科学效应及其知识表示与推理方法研究

科学效应是产品创新设计过程中的一种重要知识类型。建立科学效应知识模型,并实现知识推理,有助于功能的求解过程。Prolog是一种基于谓词逻辑的人工智能语言,广泛应用于专家系统的构建。采用一阶谓词的形式,以Prolog语言为载体,实现了科学效应知识的表示与推理过程,构建科学效应知识库系统。通过棉花采摘工具的功能分析与方案设计过程,验证了基于Prolog的科学效应知识模型的有效性。     

云制造环境下基于本体的加工资源发现

为解决云制造环境下的加工资源发现问题,研究了加工任务和加工资源的信息模型及建模方法,建立了基于本体的加工资源发现机制,从功能结构、属性约束和服务状态三个方面定义了资源匹配规则并使用描述逻辑进行了表达.构建了由资源层、代理层、知识层和用户层组成的资源发现框架,通过对信息模型与匹配规则的集成,实现了基于知识推理的资源自动发现.以齿轮加工为例,对加工资源发现过程进行了描述.     

基于实例推理的机构协同创新设计模型研究

机构设计是最富有创新性的设计过程。结合实例推理技术、计算机网络协同技术及机构创新原理．提出了基于实例推理的机构协同创新设计的模型，介绍了该模型的总体构成，并对其关键技术：基于实例推理技术、方案评价体系和数据处理技术及机构运动模拟技术做了说明。对实现机构的创新设计提出了一个新的思路。     

基于问题的模糊推理方法在造型设计中的应用

基于问题的模糊推理系统（IBFRS）提供一个自然框架纪录思考过程中的推理信息，将系统应用于工业造型设计的信息管理、加强造型设计的知识表达、分析推理和审察决策，并且使设计推理和论证过程通过模糊逻辑方法定量化，为计算机辅助设计和推理提供实现依据。     

设计决策支持的制造质量信息模型

针对制造质量控制过程中与设计决策相关度较高的质量信息研究不足的现状，本文在深八分析了产品与工艺设计决策需求的质量信息基础上，建立设计决策支持的制造质量信息需求模型；并在此基础上，提出基于STEP标准的制造质量信息三层表示框架，即应用层、逻辑层、物理层；最后，从应用层上，建立基于IDEFO的设计决策支持的制造质量信息功能模型。     

面向知识的空间机构创新设计过程模型

为了满足空间机构在概念设计阶段越来越高的设计要求,需要对其进行创新设计,提出了一种面向知识的空间机构创新设计过程模型。针对空间机构设计过程中所需知识离散性、模糊性的特点进行了研究,构建了本体库系统模型,在此基础上分析了在机构设计阶段知识的组织、应用过程,提出了知识和创新方法策略的运行机制,并搭建了知识层、方法层和设计过程之间的逻辑结构。最后,以一发明专利实例验证了该模型可引导设计人员应用创新设计方法及多学科知识完成空间机构的创新设计。     

基于TRIZ的创新设计推理辩证模型

论证了TRIZ在新发明中的应用，同时也论述了TRIZ如何通过推理方法来建立创新推动力。在解决几乎任何的创新问题时，综合应用TRIZ的各种工具可以快速产生可行性的解决方案。以快速行驶的车辆与路灯杆之间的碰撞问题为例，提出基于TRIZ的创新设计推理辩证模型，并验证利用该模型进行创新设计是非常容易的。     

基于混合智能的产品设计方法及系统研究

提出发散与收敛交替的创新设计思维模型,分析基于实例的推理、遗传算法的不足并指出其深层原因是它们只能实现创新思维模型中的单一阶段。然后提出一种有向相似性联想模拟算法以实现部件间的产品需求相似度计算,用基于实例推理、有向相似性计算与遗传算法模拟一个完整的创新思维模型。最后提出相应的产品设计系统,并用之进行实验验证该混合智能算法的优越性。     

产品创新设计平台PCD框架

根据创新计算的旋转动力学理论,提出了产品创新设计平台PCD框架,包括理论基础、平台结构、数学模型和创新推理框架,集成了创造性联想算法、创造算法和发明创造技法的自动化实现。平台结构是开放的、增量式的,需要时很容易扩展。     

基于联合学习的概念设计知识抽取与图谱构建

为提高产品概念设计过程中设计知识获取效率，解决设计知识碎片化、推理性差、可视化程度不高等问题，提出了基于联合学习的设计知识抽取与图谱构建方法。首先，根据设计知识需求和产品概念设计流程，构建了面向产品概念设计的设计知识图谱框架，然后，分析了设计知识提取过程中实体关系重叠问题，建立了基于联合学习的设计知识抽取模型，该模型通过ELECTRA算法进行语义编码，利用联合学习方法将实体关系抽取转换为各关系上两实体映射。通过真实设计数据和DuIE公共数据集对比实验表明，该模型知识抽取效果显著优于对比模型。最后，将该方法应用于文化创意产品设计知识图谱开发，为设计师提供关联化、可推理、可视化的设计知识，辅助进行产品概念设计。     

概念设计的功能结构求解Apriori算法

针对创新设计的要求,提出概念设计功能求解Apriori算法.分析概念设计中的功能求解映射.提出适应产品创新设计的概念设计求解映射模型.通过引入Apriori挖掘算法,完成设计功能向结构空间的映射.开发了概念设计自动求解映射系统,通过设计实例验证系统的可行性.     

