支持機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計的功能知識聚類方法研究.pdf

1、概念設(shè)計是機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)周期中具有決定性意義的階段。研究者指出概念設(shè)計是計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)的重要任務(wù):概念設(shè)計對加工制造產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響，在概念設(shè)計階段所生成的方案會影響基本的產(chǎn)品形狀和材料選擇。在接下來的細(xì)節(jié)設(shè)計階段，任何針對概念設(shè)計所產(chǎn)生缺陷的修改或者妥協(xié)都變得極為困難甚至是不可能的。很多加工工藝（如澆鑄、鑄造和車工）都間接的由概念設(shè)計階段所決定?？s短產(chǎn)品研發(fā)時間并能開發(fā)既滿足市場需求又具備創(chuàng)新性的產(chǎn)品成了企業(yè)制勝的關(guān)鍵。傳統(tǒng)

2、的基于實(shí)例的設(shè)計方法雖然能夠大幅度的提高概念設(shè)計的效率，但是由于在實(shí)例檢索和實(shí)例修改階段僅局限在本領(lǐng)域的實(shí)例模型中，因而對概念設(shè)計中的創(chuàng)新性需求缺乏有效支持。
　　本課題通過研究概念設(shè)計的特點(diǎn)，采用知識工程的相關(guān)技術(shù)，從剖析產(chǎn)品功能的角度，提出基于功能知識聚類的計算機(jī)輔助概念設(shè)計方法。本課題主要的研究成果有:
　　1.提出了概念設(shè)計中的功能知識模型建立方法。通過分析概念設(shè)計階段所能獲取的信息如設(shè)計需求、物理約束、設(shè)計經(jīng)驗(yàn)等，

3、提出了基于約束的功能知識模型（Constrained Functional Knowledge Model，CFKM）建模方法。該方法主要針對功能和結(jié)構(gòu)這兩類關(guān)鍵設(shè)計要素進(jìn)行知識表示，并將兩者的映射關(guān)系通過基于OWL的本體語言關(guān)聯(lián)起來，從而建立基于約束的功能結(jié)構(gòu)映射模型。
　　2.提出了約束功能知識模型的語義相似度聚類方法。建立了功能謂詞的標(biāo)準(zhǔn)語義模型，提出了語義相似度的概念和計算方法。開發(fā)了基于語義相似度的模糊邏輯語義聚類算法。

4、構(gòu)建了模糊語義計算模型來解決術(shù)語沖突問題。
　　3.提出了約束功能知識模型的結(jié)構(gòu)特征約束協(xié)同聚類(CollaborativeClustering)方法。研究了結(jié)構(gòu)特征約束的數(shù)據(jù)類型包括語義型、二進(jìn)制型、數(shù)值型和模糊型等。并對各種數(shù)據(jù)類型對應(yīng)的距離計算方法進(jìn)行了深入研究。提出了在多特征約束共同作用情況下的協(xié)同距離概念，通過定義協(xié)同因子來獲得多特征約束的協(xié)同距離。開發(fā)了基于協(xié)同相似度的結(jié)構(gòu)特征約束聚類算法，并用小樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。<

5、br>　　4.提出了基于結(jié)構(gòu)相容度分析的概念解空間約減策略。提出了通過結(jié)構(gòu)組合來生成初始概念解空間的方法。定義了基于全局約束的結(jié)構(gòu)相容度指數(shù)(Compatability Index)的概念，以此作為結(jié)構(gòu)相容度的定量分析指標(biāo)。采用模糊多目標(biāo)判定作為相容度定性分析指標(biāo)。通過綜合定性和定量分析的結(jié)果，對初始概念解空間進(jìn)行約減，從而得到可用概念解空間，最后進(jìn)一步得到以概念圖表示的設(shè)計解方案。
　　5.實(shí)例分析和系統(tǒng)應(yīng)用。開發(fā)了基于約束功能