基于有向图与对偶图的概念设计过程模型

针对现有产品概念设计表达及求解很少考虑特性问题,提出了一种基于有向图与对偶图的产品概念设计过程模型。分别对产品功能、抽象特性、结构特征进行描述,通过有向图建立功能与抽象特性的转化关系,将表征特性的有向图转化为对偶图,实现了抽象特性到实体特征的映射。通过边点赋权图对不同子结构评价决策,通过迁移图和布局图得到结构之间的最优布局。最后以一款建筑施工的管桩预应力张拉机概念设计为例,验证了该模型的可行性和适用性。     

基于数据挖掘的产品概念设计建模研究

在产品概念设计过程中，引入数据挖掘技术和方法，提出了基于数据挖掘的全息虚拟产品概念设计模型，开发了数据挖掘工具，建立了面向产品概念设计方案生成的数据仓库；研究建立决策树算法的数据挖掘模型，以支持度为目标，实现从所建立的机械产品库、设计规则库、领域知识库中挖掘相关数据、信息和知识，从而极大地支持机械产品方案创新设计过程。以机床传动机构设计为例，说明了采用决策树方法的数据挖掘模型来实现机械产品概念设计的功能结构映射过程。     

机械产品概念设计多层次混合映射功能求解框架

根据机械产品概念设计的特点,归纳总结了概念设计过程中普遍存在于功能、行为和载体之间的七种基本映射单元类型:通过建立不同基本映射单元类型之间的逻辑联系构造了多层次混合映射功能求解框架;讨论了该框架与现有功能求解模型之间的关系。以对服装行业中的功能需求——“结合面料”进行求解为例,对所提出的多层次混合映射求解框架的有效性进行说明。     

基于能量转换的机械产品概念设计自动化研究与实现

提出了能量链原理，从设计本质的层面上指出，机械产品创新设计求解的本质过程即是选择合适的能量转换原理及确定支持相应能量转换的结构方案的过程。在广义定位原理与能量链原理的基础上，建立了相应的概念设计产品信息模型，构建了支持能量转换推理的机械产品概念设计过程模型以及支持功能结构自动映射过程的概念零件编码体系。介绍了基于该原理开发的概念设计CAD软件系统——DARFAD。     

基于功能表面的概念设计产品模型研究

为解决功能向结构映射存在的多解性、不确定性等问题，引入功能表面作为功能到结构映射的媒介。在描述功能表面和产品功能模型的基础上，构建了一种机械产品概念设计产品模型（功能-功能表面-结构），实现了功能到结构的稳定映射关系。该模型可用于开发计算机辅助设计工具来支持机械产品概念设计过程，实例验证了该产品模型的有效性。     

基于工艺动作过程的机械执行系统概念设计过程模型

机械产品概念设计的目的是获得产品设计方案,以便为后续的详细设计奠定基础。为了获得较好的产品设计原理方案,需要对机械产品在概念设计阶段的过程模型进一步研究。在前人的研究基础之上,主要针对机械执行系统概念设计过程模型进行研究,提出基于功能-作用原理-工艺动作过程-执行动作-行为-功能载体过程模型和相互之间的映射策略,把产品概念设计的过程模型进一步细化,以更好的符合人们在产品设计过程中的逻辑思维,从而便于提高设计人员的创新能力。     

具有迭代特征的复杂机械产品概念设计模型

针对机械产品概念设计的复杂性,提出一种基于迭代的功能－行为－机构－结构模型(FBMS)。从机械产品设计的特点出发,研究复杂机械系统的功能、行为、机构和结构之间的关系,揭示行为和机构在功能到结构转换过程中的桥梁作用,由此提出基于行为和机构的映射关系,进而结合设计过程的迭代特征建立基于迭代的FBMS模型。在综合考虑该模型中各要素特点的基础上,给出其形式化描述方法。通过对迭代设计过程中行为和机构作用特点的分析,给出迭代设计的具体步骤及相应的迭代算法流程。以一个具体机械产品设计为例,对FBMS模型的有效性进行验证,并对其整体特性进行分析。结果表明,该模型有助于机械产品概念设计阶段的机构组合创新,以及功能与结构之间的优化匹配。     

