基于多色集合理论的概念设计建模和推理技术研究

对产品信息建模和推理技术的形式化方法进行了研究。将机械产品中存在的约束关系分为3类4种，在功能方法树中以边的形式进行了表示，建立了包含约束信息的功能方法树模型，在此基础上，利用多色集合理论的元素、统一颜色、个人颜色等概念以及多色图，建立了产品概念设计形式化结构模型；从功能分解和约束条件两方面进行了数学形式的描述、推理，给出了实现产品概念设计形式化推理的计算机算法流程；以隔振系统的概念设计为例，应用和验证了以上理论和方法。研究表明，基于多色集合理论建立的机械产品概念设计模型易于形式化描述和推理，方便计算机编程。     

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。     

基于功能流的产品族概念设计过程研究

通过分析产品族设计过程存在的不足,结合产品设计过程的特性,提出了产品族设计过程中功能流的概念,并建立了基于功能流的产品族设计集成框架。该框架将需求获取、概念设计过程和详细设计过程以功能流为纽带统一起来。重点阐述了概念设计阶段用户需求功能的获取和设计功能之间的转化及功能结构模型的建立。最后以多功能台式机器人概念设计过程为实例验证了上述理论的可行性。     

基于工艺动作过程的机械产品概念设计研究

实现机械产品的功能是靠工艺动作来完成的,机械产品概念设计上归结为工艺动作过程的构思和分解。文章讨论了工艺动作过程和执行机构,对机械产品工作原理和工艺动作过程进行了分析,给出了基于工艺动作过程的机械产品概念设计的过程模型,提供了机械产品概念设计实用化的有效途径,为开发智能化的计算机辅助概念设计系统奠定了理论基础和方法指导。     

技术进化驱动的产品概念设计宏观过程模型

提出发明问题解决理论中的技术进化模式、进化路线与其它用户需求分析方法一起构成确定3类用户需求的基本方法；质量功能布置及公理性设计均可用于确定产品设计中的冲突；发明问题解决理论提供了解决冲突的发明原理及分离原理。将这些方法集成形成新的技术进化驱动的产品概念设计宏观过程模型。并通过一工程实例说明其应用过程。     

应用多色集合理论完成加工中心的概念设计

提出基于多色集合理论的机械产品概念设计的推理算法。多色集合中元素及集合本身可通过统一颜色、个人颜色来描述,用它们也能很好地描述功能方法树中层与层之间的关系,因而用多色集合理论可以作为功能分解和方案求解的推理基础,实现机械产品的概念设计。多色集合理论方法也可方便地用于计算机编程。以钻铣镗类加工中心为对象进行了方案设计,得出了满足需求的方案集。     

基于多色集合理论的夹具概念设计研究

采用多色集合理论建立了夹具概念设计模型。通过对夹具设计模型的装配关系及各元素基本作用的分析，得到夹具概念设计的元素关联图，并生成多色图。利用夹具概念设计多色图和多色集合的算法，找出满足约束奈件的所有路径和可能的设计方案。与其他方法相比，采用基于多色集合理论的夹具设计方法便于计算机表示、操作及计算机编程。     

基于功能构件的机械产品概念设计过程建模方法

概念设计是设计具有竞争力产品的关键,而功能设计则是概念设计的基础,同时也是集成设计对象建模与设计过程建模的关键。本文给出功能及与其相关的一些重要概念,在此基础上提出了功能构件的概念及计算机实现方法,从而使CAD系统从底层支持概念设计过程;其次,本文提出了－1活动度杆组的概念,以支持概念设计推理过程;最后提出基于功能构件的机械产品概念设计过程的建模方法及应用实例。     

进化式产品概念设计需求分析建模研究

通过识别已有产品设计的功能需求模式来映射历史数据和抽取专家经验和知识 ,从而在新产品设计中根据功能模块 ,通过对以往产品设计的修改和进化进行产品需求分析。     

产品概念设计过程的研究

在分析产品设计及其过程的基础上,利用集合与映射的理论与方法,依次提出了产品设计过程和产品概念设计过程的模型,并详细定义了后者的分解与综合的流程。结合实例给出了产品概念设计过程及其推理决策模型,为产品设计过程的模型化、规律化及其计算机软件支持工具的开发提供了有益的探索     

基于产品基因的概念设计

提出了一种基于特征的、通用的功能表达模型。通过对生物基因工程与产品原理方案设计的系统类比,引出产品原理方案设计中的信息遗传基础“产品基因”的概念,提出了“产品基因”的“转录”、“翻译”、“复制”以及“逆转录”机理,揭示了产品基因在功能设计与原理方案设计之间的桥梁作用。建立了基于产品基因遗传和重组的概念设计框架,并以一种新型硬币分离装置的原理方案设计为例进行验证。结果表明,该框架显然有助于产品概念设计阶段的原理创新。     

