模型的基本思想，在Internet上构造基于Web的可视化网络黑板结构，并采用Schema描述黑板结构中的信息与语义模型，实现异构数据源的信息交换。给出了基于多Agent的网络黑板控制机制，以及网络黑板系统各模块的实现结构及功能。构建了基于网络黑板的异地协同设计系统原型模型，对设计任务采用任务分解知识库和人工两种分解方式完成，实现产品异地网上协同设计。     

产品设计分析环境中方法联动功能的研究与实现

为了提高发电设备制造行业设计人员工作效率，解决单一系统或异构系统下由多个计算方法资源组成的方法组的联动执行问题，进行了相关研究与实现，集中分析了实现方法组参数映射的规则和联动实施的流程，并介绍在产品设计分析环境系统框架上进行的应用和实践。     

基于产品资源仓库的设计信息共享方法研究

为实现网络环境下异构产品信息的共享与交换，提出了产品资源仓库的概念，并阐述了其内容及建模方法。通过分析STEP与XML，XML与关系数据之间的映射规则，提出了一种在产品资源仓库支持下实现异构设计信息共享与交换的方法，并以沟槽式圆锥凸轮为研究对象进行了应用验证，表明这一方法是可行的。