创造性思维及计算机辅助产品创新设计研究

分析了创新思维、创新方法学的特点。根据产品设计的特点，结合信息技术和计算机技术的先进成果，建立直觉思维和逻辑思维相结合、心理学和工程技术相结合的计算机辅助创新设计模型，该模型包含了创新设计方法、产品设计知识库、基于语义搜索工具、概念设计环境和基于Internet的协同设计环境等主要模块。本研究将为工程技术领域新产品的创新开发提供相应的解决方法。     

产品族形态设计研究及系统构造

首先在分析了产品形态构成的基础上,建立了产品族形态变型的三层变型结构模型:配置层、空间布局层、型面变型层;其次构建了产品族形态变型平台,包括两个侧面:人机侧面、比例侧面;最后提出了产品族形态设计系统集成方案并构造了相应的软件系统。     

集成环境下创新产品进化设计技术研究

从创新性与重用性相结合的角度探索集成环境下创新产品设计概念和设计过程的发展规律,系统地提出了基于语义单元的创新产品进化设计理论和方法,深入地研究了产品运动进化设计、装配进化设计、结构进化设计和重用进化设计中的关键技术,并结合企业具体应用,将上述理论应用于实际产品开发中,取得了良好的效果。实例研究结果表明,该设计方法可使设计者更直观自然地在高层次的语义层上表达产品设计信息,实现了对计算机辅助创新设计的支持。     

融合认知心理学的产品创新设计方法研究

根据产品设计的特点,会聚了认知心理学、信息技术和设计理论,建立了产品创新设计的创造力定性模型;分析了产品创新设计创造力的关键属性、创造性思维模式和计算机支持工具,提出了提高产品创新设计创造力的方向和方法。根据认知过程,对设计问题进行定义和表征,并采用不同的策略进行创新设计,建立了系统化的人机交互创新设计方法。在此基础上,建立了一个初步的原型系统。     

创造性模板在机械产品设计中的应用

传统的产品设计过程是客户需求、功能需求、设计参数和过程变量之间的迭代映射过程.提出了一种新的基于创造性模板的机械产品改进设计方法.该方法在对机械产品自身包含的信息进行分析之后,建立了以内部信息和外部信息为基础的模板信息;应用创造性模板方法对模板信息进行处理,从而产生新的产品方案.     

基于QFD与创新问题分类求解策略的创新设计研究

根据产品设计的特点,提出了融合质量功能配置(Quality Function Deployment,QFD)与创新问题分类求解策略的产品创新设计流程;论述了应用QFD确定创新设计问题类型与选择创新求解策略的方法;在上述理论方法的基础上,初步完成了计算机辅助创新设计软件中QFD模块的开发;最后,通过具体实例的应用说明并验证了提出的方法.     

基于KBE的产品创新设计系统研究

经济全球化、信息化的发展使得产品创新设计的能力已成为决定企业乃至国家在全球化竞争中地位的首要因素。本文分析了产品创新开发过程和KBE环境下的产品创新开发策略 ,构建KBE环境下产品创新开发系统体系结构 ,提出KBE环境下的产品创新开发系统方案     

基于TRIZ/FUZZY的产品创新设计优化方法

分析创新设计理论目前的现状,任何一种设计理论已不能充分满足创新设计的需要。提出了一种基于TRIZ和Fuzzy优化的创新设计集成模型,然后给出了相应的算法。最后,通过实例说明了基于TRIZ／Fuzzy优化的产品创新设计集成方法的可行性。     

基于功能实例推理的敏捷夹具设计

为提高夹具设计的敏捷性,提出了一种基于夹具功能分解的实例推理方法。该方法根据元件的不同功能和装配特征,建立了一种基于层次的敏捷夹具设计模型。采用基于实例推理方法,通过对产品信息的相似性计算,获取有相似产品信息的夹具实例,再通过几何冲突裁决法和功能冲突裁决法来解决相似实例与实际要求之间的冲突,最后修改夹具实例以满足设计要求。以轴类工件为研究对象进行了应用验证,显示该设计方法可以使敏捷夹具很容易修改,实现重用。