基于域结构模板的机械产品概念设计方案生成

在公理化设计（Axiomatic design）理论的基础上,研究了机械产品要领设计方案生成的几个关键技术。讨论了要领设计的顾客需求驱动问题,提出了一种解决策略;针对公理化设计理论的不足,提出了域结构模板的概念,对公理化设计进行了扩展,并在此基础上构造了概念空间和概念推理网络;通过约束推理从概念推理网络中提取出有效概念空间,并给出了有效概念空间的分解算法;基于概念图（Conceptual graphs）分析了方案中设计实体之间的功能联系。以高速链式平缝机为例对所述概念设计方案生成方法进行了验证。     

基于功能推理机制研究复杂机械产品的概念设计

提出了系统功能分层策略和组件建库与调用机理,采用重新定义问题和部分解的方法,从系统功能定义入手,将最初问题分解成按照功能定义的部分问题,以此形成的空间与组件解空间进行耦合,寻找满足功能需求的最初问题解。在布料系统的概念设计上用此机制验证了设计过程的自动性和方法的有效性。     

基于功能分解的机械产品概念设计

工程设计问题常采用功能分解,功能分解的核心是采用了功率键合图,通过分析工程系统功能关系确立待设计系统物理参数;根据系统中能量传递建立系统转换模型,并将该模型转化为功能参数转换矩阵,通过附加约束推理出功能方法树;建立系统匹配元件库,给出评估因素,确定匹配关系,并结合专用塑料盒封切机传动系统设计讨论软件自动生成功能方法树,产生多个设计方案及方案评估的关键技术。     

AUTOMATIC APPROACH TO PRODUCT CONCEPTUAL DESIGN BASED ON CONSTRAINT NETWORK

Product design is considered as the constraint satisfaction problem (CSP), and a new design approach basedon constraint network is proposed and applied to make design automatic partially. By means of constraint extraction, constraint network construction and operation, constraint chains are acquired, and then the conceptual design scheme can be got by decoding the information stored in the design constraint chains, which provides a novelty method for mechanical product design automation. Shearing mechanism of shearing machine has been designed by this way.     

基于改进Freeman-Newell模型的机械产品概念设计过程研究

在引入行为信息的基础上,对Freeman－Newell模型进行了改进,建立了基于功能和行为的载体认知模型,描述了设计过程中单元求解过程;基于该载体认知模型构造了概念设计过程模型－概念空间;采用布尔矢量/矩阵对概念空间中设计元素之间的关系进行了描述,使之便于计算机的表达和操作,在此基础上,给出了概念设计过程的形式化描述。最后以工业平缝机为例对所述模型和方法进行了说明。     

基于集合理论的机构自动化选型系统

将机构自动化选型系统分为问题空间和解空间两大部分,建立了基于集合理论的人机结合式机构自动化选型模式。从问题空间到解空间,对运动特性和功能质量采用不同的映射方式,即：由计算机精确推理,选择满足运动功能要求的机构,形成新解空间Ω'J;由人类根据Ω'J中机构的功能质量选择符合功能质量要求的可行机构和最优机构。解决了机构选型要求规范化描述和机构信息规范化表达的难点。根据提出的原理,较好地实现了机构选型的自动化。     

CONCEPTUAL MECHANICAL DESIGN METHOD BASED ON QUALITATIVE SIMULATION

A model for conceptual design of mechanical devices is studied based on qualitative simulation. In this model, the desired functions are expressed by state-transit-diagrams(ST-diagrams) and design space is represented by qualitative-state-curves(QS-curves). The first design idea, called seeds idea, is proposed by the designer and then is abstracted into QS-curves. The qualitative simulation is implemented based on the QS-curves. By changing the motion of acting parts, the connection of parts and the motion of driving part, new design ideas are generated. With this model, a series of new design ideas derived from the seeds idea can be achieved.     

基于基因表达的产品结构的多目标优化概念设计

针对概念设计中对应功能的结构选择的多样性,利用组合优化思想进行了定量求解。根据产品功能与结构、结构与结构之间的相互关系,定义产品的相关矩阵,建立产品结构概念设计的多目标优化数学模型。对产品的功能、行为和结构等各种设计因素,给出了统一的设计因素基因表达的定义。对最优保存简单遗传算法进行改进,给出选择最优结构的数学计算过程。实例分析表明采用这种方法能够实现最优结构选择的自动化设计,并且这种改进的遗传算法能够获得很好的在线性能与离线性能。