专利数据辅助的新产品概念设计方案生成方法

在生成新产品概念设计方案的过程中,企业常缺乏辅助新产品功能描述、分解及创新的设计知识,且存在功能实现技术检索结果可用性不高、难以有效转化为概念设计方案技术特征的问题。为此,提出一种专利数据辅助的新产品概念设计方案生成方法。首先,使用文本相似度算法,检索国际专利分类表中与设计任务相关的分类号文本,辅助描述新产品的主功能。其次,引入C-K理论将下级分类号释义视为K空间中的元素,新产品子功能视为C空间中的元素,通过元素间转化辅助完成主功能分解。再次,结合专利技术成熟度分析和功能创新策略,确定新产品的功能创新方向,并依据共现分类号释义预测新产品的集成功能,辅助实现新产品的功能创新。接着,应用专利文献跨域特征分析模型,引入技术领域融合度的概念,量化专利技术的知识广度和流动性,辅助优选功能实现技术,并利用语义解析技术自动提取专利独立权利要求中的技术特征,辅助生成新产品概念设计方案。最后,将该方法应用于重型汽车底盘预装设备领域的新产品开发,证明了方法的有效性。     

基于公理设计的专利规避创新知识挖掘

为了挖掘深层专利知识,对专利文献权利要求书中的技术特征进行分析,以明确专利产品技术系统的各个元件;分析说明书的技术内容和实施方案,确定技术元件之间的相互作用关系,建立专利技术方案的功能模型,在功能模型的基础上构建专利产品的技术(结构)等级树,并根据公理设计"之字形"映射变换映射出专利产品的功能等级树,结合客户需求验证变换过程的准确性。用功能模型指导构建设计矩阵,以保证映射过程的合理性。通过需求域、功能域、结构域间的映射过程还原发明人的技术创新过程,挖掘专利的深层知识,为消化吸收该技术方案并在该方案技术的基础上进行规避设计提供了技术支持。以牛粪烘干机的相关专利分析为例进行专利概念设计知识的挖掘,验证了该方法的有效性。     

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。     

面向产品创新的计算机辅助概念设计系统的研究

将面向产品外形、布局、人机工程学的产品概念设计的研究提到一个新的高度.本文将产品几何特征拓广为涵盖几何特征、工程特征、语义特征等三大内容的产品组件特征,重组为总体特征、布局特征、形状特征和人机特征,以三元组、条件约束集、多值依赖图建立组件特征模型,进而,建立了基于组件特征模型的产品信息模型,并研究了基于组件特征模型的产品布局设计技术、面向概念设计的人机工程设计技术,开发了一套计算机辅助概念设计系统.最后,以吸尘器概念设计为例,对本文提出的理论、方法、技术和系统加以验证,完成对机电信息一体化产品概念设计的支持.     

人工心脏电磁轴承概念设计的知识基础

鉴于人工心脏中应用电磁轴承具有优势 ,并出现了多种多样的应用方案 ,为使方案或概念设计阶段就能应用仿真知识 ,本文在较大参数范围内研究并给出了径向和轴向电磁轴承的承载特性 ,从而为人工心脏用电磁轴承的概念设计提供了关键的知识基础。这些知识已被初步结构化 ,包括特征尺寸和次要尺寸间的经验处理等 ,应用实例表明本文所提供的知识简捷而有效     

基于语义关联的专利有害性能知识挖掘研究

为向产品设计过程提供更加丰富的知识来源,进一步获取专利深层信息,提出了基于语义关联的专利有害性能知识挖掘方法。首先,对产品有害性能进行定义和分类,据此对产品专利分布以及语义特点进行分析;其次,结合行业专利全文信息,引入word2vec算法构建文本向量空间,并利用余弦算法计算不同单词的语义距离,进而实现同义词合并;再次,利用词性组合以及依存关系获取行业专利技术背景中有害性能关键词,结合四种分类规则获取结构对象与有害性能的关联关系,并构建有害性能数据库;最后,针对设计方案元件关键词,检索关联有害性能知识,结合频次公式计算元件不同有害性能发生的概率。选择国内花洒产品专利为应用实例,与其他三种算法进行比较,验证了所提方法的可行性及有效性。     

基于专利信息分析的燃料电池技术生命周期研究

中国研发制造业企业采取怎样的专利竞争战略去应对日益激烈的国际竞争是一个迫切需要研究的课题.专利信息分析是专利竞争战略研究的重要工具.本文利用专利信息分析中专利技术生命周期的方法来研究技术所处的发展阶段.并以燃料电池技术为例,对来源于中国专利检索数据库中的专利信息进行分析,揭示了我国在该领域技术的发展状况及趋势.     

