基于本体的包装设计辅助决策支持方法

目的针对目前包装设计决策知识组织和重用问题,研究一种基于本体的包装设计辅助决策支持方法。方法构建了包装设计知识的五元组模型,以设计案例、设计元素和设计资源等包装设计知识为基础,设计了包装设计语义本体模型,并构造了包装设计辅助决策Jena推理规则,使用SPAQRL查询潜在的语义包装设计知识。结果结合实例,从表示层和决策层等4个层次说明了辅助决策服务的实现。其结果表明,该决策支持方法真正从本体层面实现了包装设计知识的语义共享,能够达到包装设计辅助决策的目的。结论该决策支持方法为提高包装设计领域辅助决策的智能性提供了良好的方法与技术支持。     

面向设计知识重用的产品形态分析

目的加强对已有设计案例中产品形态设计知识的管理与重用。方法根据设计师对产品三维形态的构建过程,将产品形态设计知识分为通用性知识、控制性知识与表达性知识3种,从而提出了一种基于产品形态分析的知识提取方法,并对此方法进行了应用实践。结论按照提出方法可以建立产品形态设计案例和形态特征的匹配搜索,提升产品形态设计知识的管理与重用效率,支持设计师对形态设计知识的重用和创新。     

基于设计奖项获奖案例的设计知识建模研究

为实现设计奖项获奖案例中的优秀设计知识的有效重用,对获奖案例中的设计知识类别和表示方式进行研究。通过分析设计奖项获奖案例中的设计知识内涵;引入本体概念,根据本体的四元组模型构建获奖案例中设计知识的本体结构。以中国设计智造大奖(DIA)中智慧城市服务平台类获奖案例为例,通过语言逻辑学、语义研究等方法对获奖案例的设计知识进行概念、本体属性、概念关系的描述和定义,从而搭建设计奖项知识(DAK)模型,并借助OWL语言和知识图谱等方式实现智慧城市服务平台类获奖案例中设计知识的语义表示。提出一种基于本体的设计奖项获奖案例知识模型,为设计奖项中的优秀设计知识储存、管理、重用提供理论支持和实践参考。     

基于大模型和知识图谱的标准领域融合应用方法研究

为帮助解决标准编制发布周期长以及标准知识供给效率低等贯彻实施方面的主要问题，进一步革新标准化工作方式，本文基于已有大模型和知识图谱在标准领域的应用研究成果，首先对大模型和知识图谱在标准领域应用情况分别进行了介绍，对其领域应用优劣进行了具体分析，进而进行了标准领域的融合应用分析研究，提出了大模型辅助知识图谱构建、知识图谱辅助大模型研发、大模型应用平台和知识图谱智能应用平台的相互增强三种融合应用思路，对船舶标准领域的数字化、智能化建设具有较大的参考价值。     

卷积神经网络与知识图谱结合的轴承故障诊断

针对目前旋转机械故障诊断时,存在单一地利用振动数据、诊断结果模糊的问题,提出一种卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与知识图谱结合的故障诊断方法。该方法以原始轴承数据和机理知识作为输入,然后进行实体抽取和数据标注,利用本文提出的端到端多尺度注意力机制神经网络模型进行故障诊断,最终构建知识图谱,实现故障信息的详细展示,进行辅助诊断。利用两份数据集进行实验验证,采用全新的数据处理方法,结果表明,所提出的算法在160种故障类型中加权F1值相比基准模型提高11.03%,并且利用传统故障诊断实验和其他算法对比充分证明本文提出的模型具有较强的稳定性和泛化性能。     

基于大数据挖掘的集控设备故障处置辅助决策方法

为了提高集控设备故障诊断精度并提供最佳处置决策,提出基于大数据挖掘的集控设备故障处置辅助决策方法。设计集控设备故障辅助决策框架,通过数据接口层获取数据采集与监视控制、继电保护及故障信息等系统的设备运行数据,存储于电网拓扑数据库中,与故障文件信息、各子站的CIM/SVG/SCL信息及规则库一起保存于数据存储层。数据处理层调用存储层数据,采用改进K-means算法挖掘电网拓扑数据库中的集控设备故障信息,利用小波包提取设备故障特征后,将其输入到分析层的基于哈夫曼树的最小二乘双支持向量机多分类模型中,实现集控设备故障诊断,确定故障模式,并采用灰色定权聚类分析方法实现故障模式的分类决策。实验结果表明：该方法可提高集控设备故障分类精度及效率,故障诊断误差低,可实现集控设备故障诊断,作出最佳故障处置决策。     