复合功能产品概念设计循环求解过程及其实现

复合功能产品概念设计过程中,辅助功能的生成和求解往往伴随着目的功能的求解及其解的完善过程逐步得以实现;基于这一实际情况,提出了一种产品功能、效应、作用原理和结构方案循环交叉求解的计算机辅助概念设计进程模型,这一模型包含分解映射、求解映射和衍生映射3种映射模式和12种映射关系。分析了单一功能与复合功能各自求解进程,研究了接口表达、匹配及功能推理等循环求解关键实现技术,开发了一个面向复合功能产品的概念设计自动化原型系统,以硬币分离机的概念设计为例进行了验证。     

基于企业资源的设计重用研究

在中国国家“十五”科技攻关重大项目《沈阳市用高新技术改造传统装备制造业示范工程》支持下，研发大型成套装备产品设计开发支持系统技术，解决产品设计开发方法问题，报告基于企业资源的设计重用研究成果。 通过对当前中国大陆机械制造企业产品开发设计现状的分析，基于产品并行和协同设计理论，提出设计关系模型，以体现产品设计的并行、协同、面向全生命周期等属性；突出设计师对设计过程的触发和参与——在从概念设计到详细设计的过程中，设计师应能简捷有效地在一定层位对设计进行修改。 借助产品创新设计原理、方法及合理化工程等理论，分析产品开发与建模过程。以最大限度实现并行工程与协同工作环境的设计重用，提出基于并行工程的机械产品创新设计平台PDM概念。平台PDM由基础环境层、应用支持层、应用工具层及应用界面层组成。提出产品设计过程及产品结构物理模型，基于实例与特征技术、产品结构与PDM映射，建立数学模型、映射模型及实例模型，明确设计过程关系，使PDM系统成为实现概念设计重用的系统。     

数据挖掘技术在产品概念设计建模中的应用研究

计算机辅助概念设计(Computer Alded Conceptual Design，CACD)系统的根本目的就在于能有效支持产品的创新设计。本文是在阐述了人、环境和产品数据相互作用的概念基础上，提出基于数据挖掘的动态全息虚拟产品概念设计模型的数学表达式及综合描述，并开发了数据挖掘工具(DM Tool)，实现了从已有的产品库、设计规则库、知识库中挖掘感兴趣的信息和知识，以支持产品概念设计过程。文中以机床主轴箱设计为例，实现了机械产品概念设计过程中的功构映射及机构组合的预测评价，这对CACD的实用研究做了有益的探索。     

SAFE集成型概念设计过程模型

以系统化设计理论提供的概念设计过程为框架,将公理设计、功能基和效应集成,形成SAFE集成型概念设计过程模型,用于在概念设计阶段确定满足需求功能的原理解。该模型既适用于新产品的概念创新,也适用于已有产品的改进设计。快速切断阀的概念创新设计实例表明了上述模型的有效性。     

情景类比构造模型驱动产品创新设计研究

产品功能-行为-结构模型(Function-Behavior-Structure,FBS)和情景记忆认知模型是概念设计过程中的2种重要模型.在概念设计过程中,通过这2种重要模型寻找到未预见发现(Unexpected discovery,UXD)及其分析模块,将情景设计与各设计模块有机结合并驱动工业产品的创新设计.以房门与水龙头的实例分析来说明情景设计用于驱动产品创新是行之有效的.     

面向网络制造的知识供应链建模

分析了知识创新工程在网络制造中的关键性地位,建立知识供应链模型以实现分布式异地设计。首先把智能工程中元系统理论用于知识供应链模型中“分布式异地知识协调中心”的建立,并阐述其具体实现过程。文中知识供应链模型减少了企业独自进行开发研究必须投入的巨大资金与人力,充分利用我国各科研院所的科技力量,使我国中小企业在与国外大企业的全球市场竞争中立于不败之地。     