基于BBS的知识获取方法及其在质量管理中的应用

提出在BBS环境下综合运用语义网络、本体论和专家评分等技术来获取和整理员工中的质量管理知识的构架，包括借助于语义模型指导BBS版面设置，采用九元组描述语义对象的内部结构和外部联系，通过结构映射建立语义对象之间的关系等，从而为散乱信息的收集、知识整理、知识的结构化与同构化、知识共享等提供新的思路。     

基于多维度本体的制造业领域知识语义建模研究

针对制造业领域多学科交叉、知识资源数量庞大导致的知识重用与共享困难等问题,基于本体提出针对制造业领域知识全生命周期的多层次、多维度的制造业领域知识表达模型,实现制造业领域知识结构化、维度化的表示。通过制造业领域知识语义分析与提取框架,完成对知识的语义标注。在领域本体为框架的基础上,针对多维度影响因素提出综合加权的语义相似度以类为中心提取语义关系,并以航空领域知识的语义化为例构建计算机可识别和处理的语义空间模型,该模型可以更全面地表达制造业领域知识的语义信息,为后续基于语义的制造业领域知识管理系统的构建奠定基础。     

基于本体的概念设计知识管理研究

概念设计是产品设计中非常重要的部分,本文分析了概念设计的内涵,对概念设计知识进行分类,研究了利用本体对概念设计知识进行建模的相关技术包括概念设计知识的本体表示、概念设计知识的检索等。并在此基础上提出了基于本体的概念设计知识管理框架,深入研究了其中的如知识定义,知识检索等关键技术,最后将研究成果应用于某项目中并实现了相关部分的原型程序。     

产品概念设计过程中信息映射模型的研究

概念设计中的功能求解过程是产品设计中最能体现创新性的环节。在建立产品功能域、原理解域、结构域之间三层映射关系的基础上,通过引入逆映射、功能虚元、原理解虚元、虚链等概念,将域间复杂的信息映射过程简单化,以产品功能分解树的分解过程表示设计过程,以功能基、原理解、结构之间的对应关系表达设计知识,实现概念设计阶段与详细设计阶段产品信息表达的一致性。     

A feature-based approach towards an integrated product model in intelligent design

Conceptual design is an early stage in the product design process, which has an essential effect on the product innovation. Existing approaches for product knowledge engineering for conceptual design always focus on knowledge modelling and organization, etc. However, the traditional approach is lack of better comprehending representation and reuse of design knowledge in conceptual design. This paper is devoted to presenting a systematic effective integrated modelling approach of principle solutions in conceptual design to make the knowledge of functional design be transferred efficiently to the subsequent principle conceptual design and structure conceptual design process, and even detail design. With the introduction of the physical quantity model, feature-based representation model of function, effect, physical quantity, working principle and structure concept are put forward step by step, and then an integrated principle solution model is presented based on the generalized assembly model. The knowledge organization method of principle solutions based on physical quantities is also proposed. Conceptual design process based on integrated modelling and knowledge organization of principle solutions is presented, which discloses that physical quantity model is a bridge across functional design, principle conceptual design and structure conceptual design. The conceptual design of new devices for decreasing resistance of petroleum equipment offshore platform is given as an example, which demonstrates that the methodology is obviously helpful to increase opportunities for product innovation in conceptual design.     

概念产品设计信息关系网的构造与表示

在产品概念解产生之后，应正确处理和表示设计过程中众多的设计信息。为此，建立了用于概念产品拓扑结构抽象表示的设计特征层次关系模型，提出了设计特征属性依存关系网模型。在这两个模型基础上，构造了用于表示概念产品设计信息的关系网。简要介绍了多色集合的主要思想，将概念解设计信息所包含的单元与多色集合的成分相对应，建立了概念产品设计信息基于多色集合的数学描述，以便于产品设计信息的存储、管理和随后设计工作的开展。     