基于元数据框架的吉林特色文化路灯产品设计

目的针对特色文化产品设计中文化元素和产品元素的匹配问题进行研究,获取特色文化产品的设计元素,进行特色文化产品的创新设计。方法通过元数据框架对特色文化和产品载体进行数据分解,获得具备数据特征的文化元素和产品元素,以及设计元素的数据表征;利用互信息理论构建设计元素之间的特征数据关联,通过设计元素之间关联程度的大小选取合适的设计元素,基于设计元素进行产品的创意生成;通过吉林特色文化路灯工业设计案例,对特色文化产品的设计过程和设计方法进行深化和验证。结果获得了文化元素和产品元素的元数据框架表征,并通过互信息理论实现了设计元素的关联匹配,能够辅助获取特色文化产品的设计元素,实现创意生成。结论基于元数据框架和互信息理论,可以对文化元素和产品元素进行数据分解和数据关联,获取关联程度最优的设计创意元素,辅助生成创意。     

航天总体设计的智慧研发模式

新一代航天复杂装备的发展,亟须改变传统研制模式,提升总体设计水平,缩短研制周期,降低试验成本。同时,我国航天装备研制过程积累的大数据资源没有形成有效的知识积累与重用手段,并且多专业强耦合的总体设计研制流程信息化程度低,导致专业内部和专业之间协同不高效,难以驱动装备总体方案设计实现敏捷、高效、最优。因此,如何建设智慧研发体系成为当前航天总体设计面向数字化、智能化融合发展的主要焦点问题。本文介绍了航天装备总体设计的智慧研发模式,分析了难点与需求,提出了实施途径、模型体系、研制流程和支撑平台架构,以研制流程高效可控、数据智能学习、知识驱动设计、系统耦合验证为构建思路,用于指导建设新一代航天装备总体设计的智能化、协同化研发环境,支撑产品自主研发能力和产品研发活动规范高效地开展,指导设计持续改进,推动航天装备数字化研制。     

一种基于制造大数据的产品工艺自适应设计方法

随着数字化与智能化生产方式在制造业中的广泛应用,引导企业重视并发挥制造大数据的价值对革新产品工艺设计具有重要意义。本文旨在面向企业数据与业务深度融合的应用需求,提出一种基于制造大数据挖掘的产品工艺自适应设计应用方法,用于解决企业中制造数据利用率不足等问题。以企业制造数据为起点,提出了"数据+知识+决策"的产品工艺自适应设计模式,总结了该模式的制造数据挖掘与利用流程,涵盖多源异构数据融合、数据清洗与预处理、数据变换与降维、数据挖掘、数据可视化和设计决策6个过程。最后以汽车产品焊接工艺为例,建立焊接工艺参数与焊接缺陷的预测模型,用于改善焊接工艺并提高焊接质量,实现制造大数据驱动的焊接工艺自适应设计。研究表明,制造大数据蕴含丰富的知识与模式,可以指导产品设计决策,支持实现不同制造环境下的产品工艺自适应设计;建议进一步推动大数据与第五代移动通信技术等新兴技术的结合,增加对大数据平台、算法设计平台研发的投入,激发制造大数据与产品工艺设计的更大交融。     

鄂伦春传统服饰文化知识图谱可视化设计

目的 构建鄂伦春传统服饰文化知识图谱并对其进行可视化设计。方法 通过知识可视化所包含的知识层、结构层、视觉层和用户层要素而展开设计。首先,通过文献研究法挖掘鄂伦春传统服饰文化知识要素,构建其知识层;其次,利用结构方程模型对鄂伦春传统服饰文化知识要素进行知识图谱绘制,构建其结构层;再次,对知识图谱中的形态、色彩、纹样、文化内涵进行设计因子提取,构建其视觉层;最后,利用层次分析法对可视化设计因子进行决策,构建其用户层。结论 将知识图谱的“相似匹配、回归聚类”与设计思维的“用户中心、迭代创新”优势互补,可解决传统文化创造性转化中“用不对、看不懂、接受弱、体验差”的窘境。     

