基于专利技术知识的机械产品创新设计初探

专利技术知识是机械产品创新设计的重要知识资源。对专利技术知识的重要性进行了重新认识,提出了专利技术知识打折的观点,并初步探讨了如何有效获取专利技术知识和解决专利技术知识的冲突,以进行机械产品创新设计。最后,用内燃机创新设计的实例对所提观点加以阐明。     

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.     

面向复杂产品创新的设计知识服务方法

中国制造业要实现由大向强的转变，需要重视产品创新，从需求出发开展原创性设计。复杂产品的创新性设计决策，需要有大量的设计知识支撑，而知识积累往往需要长期和大量的投入，大多数企业都难以在短期内实现。设计知识服务方法，对破解企业设计过程中的知识积累不足难题，和形成专业化分工下的集群式创新，具有重要的意义。针对设计知识服务的发展和困难进行了分析，并阐述了知识服务环境形成过程中的思路。     

基于创新性评估的机电产品专利知识挖掘系统

为有效挖掘专利中丰富的设计知识辅助机电产品创新设计,设计了基于创新性评估的机电产品专利知识挖掘系统框架,探讨了机电产品专利设计知识的表达方法、创新性评估、及专利知识提取等关键技术的实现策略。通过分析专利设计知识的特点,以专利文献中的动名词短语进行创新层次特征抽取,并利用余弦相似度原理,设计了基于向量空间的专利设计知识创新性评估算法,结合机电产品专利功能知识提取方法,针对性地获取创新性强的专利设计知识。研发了机电产品专利知识挖掘原型系统,并通过油辣椒搅拌器创新设计验证了方案的实用性。     

基于粗糙集的机械产品绿色设计知识更新

为适时地对机械产品绿色设计知识进行新旧更替以满足现代产品设计的绿色需求,基于本体思想对机械产品绿色设计知识进行表达,通过粗糙集构建机械产品绿色设计知识决策表,提取机械产品绿色设计知识规则,形成机械产品绿色设计规则集;结合设计人员的知识需求,通过绿色设计知识规则匹配,实现机械产品绿色设计过程中知识的更新换代。最后以活塞的绿色设计知识更新过程的研究为例,验证了该方法的有效性。     

辅助机械创新的对称性知识及其应用

对称性在机械产品中广泛存在并对机械功能与性能的实现起着重要作用.提出了机械对称性的多视角、多层次概念知识体系,构建广义设计需求和设计原理准则知识体系,挖掘出多种对称性应用关联知识,制定了基于上述知识的产品创新策略.建立了机械对称性实例知识的计算机表达模型,建设了包含3 000个实例的知识库、数据挖掘方法库和创新设计需求、原理、准则库的计算机辅助设计平台原型.最后,以发明风速匹配风力发电机为例,借助平台进行了对称性知识提炼和运用的成功实践.     

机械产品专利知识的提取和应用

随着专利数量的快速增长,单纯依靠人工进行专利查阅,很难及时、快速获取专利中的创新知识资源.对此,引入深度学习方法,研究机械产品专利知识的计算机自动抽取,进而实现机械产品的创新设计.在研究中,将专利知识抽取分解为对专利中功效、原理、结构三类实体的识别,以及各类实体之间关系的抽取,由此构建专利知识结构模型.基于BERT语言预训练模型完成实体的识别和实体关系的抽取,解决了传统专利分析方法抽取知识片面且精度不高、效率较低的问题.与此同时,设计了对机械产品创新设计起辅助作用的专利知识推送系统.通过电动牙刷实例验证了研究的有效性.     

专利设计知识的创新性评估方法及其在创新设计中的应用

专利中蕴含了丰富的设计知识,不同专利设计知识对创新设计的价值不同,对专利设计知识进行合理量化评估能快速有效地帮助设计人员进行创新设计。根据专利方案设计知识的特点,采用动词和名词分别代表专利中的原理设计知识和结构设计知识。通过引入信息熵的概念,提出专利设计知识的新颖度和相容度的量化计算方法。结合形态学分析方法,建立面向复合功能的专利组合方案设计知识创新性优化评估模型。以具有自锁功能的直线驱动机构创新设计为例说明基于形态学矩阵的创新设计过程。对比分析专利数量和设计知识词汇集数量对组合方案创新性评估结果的影响,验证了提出的新颖度和相容度的量化计算方法以及组合方案创新性评估模型的可行性和实用性。     

