基于共享智力模型的复杂产品协同创新平台研究

复杂产品的创新是一个知识融合型协同创新设计过程。本文从复杂产品协同创新设计的特点出发,在协同设计和创新设计理论和技术的基础上,引入认知科学的相关研究成果,提出了由复杂产品协同创新设计过程模型、设计思考过程模型和设计认知对象模型等三个部分构成的可进化共享智力模型,用于对协同创新过程以及创新过程中所使用的显性和隐性知识进行建模。并对支持显性知识融合的设计对象模型协同进化方法和支持隐性知识融合的设计思考过程协同建模方法进行了深入的讨论。最后提出了基于共享智力模型的运载火箭总体设计协同创新平台的体系结构。     

基于本体驱动的产品创新方法研究与实现

针对断路器机构系统运行规律,提出基于知识驱动的产品自组织进化创新方法.分析支持产品创新开发的本体知识构成,阐述由产品基元进行自组织进化创新的原理.研究自组织进化创新的环境,实现创新设计对象在自组织进化机制的驱动下自动建立.研制基于基元自组织进化的产品创新设计系统,并通过断路器机构系统开发给予验证.应用结果表明,原型系统具有很高的实用价值,实现了知识驱动自动化.     

开源设计社区中成员结构对知识协作网络进化的影响

为探索开源设计社区中不同成员构成对知识协作网络进化的影响,建立了开源设计社区知识协作网络进化过程模型,刻画了主体—任务知识匹配机制、协作伙伴选择机制、知识溢出机制和知识增长机制。使用多主体建模及仿真方法实现了开源设计知识协作网络进化过程的仿真。设计了一系列仿真实验,研究了不同数量比例的成员结构对知识协作网络进化的影响。实验结果表明,增加精英主体的比例能够显著提高项目的成长速度,但随着精英主体的增加,精英主体带来的项目成长速度与知识增长效应逐渐衰弱。基于仿真结果提出了开源设计社区的管理建议。     

基于知识引导遗传算法的挖掘机动臂结构优化新方法

现有遗传算法难以充分利用知识引导复杂的搜索寻优,无法有效求解挖掘机动臂结构优化问题。为提高动臂结构优化的求解效率与质量,提出一种基于知识的实数编码新型遗传算法。构建知识进化与遗传算法相集成的双重进化机制,实现优化过程浅层与深层隐性知识的挖掘、处理和利用,引导遗传算法的搜索寻优。所构建的双重进化机制通过知识利用算子实现知识进化与群体进化的有效结合,提高知识与遗传算子的可配置性。提出挖掘机动臂结构优化设计领域文化与优化过程知识集成引导的新型选择算子、交叉算子和变异算子,并以中型液压挖掘机动臂结构优化为例,通过八种知识引入程度不同的遗传算法进行对比验证。优化结果表明,将知识引入遗传算子,充分利用知识引导优化搜索可明显提高遗传算法的进化效率和搜索能力。所提出的基于知识引导的新型遗传算法将多层次知识进化与数值优化相结合,可为有效求解复杂工程优化问题提供新方法。     

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。     

面向可拓知识集成的创新设计系统研究

在分析现有概念设计系统的基础之上，提出了面向可拓知识集成的创新设计系统框架，详细分析了系统的主要模块可拓知识表示模块、遗传方案求解模块、方案评价模块及其中所用到的关键技术。最后针对正在开发的减速器创新设计系统，说明了系统知识库数据库的建立方法、原则等，以及进化算法中染色体编码和适应值度函数的建立方法。以此验证所提系统结构的可行性与有效性。     

基于知识的飞机型架靶标智能设计技术

提出了基于知识的靶标智能设计技术，对靶标设计知识进行了分类表达，通过知识推理和集成规划了靶标智能设计的整体流程，并在CATIA平台上开发了飞机靶标智能设计系统，实现了靶标建模的智能化设计。     

团队知识学习的网络建模及分析

知识的流动与共享本质上是知识的交流、学习与转化的过程。这个过程形成了一个人际关系网络。在对此过程建立网络模型的基础上，设计了知识增长机制，并对知识差异、知识存量、知识突现和知识遗忘等现象进行了量化，对团队知识学习过程的知识增长特征进行了研究。     

工程创新的设计知识体系构建与传递路径研究

文中研究了工程创新的设计知识体系构建与传递路径。首先介绍了工程创新理念及核心特征，然后探讨了工程创新与设计知识体系的协同，提出其重要价值包括创新驱动与产业升级促进、跨学科融合与协同创新、多元化复合人才打造与市场需求对接、可持续发展与社会问题解决等，然后阐述了工程创新的设计知识体系构建，提出技术与创新、管理与战略、跨学科协作、可持续性等关键维度，最后探讨了工程创新引领的设计知识传递，包括注重综合素质提升、结合实际应用场景、重视创新创业培育等特色举措。在此基础上提出了工程创新导向下的设计知识传递路径，包括提升跨学科合作水平、侧重创新训练、加强实践项目导向、多元化知识传递方式等。研究表明，工程创新的设计知识体系构建与传递路径对促进工程设计和创新能力的协同发展具有重要意义。     

