基于设计知识与用户知识的网络化数控机床造型设计与人性化界面技术及应用

“基于设计知识与用户知识的数控机床造型设计与人性化界面技术及应用”由湖南大学承担的“十五”科技攻关课题，建立了基于设计知识与用户知识，集成机床概念设计、造型设计及人性化界面等相关技术，形成的相关关键技术包括基于认知和实验的设计知识与用户知识研究技术、设计知识表达技术、人性化设计知识的建模和表达技术以及基于案例学习的辅助机床工业设计技术。     

网络协同数控机床工业设计系统中的知识获取与应用研究

提出了基于知识的网络协同数控机床工业设计系统的概念,并对其中的知识和知识主体进行了研究,提出了协同机床工业设计过程的知识应用和转化模型。借助口语分析等针对设计过程的认知试验研究方法,在一个由工业设计师和机床工程师双方合作参与的典型数控机床外观造型设计试验的基础上,对机床工程师的设计思维、设计程序和所需知识体系等进行了分析,讨论了知识的内容、来源和表现形式等问题。在此基础上初步建立了数控机床工业设计知识的获取和表达体系,研究开发了一种新的设计知识应用形式——侧面轮廓草图器表达技术,并在实际设计中初步应用。     

产品敏捷工业设计过程创意知识获取方法

为应对企业对产品敏捷开发的需求,在分析敏捷工业设计特征基础上,提出了多迭代产品敏捷工业设计流程,通过多次迭代逼近用户需求。结合创意过程的知识获取流程,构建了创意知识信息元,并对其进行结构化表征。通过创建创意知识匹配模板,设计了创意知识匹配算法,以控制创意过程的迭代次数。以无线移动上网终端概念设计过程的创意知识获取为例,验证了方法的有效性。     

基于知识流的产品创意知识获取方法

为全面获取工业设计过程中的创意知识,提出一种将设计阶段与知识流节点匹配进行知识管理的方法。通过比较创意知识与工程领域设计知识之间的差异,探讨了工业设计领域的创意知识特殊范畴,将其知识空间划分为静态和动态两种,并进行创意知识建模。根据新产品开发成员协同创新的过程,提出了新产品开发过程多粒度模型,据此建立了创意知识流,将设计阶段与知识节点匹配。基于节点知识本体来识别创意知识源,通过分裂、合并、派生、插入、修剪等节点操作,以及标示节点之间的条件、排斥和协同关系,对设计案例的动态信息进行捕捉和转化。以灯具新产品开发中的创意知识获取为例,验证了该方法的有效性。     

个性化主动设计知识服务系统研究

提出了一个面向虚拟产品开发的个性化主动设计知识服务系统的体系结构，分析了常用的知识表示方法，给出了面向对象的产品和设计过程的集成表示，在传统的用户模型和设计过程模型基础上，建立了广义设计用模型，比较了键盘和鼠标事件捕获，宏记录文件扫描，以及应用软件的事件通知三种行为捕获方法，说明了将宏记录方法用于设计用户行为捕获的合理性。     

面向产品创新设计的个性化知识推送研究

为了有效辅助设计者进行产品创新设计,实现知识共享与重用,提出一种基于用户模型,面向产品创新设计的个性化知识推送模型,在该模型中知识推送机制为:首先由设计任务促发知识推送规则,为其匹配设计知识,生成预推送知识集,知识推送规则为利用粗糙集理论从使用日志中进行抽取;然后利用本体技术构建用户模型,获取用户知识需求,对预推送知识集进行过滤和排序,实现满足设计任务和设计者知识需求的个性化知识推送。以重载铁路扣件改进为示例,表明了该模型的有效性。     

基于多层次用户需求的设计方法知识推送策略研究

产品的用户需求具有多层次性,为满足设计人员针对不同层次用户需求获取不同设计方法知识,以提高设计效率,提出一种多层次用户需求与设计方法知识的匹配方法.首先,针对产品的性能、交互和外观3个层次用户需求运用不同的方法进行挖掘与分析,构建多层次的Kano模型将每个层次用户需求进行结构化分类,并且确定各个需求单元在所属结构中的权重;然后,分析用户需求-设计人员-设计方法之间的映射关系,构建基于需求结构属性和层次属性的设计方法分类模型,实现向设计人员匹配恰当的用户需求和设计方法知识;最后,以篮球背包设计为例验证该匹配方法的可行性.     

基于多层次用户需求的设计方法知识推送策略研究

产品的用户需求具有多层次性,为满足设计人员针对不同层次用户需求获取不同设计方法知识,以提高设计效率,提出一种多层次用户需求与设计方法知识的匹配方法.首先,针对产品的性能、交互和外观3个层次用户需求运用不同的方法进行挖掘与分析,构建多层次的Kano模型将每个层次用户需求进行结构化分类,并且确定各个需求单元在所属结构中的权重;然后,分析用户需求-设计人员-设计方法之间的映射关系,构建基于需求结构属性和层次属性的设计方法分类模型,实现向设计人员匹配恰当的用户需求和设计方法知识;最后,以篮球背包设计为例验证该匹配方法的可行性.     