机械产品专利技术方案信息抽取方法

专利因其创新性和实用性的特点成为概念设计的重要知识资源,结构化专利技术方案信息抽取是专利设计原理知识挖掘的基础工作。针对机械产品专利,描述了面向概念设计知识需求的专利技术方案概念模型,将专利技术方案信息抽取任务分解为技术组件抽取和技术关系抽取两部分。研究专利信息抽取知识库建设,利用非确定有限状态自动机识别技术组件,采用专业术语词典进行技术组件语义分析,以框架语义学为理论基础,构建用于技术关系抽取的专利动词语义框架库。提出基于自然语言理解的技术方案信息抽取过程,研究浅层句法分析和语义分析的关键技术,并以美国专利为例进行说明,结果表明该方法可自动获取结构化专利技术方案信息,有助于专利在概念设计中的深入应用。     

基于实例库的机械产品协同设计知识推送研究

知识推送是提高机械产品协同设计中知识获取效率的重要方式。通过分析机械产品协同设计中的知识内容及知识特点,研究了面向知识推送的机械产品协同设计知识库的构建;提出了一种基于实例库的知识推送方法,其推送思路是以设计实例检索触发,通过产品实例与其他知识的映射进行知识的推送;提出了机械产品协同设计知识推送的体系结构,并分析了其层次结构;研究了知识推送的流程及实现过程。     

机械设计的网络计算和知识化实现技术研究

绘图和设计计算分析是机电产品设计的两项主要工作。CAD为其提供了强大的绘图和造型工具;机械设计的网络计算技术为工程师的产品创新提供了实时计算、图形化分析和知识供应的强大技术支持,是一项具有理论意义和实用价值的开拓性研发工作。     

产品创新能力观与西部企业发展

基于对产品创新能力的认识，构造产品创新过程市场活动、技术活动和组织活动的相互协调机制，探讨知识积累和共享的产品创新基础，以引导西部企业进行市场创新、知识创新和人才创新，获取持续的竞争优势。     

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。     

企业获得原创性产品设计方案的研究

由于机械行业的企业设计人员缺少广义物理效应知识,该行业外技术人员的设计思想又难以被吸收,导致了企业产品设计创新级别不高。为了提高产品设计的创新级别,企业设计人员一方面可以扩大现有的知识源,另一方面,通过一些方法方便地对现有知识的提取,详细总结了这些方法。若企业设计人员掌握了这些方法,对企业获得更多的原始性产品设计方案一定有帮助。     

产品自组织进化创新中的本体知识体系

知识的组织和表达是产品创新开发领域中研究的热点问题.论述产品创新的自组织进化设计原理和方法.分析设计本体的概念,建立产品创新开发的本体知识体系.通过设计本体的实例化,实现本体知识共享和重用,支持产品的自组织进化创新.在基于知识的工程环境下,构建产品自组织进化创新知识库系统,实现断路器机构系统的创新开发.应用实例表明了产品创新开发知识本体表达与组织的有效性和实用性.     

支持产品平台创新的知识分类及其本体建模研究

产品平台创新和升级是实施大批量定制过程中保有和提升产品自主创新能力的瓶颈问题之一,对相关知识的组织、管理和应用在这一过程中起到不可替代的作用。首先分析了产品平台创新层次及其特点,给出了产品平台创新过程。分析了产品平台创新过程中的知识需求,并归纳了其知识分类体系。最后结合驱动桥领域,从本体类定义、属性定义和实例构建3个方面构建了知识本体模型。研究结果表明,该方法有效地支持了驱动桥产品平台创新知识分类管理,保障了创新过程。     

基于用户认知的产品外观创新设计知识模型

为了支持产品外观设计知识重用,提出了用于分解创新性产品外观案例的模型.根据用户认知产品经历美学印象、语意判断和符号联系三个阶段.将产品分为形式美学、使用方式和文化时尚三种外观创新类型.利用分类学原理和外观设计创新过程,建立三种外观创新类型对应设计知识框架模型,用于抽取和重用外观创新设计知识.该模型应用于建立产品创新案例库.帮助设计师搜索和应用以往成功案例,实现以用户为中心的产品开发.通过设计师使用该数据库.说明了它的有效性.     

基于TRIZ的机械产品突破性创新设想产生过程研究

为解决机械产品突破性创新设想产生的问题,将发明问题解决理论（TRIZ）应用于新产品开发的模糊前端阶段。在建立产品技术系统主功能物质-场模型的基础上,提出了机械产品突破性创新的方法;基于TRIZ全局理想化,对实现产品主功能的技术子系统进行了功能裁剪及可用资源分析,进而利用技术进化理论对实现产品主功能的技术子系统进行了技术预测,并应用计算机辅助创新软件（CAI）工具建立了机械产品突破性创新设想产生过程模型。中药滴丸机创新设想的产生验证了该方法的有效性。