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。     

Design Around Bundle Patent Portfolio Based on Technological Evolution

Product innovation can be achieved by analyzing leading products patents in the market.Different methods have been proposed for design around patent,commonly using the elimination or replacement of a single patent element However,the existing research fails to restore the position and function of the design around object in the original patent portfolio of enterprises,which often leads to the phenomenon of evading one patent and violating another.This paper proposes a method for design around patent through using the fusion of technologies of the evolution theory and bundle-type patent portfolio analysis in the initial stage of product development.The object system is analyzed to select technical opportunities through the evolutionary path of technologies and functional trimming methods to achieve circumvent barriers of bundle-type patents.The bundle patent portfolio is analyzed for the product evolution with a radar map.The technological evolution path is combined with the TRIZ innovation method to identify and solve the design problem.Patentability of the new design is evaluated using the patent system rules for innovative scheme difference from the original patent portfolio.The method is verified in a case study for the design of a glass-wiping robot.The design solution has been patented.     

面向技术问题的3D打印关键技术专利规避设计方法

在工程实践中,为了解决存在的技术问题,需要对现有产品进行创新设计,针对产品创新设计中普遍存在的专利规避需求,结合TRIZ建立了专利规避设计流程,包括规避问题的提出、规避对象的确定和规避设计;以FDM技术为例,对造成FDM技术成型精度低和打印速度慢的问题进行分析,并结合问题原因,专利检索到了在保证打印精度的前提下提高打印速度的技术方案,通过技术迁移,建立了迁移后的初始模型,并利用TRIZ中的功能裁剪进行了专利规避设计和侵权判定,可为企业及研究机构利用专利信息实施专利规避设计提供参考。     

从专利中获取技术知识进行轴承创新

高层次的产品创新需要深度知识，而专利是深度技术知识的主要资源。通过建立专利分析方法，从中可获取这些深度知识。然后，将这些深度知识进行有效的组织并在计算机上建立查询机制。在对设计问题抽象化描述的基础上，运用这些启发式原理和技术效应进行概念设计，就可得出新颖的设计方案，并以实例加以说明。     

基于预期失效分析的伞型专利组合规避设计

寻求专利保护是企业发展的基本专利战略。一类由互补性专利组成的伞型专利组合是通过挖掘同一产品系统存在或潜在的更多技术问题而形成的具有互补技术特征的系列专利方案,通过更大的专利权利保护范围实现对同一产品系统的全方位保护。预期失效分析(Antucupatory failure determination,AFD)作为在发明问题解决算法(Algorithm for inventive-problem solving,ARIZ)中理想解和冲突的基础上发展起来的失效预测分析工具,成为发现失效问题的一种相对成熟的方法,能挖掘现有的产品系统各方面的问题以及预测尚未发现的问题。提出通过伞型专利组合分析、失效分析、TRIZ工具解决问题、专利性评价四个步骤组成的基于AFD的伞型专利组合规避设计,首先通过对规避对象产品系统进行专利组合分析,标定对象产品系统的专利权利范围,为创新设计设定了界限并提供了研究线索;其次,运用AFD进行失效分析和失效预测,确定系统已存及可能的失效点;再次,通过应用TRIZ方法产生出创造性的解决方案;最后,利用专利实质授权条件评价筛选方案并进行专利申请。应用该流程对一种擦窗机器人进行创新案例分析,形成具有自主知识产权的创新设计方案。     

基于中面的注塑产品特征识别

摒弃传统的基于实体模型的特征识别方法,提出基于中面模型的方法。首先提出了适合于中面模型的表达方法：面－边属性图和面－边属性矩阵;然后针对注塑产品的特点,对特征进行了分类,将其分为面特征、连接特征和加强特征;最后对中面模型的中面、边环和边的几何拓扑特征进行了分析,分别研究了基于中面的特征识别算法,给出了算法实现方法和实例。     

基于知识粒度的TRIZ在创新设计中的应用

为实现发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)中概念解到特定解的,从认知心理学角度分析产品创新设计问题的解决机理,提出一种多粒度多层次的知识组织模型,将设计知识按照TRIZ原理、功能、行为-流对、科学效应、领域五种属性进行标注,每种属性又包括概念、语义和事实资源三种层次结构,构建多属性多层次的本地知识库,为设计者提供本领域知识。此外通过语义本体推理和语义扩展从专利数据库和网络资源中获取近领域、远领域知识,在创新设计问题解决过程中推送给设计者,有利于激发设计者进行联想类比,支持其从不同粒度分析和解决问题。最后建立基于多粒度知识组织的创新设计问题解决模型和系统框架,并结合III型铁路扣件的概念设计示例说明该模型的应用。