基于知识图谱的包装领域智能问答系统的设计

目的 针对目前包装产业存在的产业链长、数据大而散、包装领域知识信息检索不精准等问题,设计一个基于知识图谱的包装领域智能问答系统.方法 采用知识图谱、智能问答、自然语言处理、深度学习和个性化推荐等技术,对互联网上各类包装领域数据进行采集汇聚、抽取知识、融合计算,最终形成一个包装领域混合型智能问答系统.结果 系统主要功能包括知识图谱、文本相似匹配、图像识别和自动问答,实现了包装领域大数据的知识卡片、语义搜索和沉浸问答.结论 该系统使用方便,通过问答方式,一站式快速按需获取多视图、多维度包装领域数据,提升了行业的数字化、信息化和智能化水平.     

用户集群驱动的适老化产品优化策略研究

目的 为解决用户诉求表述模糊所导致的需求获取不足、设计决策复杂难定等问题对适老化产品及应用服务推广的阻碍,最大程度提升用户体验满意度,提出一种用户集群评价驱动的短周期、高效率的感性设计方法。方法 引入评价信息对目标用户集群的需求进行精准而真实地深层挖掘,结合TextRank算法量化感性描述文本,构建评价指标体系;充分借助犹豫模糊决策算法构建方案评价模型(I-HFCJM),计算各产品评价指标得分函数值对样本产品优劣予以可视化分析,以现有产品的可借鉴点与注意问题为依据指导产品改进设计。结论 以老年家用制氧机改进设计为例,计算改进方案同样本产品的综合权重并进行优劣排序,验证了该方法的有效性,为老年家用制氧机及其他适老化产品设计开发提供了改进策略。     

CONDENSE: A concurrent design evaluation system for product design

In dealing with the issue of integrating design and manufacturing, concurrent design evaluation plays an important role. This paper presents a concurrent design evaluation system (CONDENSE) developed to help product designers in evaluating possible design solutions and design alternatives during the early stage of design. It consists of two important functions: a qualitative aspect evaluation applied during the stage of searching for combinations of solution principles to help determine the design specifications, and a quantitative aspect evaluation applied to provide information on performance, assemblability, manufacturability and costs to facilitate design selection. The framework of CONDENSE is based on a blackboard architecture that requires the classification of knowledge into appropriate knowledge sources. As design data are interrelated and may have uncertainty, a graph decomposition algorithm is used in constructing the knowledge sources, and a linguistic evaluation module is integrated with the qualitative aspect evaluation subsystem to deal with data uncertainty. The proposed system has been validated with respect to the design of golf club heads. The results, which have been validated by experienced designers, are promising and can contribute to the speed-up of design and development, improvement of design quality and facilitation of design selection.     

基于科学文献计量的概念设计知识图谱研究

目的 探究概念设计研究的知识结构关系及谱系特征。方法 在我国科学基金资助的文献基础上,借助Citespace软件可视化,构建概念设计研究的知识图谱。结论 首先,通过作者共被引分析法,剖析概念设计领域的代表性学者及概念设计过程模型、产品信息建模、概念设计推理技术、计算机辅助概念设计等研究主题;其次,运用共词分析和聚类分析法,阐释研究领域涵盖的设计结构矩阵、设计认知、产品配置、产品进化等知识聚类;最后,利用引文分析法,探测概念设计在不同发展阶段的图谱特征,从而为基于科学文献的研究提供新视角和新思路。     

An engineering design knowledge reuse methodology using process modelling

This paper describes an approach for reusing engineering design knowledge. Many previous design knowledge reuse systems focus exclusively on geometrical data, which is often not applicable in early design stages. The proposed methodology provides an integrated design knowledge reuse framework, bringing together elements of best practice reuse, design rationale capture and knowledge-based support in a single coherent framework. Best practices are reused through the process model. Rationale is supported by product information, which is retrieved through links to design process tasks. Knowledge-based methods are supported by a common design data model, which serves as a single source of design data to support the design process. By using the design process as the basis for knowledge structuring and retrieval, it serves the dual purpose of design process capture and knowledge reuse: capturing and formalising the rationale that underpins the design process, and providing a framework through which design knowledge can be stored, retrieved and applied. The methodology has been tested with an industrial sponsor producing high vacuum pumps for the semiconductor industry.     