面向汽车配件创新设计的知识管理系统

针对某企业集团的汽车配件创新设计需求，选择了面向知识集成的知识管理系统．提出了某企业集团的汽车配件创新设计系统的框架，分析了知识管理系统的作用；介绍了面向汽车配件创新设计的知识管理系统的设计思想、主要过程、主要特点和系统原型等。     

由产品设计知识生成故障诊断与维护知识的方法

提出了利用产品设计阶段知识生成产品诊断与维护知识的思想,阐述了利用产品设计知识生成产品的诊断与维护知识的意义。在基于PDM等工具的能涵盖产品诊断与维护等需求全生命周期的新数据模型、由设计知识获取诊断与维护知识的方法、从产品结构树生成产品故障树的方法等三个方面进行初步研究。最后,以列车自动门为例进行分析。     

基于知识的热流道系统结构设计

分析了注塑模热流道设计现状,以知识单元和结构单元表达概念信息,建立知识库;基于知识驱动对多腔模热流道结构进行设计;对设计结果进行模拟分析和优化;实现了基于知识传递的多腔注塑模热流道系统结构设计.     

基于数据库技术的机床设计知识库系统的开发

为了解决机床设计中存在的知识复杂、知识量巨大和管理困难的问题,基于数据库技术开发了机床设计知识库系统以帮助机床设计人员更好更快地完成机床的设计,成功实现了对机床设计知识的添加、查询、修改、删除和检查等功能。将系统结构设计成三层:基础数据库和接口层、功能层及应用层,详细进行了系统的功能模块设计,并分析了系统实现的需求分析与功能抽象、数据库设计、系统对图形对象的处理和知识管理等关键技术,最后给出了应用实例。     

基于本体的飞机工装设计知识表示方法

首先分析工装设计知识,抽取出主要的概念、概念之间的关系和属性信息,建立了包含设计对象、设计流程、设计人员和设计知识的工装设计本体;然后利用Protégé软件构建了平尾前梁装配型架的设计本体实例,并用OWL语言进行了本体表示;最后开发了工装设计知识管理原型系统,在国内某大型航空制造企业得到了示范应用。     

分布式环境下基于网络资源的知识获取

分析了网络资源的现状,提出"一个门户、多个网站、整合网络资源"的构想。研究了分布式资源环境下基于网络资源的设计知识获取方法及关键技术,将现代设计网站原有的注册资源单元和独立运行的行业网站进行整合集成。提出了网络资源整合平台的框架结构,最后给出应用实例。该研究为网络环境下各种资源单元的集成整合提供参考,促进设计知识在资源单元以及设计实体之间的顺利流动。     

演化设计方法及其应用

演化设计是近10年兴起的方兴未艾的重要的设计方法。综述了演化设计的现状和进展,侧重介绍其在结构优化、方案设计、人工生命设计中的应用及所用的方法。重点介绍和分析Lipson和Pollack的机器人全自动化演化设计方法,讨论其给予的启示和待研究问题。同时介绍人机结合演化设计方法及其人机交互界面,内含给出的一种人机结合演化设计方法及其在卫星舱布局方案设计中的应用。最后讨论了演化设计方法的发展趋势。     

Hybrid evolutionary optimal MEMS design

A hybrid evolutionary design synthesis and optimization process for microelectromechanical systems (MEMS) devices has been developed. The process integrates a MEMS design component library with multiple simulation modules and two levels of design optimization: global multi-objective genetic algorithms (MOGA) and local gradient-based refinement. During the hybrid evolutionary design process, MOGA randomly searches the design space and approaches the desirable design solutions using probabilistic transition rules, and gradient-based local optimization refines promising design candidates with computational efficiency. To efficiently apply hybrid evolutionary optimization techniques on MEMS designs, a hierarchical tree-structured component-based genotype representation has been developed, which incorporates specific engineering knowledge into the design synthesis and optimization process. The MEMS design component library serves as a source of practical and efficient genotypes for the evolutionary process, with each component associated with its instructions and restrictions on genetic operations. The component-based genotype incorporated with engineering knowledge constrains evolutionary searching in appropriate and promising regions of the search space, allowing a deeper search in a given amount of time. Hybrid evolutionary MEMS design synthesis and optimization are demonstrated with surface-micromachined resonator and accelerometer designs.     

基于知识的CAD研究现状及进展

简要说明了基于知识的设计发展现状,详细阐述了该领域的主要关键技术及存在的问题,指出了基于知识的设计研究发展的若干趋势。     

进化设计及其相关技术研究

进化设计是产品设计领域里一种新的且愈来愈被广泛应用的设计方法。文章介绍了进化设计的基本原理和现状,并在此基础上研究了其若干关键技术,包括进化算法、基因模型、进化路线规划及适应度评估等,同时讨论了其待研究问题以及新技术的应用。进化设计是一门综合多学科知识,具有广阔发展前景的产品设计方法,文章最后提出了进化设计方法的展望和今后的发展趋势。     

基于特征语言的可重构设计支持系统研究

针对大规模定制背景下的变型设计提出了基于特征语言建立产品族虚拟结构的方法，并介绍了变型设计中基于知识的需求分析和约束机制，对特征语言的运行过程和具体产品实例的生成方法也进行了相应的说明。最后以电梯轿厢设计为例实现了系统原型。