基于设计意图建模的知识推送技术

为提高获取机械设计相关知识的效率并保证知识的有效性,提出了一种基于机械设计意图建模的知识主动推送服务方法。为设计任务建立了形式化的包含目标功能、约束条件和用户兴趣领域的设计意图模型,并根据机械概念设计阶段的各类相关知识的特点对其进行了规范化的组织管理,基于设计意图模型和设计知识库给出了系统的知识推送机制和通过功能—行为—结构映射进行知识匹配求解的方法。开发了机械概念设计知识服务系统的原型系统,并以液压式活塞泵为例验证了系统的有效性。     

基于病毒吸附机制的制造知识与设计需求匹配研究

为提高设计人员在设计过程中获取所需制造知识的效率,提出将病毒吸附原理映射至制造知识与设计需求匹配过程中。建立了制造知识的仿病毒模型和设计需求的仿宿主细胞模型,并将基于向量空间模型的TF-IDF算法应用于知识匹配过程,通过应用实例,输出达到匹配阈值的知识供设计人员使用,验证了所提模型及算法的有效性。     

产品色彩设计中的知识组织与应用

应用智能设计、色彩设计理论，在分析色彩设计过程中设计知识构成的基础上，提出了将设计通用知识和特例知识结合用于色彩设计系统的一种方法，讨论了实现这样系统要解决的知识组织、知识搜索和实例修改等问题；提出了一种根据领域通用知识进行色彩设计过程控制的方法。在机床造型设计系统中的色彩设计分系统的应用取得了初步的成果。     

面向产品概念设计的知识网络模型

产品的概念设计对其最终设计结果具有重要的影响。提出了支持产品概念设计的知识网络模型,通过该模型将显性知识进行组织,以支持产品需求转换为产品功能,进而转换为产品结构的概念设计过程,并根据模型对产品参数间的隐性联系进行挖掘,使其转换为显性知识以支持重用。通过对某工业汽轮机转子通流部分设计过程的知识网络应用过程给出实例论证。     

数控机床设计知识库系统知识获取、表示及推理研究

依据数控机床设计知识类型复杂、知识量巨大的特点,运用自然语言理解技术与CBR技术结合建立知识获取模型,采用面向对象技术和带有阈值限制的产生式规则混合知识表示方法实现了案例库和规则库的知识表示,运用基于实例的推理(case-based reasoning,CBR)和基于规则的推理(rule-based reasoning,RBR)相结合实现了知识推理,构建了数控机床设计知识库系统.     

基于本体的概念设计知识管理系统框架研究

结合本体理论，提出了基于模糊区间的本体描述逻辑理论。建立了概念设计知识的分类及表达体系，提出了基于本体的概念设计知识管理系统框架，深入研究其中的基于本体的知识建模、基于相似度的知识检索等关键技术。将研究成果应用于工程机械知识管理系统中，验证了该成果的实用性和有效性。     

基于知识转化的产品设计方法研究

为了解决目前产品设计中设计周期长及设计知识重用难的问题,文中分析了该领域信息转化的过程,并将知识工程运用到设计领域,建立基于物元的实例知识库,提出了基于实例推理知识转化的工业产品造型设计创新方法。在确立检索机制的基础上,通过修改检索出的实例,实现了产品造型方案设计。经验证,该方法能有效缩短产品设计周期,并能通过计算机辅助设计软件快速实现设计知识的重用。     

面向协同的产品设计知识推送研究

知识推送是提高产品协同设计中知识获取效率的重要方式。通过分析现有设计知识推送研究的不足,运用知识模块集来描述设计过程知识需求模型,提出设计过程知识需求模型的更新方法,设计了一种面向协同的产品设计知识推送模型,其推送思路是:当设计人员接受设计任务时,对设计过程知识需求模型中的知识模块集进行基于概念语义扩展的设计知识检索,然后根据设计人员的知识水平过滤预推送的知识,最终将知识推送给设计人员,从而达到在产品设计过程中主动地为设计人员提供个性化知识服务的目的。     

分布式资源环境中设计知识与知识服务多维分类体系与建模

针对分布式资源环境这一新型设计环境下设计知识存在模式的变化、设计知识异构复杂性与广泛性所造成的已有设计知识分类体系的局限性,在严格区分并明确定义分布式资源环境下知识、知识服务、知识资源重要概念及其内涵基础上,从以知识为基础和以新知识获取为中心这两种本质规律完全不同的视角出发,分别建立了考虑知识及知识服务两种不同属性的多维设计知识分类体系及其描述机制,并提出了一种设计知识开放式分类架构模型。这一新型多维分类体系能够更好地支持实际设计工作中知识的重用与获取,符合现代设计的本质规律与时代特征。文中关于设计知识及其知识服务多维分类体系与建模的研究,可以为全生命周期设计中知识重用与知识获取提供理论支持,以促进产品设计竞争力。     

实用工业产品设计

随着制造业与计算机技术的发展,工业产品设计方法有了很大的进步,传统的平面设计有明显的局限性,三维设计软件得到了大量的推广与应用,设计人员应至少熟练掌握一种大型三维软件的使用方法和技巧。本文以设计数控插针机为例,在机器外形与工程结构方面,介绍了通过灵活应用三维软件来提高设计效率,并快速、正确地完成工业产品设计,同时也介绍了具有实用性的软件在工业产品设计中的主要应用以及相关知识对设计人员的重要性。     

基于案例的产品设计知识管理系统

为了有效的对设计知识进行组织和管理,直观的展现设计过程中各个阶段的设计知识,本文构建了基于案例的产品设计知识管理系统。文中首先根据产品设计知识的内容和特点,从知识管理的角度,明确了原始设计信息、设计知识与设计方案的循环流程。接着分析了案例在设计过程中的作用并采用结构化分类方法对案例的各项属性进行了细致分类。在此基础上,在Wamp环境下,采用PHP编程语言、MySQL数据库等手段构建了基于案例的产品设计知识管理系统。最后,以MP3产品设计为例验证了系统的可行性和实用性。