Multiple Decision Procedures: Theory and Methodology of Selecting and Ranking Populations

In planning a fractional factorial experiment prior knowledge may suggest that some interactions are potentially important and should therefore be estimated free of the main effects. In this article, we propose a graph-aided method to solve this problem for two-level experiments. First, we choose the defining relations for a 2 ^n–k design according to a goodness criterion such as the minimum aberration criterion. Then we construct all of the nonisomorphic graphs that represent the solutions to the problem of simultaneous estimation of main effects and two-factor interactions for the given defining relations. In each graph a vertex represents a factor and an edge represents the interaction between the two factors. For the experiment planner, the job is simple: Draw a graph representing the specified interactions and compare it with the list of graphs obtained previously. Our approach is a substantial improvement over Taguchi's linear graphs.     

基于模糊内模的肥料包装机称量控制系统设计

目的 为解决GDX1包装机MICRO II控制系统维修成本高、故障率较高、系统开放性差、数据采集困难、制约工业和信息化融合等问题,设计一套GDX1包装机IPC控制系统。方法 GDX1包装机控制系统通过IPC分布式电控系统改造,实现分布式采集+集中管控+数据交互的包装机IPC控制。 结果 该控制系统改造后,采用EtherCAT总线及高速处理模块,实现了100 M高速数据传输速度;采用TWINCAT3的多核多线程处理技术,使数据采集速率提升了715%;采用PID算法的热封器温度控制,将实时温差控制在?3~3 ℃以内。结论 IPC控制系统改进后,实现了对各种检测信号、安全信号等点对点的准确采集,降低了因线路接点引起故障停机的概率,提高了设备运行的稳定性,提升了设备的有效作业率,使得车间信息化底层数据的准确性、稳定性得到了保证,完成了工业化与信息化的融合,实现了设备智能化,该系统和技术可推广应用于行业内所有包装设备上。     

用户需求映射网络生物文本的创新设计方法

仿生创新设计是指通过提取自然界中的生物信息来进行产品的创新设计，具有广阔的应用前景。传统的仿生创新设计方法大多基于少量生物信息，难以对大量生物信息进行高效的资源检索，且会因受到设计人员思维及相关专业知识的局限而难以产生富有创新性的设计方案。为解决上述问题，需提出一种基于网络环境中大量生物文本的集成式创新设计方法，以辅助设计人员进行仿生创新设计。基于此，提出一种通过用户需求映射网络生物文本来获取多学科需求、多映射目标设计方案的创新设计方法。首先，基于神经网络模型提取网络生物文本中的知识并存入数据库；然后，根据提出的多学科需求映射方法得到产品设计的关键词，并用模糊映射方法将产品设计的关键词映射到网络生物文本中，由网络生物文本得到工程设计解；最后，根据上述方法编写程序及设计相应的用户界面，并以管式空气加热器的创新设计为例来验证所提出的方法的可行性。结果表明优化后管式空气加热器的加热效果明显提升，说明所提出的方法可以较好地解决传统仿生创新设计中生物文本信息少、设计人员受自身思维限制且缺乏跨学科专业知识以及生成的产品方案不理想等关键问题，可有效地辅助设计人员完成产品的仿生创新设计。     

Study on Knowledge Representation and Reasoning for Design of Serialized Product

In order to apply the knowledge based engineering to solve the low efficiency of serialized design,by analyzing the top-down design characteristics,a composite representation method for the design knowledge is proposed. The object-knowledge is expressed by framework, and the construction principles of the framework are given,the design knowledge element is used to express the process-knowledge. Then the knowledge reasoning model for design decision-making is established. Finally,a case shows that the proposed method and model are effective.