结构与公差同步设计的产品概念设计优化

为保证概念结构设计的可行性与经济性,提出了将公差设计研究提前到概念设计阶段的思想,并研究了其中的关键技术。首先基于一种结构不断生长的独特设计思路,建立了结构与公差同步设计的过程模型和相应的公差表示模型;然后研究了在设计过程中自动生成局部尺寸链和全局尺寸链的方法,给出了公差同步设计,并根据设计结果提出了概念设计优化的整体框架,实现了基于公差的概念设计优化;最后以活塞夹具设计为例,验证了本方法的有效性。     

A feature-based approach towards an integrated product model in intelligent design

Conceptual design is an early stage in the product design process, which has an essential effect on the product innovation. Existing approaches for product knowledge engineering for conceptual design always focus on knowledge modelling and organization, etc. However, the traditional approach is lack of better comprehending representation and reuse of design knowledge in conceptual design. This paper is devoted to presenting a systematic effective integrated modelling approach of principle solutions in conceptual design to make the knowledge of functional design be transferred efficiently to the subsequent principle conceptual design and structure conceptual design process, and even detail design. With the introduction of the physical quantity model, feature-based representation model of function, effect, physical quantity, working principle and structure concept are put forward step by step, and then an integrated principle solution model is presented based on the generalized assembly model. The knowledge organization method of principle solutions based on physical quantities is also proposed. Conceptual design process based on integrated modelling and knowledge organization of principle solutions is presented, which discloses that physical quantity model is a bridge across functional design, principle conceptual design and structure conceptual design. The conceptual design of new devices for decreasing resistance of petroleum equipment offshore platform is given as an example, which demonstrates that the methodology is obviously helpful to increase opportunities for product innovation in conceptual design.     

广义模块参数关联结构有向图表示方法研究

为化解产晶变型设计过程中参数关联结构关系复杂的问题,将产品结构层次用广义模块进行表示,以减少产品结构层次,缩短参数传递链.运用有向图理论,提出了广义模块参数关联结构有向图的概念,用有向图顶点表示广义模块、子模块和零件,将参数关联驱动关系用有向边表示,得到广义模块参数关联有向图的性质.通过产品广义模块化结构层次关系,将广义模块参数关联结构有向图划分为多个子图,并对子图中顶点之间的横向有向边进行分解,建立了一种规范的参数关联结构关系,给出了其分解算法和参数关联的数学描述,为变型设计参数关联分析提供了理论依据.最后,以皮带输送机为例说明了该方法的有效性.     

基于语义关联与驱动的产品概念装配模型研究

面向概念设计的装配模型表示是机械产品装配建模技术研究的一个重要问题,现有的基于几何约束关系的CAD系统不能很好地解决这一问题。基于装配语义“三位一体”性给出了面向概念设计的产品装配模型表示方法,提出采用装配语义关联图表达零件之间的装配语义关系,通过装配语义关联图建立起支持概念装配模型的多层次语义关联和基于语义的装配驱动,从而实现机械产品从概念设计出发的自顶向下和从详细设计出发的自底向上的双向设计。     

概念设计中的三维公差与结构同步设计研究

为支持产品概念设计的多结构方案优选和成本优化,提出了在概念设计阶段进行公差设计的思想。给出了指导概念结构设计的生长型设计过程模型,应用旋量对功能表面间的几何约束进行分析;在公差表示模型的基础上,自动选择基准框架,生成三维公差链并进行设计计算;开发了相应的软件系统支持设计过程。应用实例表明,公差与结构同步设计能有效地减少设计方案的反复修改,提高了设计的效率和质量,对CAD/CAM集成具有重要意义。     

有向图向设计结构矩阵与多色集合同步映射的设计过程规划方法

在比较现有产品设计过程建模方法的基础上,利用设计结构矩阵与多色集合的互补特性,提出了一种基于加权有向图向设计结构矩阵与多色集合同步映射的设计过程模型,加权有向图分别将设计过程分析与重组,以及设计任务分配与调度所需的信息,传递给混合设计结构矩阵与多色集合,从而将整个规划过程相关信息集成在一个模型中加以综合运算,在全面支持产品设计过程规划的同时,提高了规划效率和准确性,且便于编程实现.最后,以某型飞机装配型架设计过程规划为例进行验证,结果表明,基于该模型的算法可达到实现快捷、结果合理的目的,满足了企业对产品快速并行开发的需求.