基于知识进化的产品可重用设计方法

针对传统CAD系统在解决客户需求个性化带来的产品多样化方面存在的不足,结合工程产品设计的内在规律,在可重用设计过程中引入相似性理论,根据相似性分析的思想构造了基于知识进化的产品可重用设计方法,描述了语义知识相似性指标（相似度、满足度和重用度）计算方法,将产品可重用设计流程与产品设计的进化操作相结合,使语义知识的进化过程反映设计意图,并结合某制造企业具体应用,将上述理论应用于数控加工机床开发中,更有效地表示工程产品及其设计过程,对提高设计效率和设计质量具有很重要的意义.     

基于知识的汽车后桥CAx集成技术与应用研究

针对制造企业在应用CAx系统过程中如何集成各种信息资源和知识的问题,以汽车后桥产品设计开发为研究对象,提出了一种基于知识的协同CAx集成系统平台框架.采用基于本体论的知识建模方法,提出一种特征参数度量的相似实例检索方法,实现了知识的重用,着重叙述了基于实例推理技术、面向设计流程的知识驱动设计计算、基于特征参数的CAD建模方法、基于模型共享的CAE分析以及产品虚拟装配等关键技术,并开发了此系统平台,实现了基于知识的CAD/CAE集成,有效地支持了汽车后桥产品设计.     

面向知识管理的产品设计资源库研究

针对产品开发过程中日益突出的交流共享和重用产品设计数据、经验等设计信息的需求,以制造企业产品开发过程中设计信息的动态获取、准确描述、记录和一致性管理为目标,研究了产品设计信息描述方法和相应设计资源数据库.首先,基于产品开发过程中设计人员分析求解问题的一般思维过程,从信息集成角度探讨了产品设计信息间所存在的逻辑关系.然后,从知识管理角度研究了产品设计信息的一致性描述模式及对应产品设计资源数据库的建立方法.从而实现制造企业产品设计知识和经验的有效积累,有力支持了企业产品设计自动化.     

知识驱动的产品设计情境

为进一步探讨情境在实际产品设计中的应用,提出了知识驱动的产品设计情境研究方法.将产品设计过程分为问题情境、求解情境和结果情境3个维度,通过知识驱动产品在原理、结构或组合方式上的创新,提出了基于产品开发设计流程的产品设计情境模型和知识驱动的产品设计情境模型.分析了显性知识与隐性知识在用户、设计师以及系统之间的传递与转化特征,提出了知识转移的交流模型和螺旋模型,并探讨了基于知识的产品建模技术、推理求解技术、感性意象评价技术和知识库技术.以眼镜造型设计为例,构建了眼镜产品族结构体系和计算机辅助眼镜造型系统软件,包括三维造型设计模块、感性意象评价模块和系统知识库模块.基于该系统可以实现眼镜产品设计的快速生成,构建设计知识库以及用户的感性意象评价,从而提高眼镜开发设计的效率,验证了知识驱动的产品设计情境理论体系.     

基于知识融合的汽车后桥差速器齿轮结构优化

为更好的适应企业产品快速设计环境下FEA技术的开发与利用,从设计过程知识重用的角度出发,提出了一种基于知识融合技术的产品结构分析优化方法,通过在设计活动中引入动态分析仿真预制流程模板对所设计的产品进行最佳实践的仿真分析,实现结构有限元网格模型与分析计算的参数化,从而支持企业产品设计内部知识和被验证可重复的分析优化方法的可延续形积累。通过在汽车后桥差速器圆锥齿轮结构设计过程中的应用表明：此方法能够协助设计人员在产品开发过程中有效应用FEA技术,改善了设计方案中的应力集中、应力不合理分布与扩展状况,提高了齿轮基体的承载能力,减少了断裂失效的预期,促进了设计质量和设计效率的提高。     

设计知识的可视化定制技术及应用

针对当前知识工程解决方案存在的不足,提出一种用图框表达产品设计知识,并形成设计知识流程的可视化定制技术。通过对产品设计知识的分类,归纳出构成设计知识的设计知识元,并根据不同设计知识元的特点设计不同形式的图框表达;分析由图框形成设计知识流程的几种典型结构形式,详细阐述其内涵。在此基础上,介绍基于知识的流程定制设计系统的开发原理。最后,以膜片弹簧离合器为例,在系统中定制其设计知识流程,通过推理得到设计参数,并驱动参数化模型形成新的设计实例。结果表明,该技术不仅实现了设计知识的直观表达,且使用简易、操作方便,可最大程度地实现知识重用,大大提高了设计效率。     

基于模块化方法的产品设计知识组织模型

为了给产品设计过程提供更高效的知识服务,提出一种基于模块化方法的产品设计知识组织模型.采用基于知识点来表示各种产品设计知识,根据知识点的特征和领域本体中的语义关系,将内容相关的知识点组合为一个知识模块,并且所有的知识点和知识模块组织为一个有向无环图.在产品设计过程中,根据有向无环图所建立的逻辑关系,可以进行快速、高效、完备的基于语义的知识查询,提高知识管理的效率.在饰品设计案例中的应用结果表明,该方法可以高效地组织饰品设计知识.     

办公自动化中工作流过程定义的设计与实现

办公自动化系统建设的一个突出特点是不仅仅重视信息的充分共享,同时更强调各方面之间的相互协作。提出了符合WFMC规范的、基于3层结构的办公工作流系统结构模型,并从软件工程的角度分析了一种适合于基于工作流技术开发OA的方法,有效改善了系统的开放性、可扩展性和维护性。在此模型中提出了工作流应用数据与过程定义数据分离存储的数据存储方式,解决了过程定义模板的重用问题。从业务流程描述能力和易用性两方面考虑,实现了基于流程节点单一设计元素的过程定义设计,提高了系统对复杂流程的描述能力,简化了流程建模操作。     

基于知识地图的产品设计过程的知识匹配方法

分析了知识地图的功能,在产品设计的知识库中构建知识地图的基础上,提出了基于知识地图产品设计过程的知识匹配方法.以有向无环图描述知识地图中知识节点以及节点间的关系,将节点知识在特征因素空间中映射为状态空间,计算状态空间与目标知识之间的相似度,利用知识节点之间的关系逐步向子节点扩展,增大状态空间的秩,循环计算相似度,将包含最大相似度的知识节点元素的知识链作为搜索结果.在某饰品企业中的应用表明,该方法能全面、准确地搜索到产品设计过程中所需的知识,有效地提高了产品设计的效率.     

基于知识的特征单元组合技术

针对当前机械产品设计效率低、周期长的问题,提出一种基于知识的特征单元组合技术,实现产品设计的参数计算和三维特征建模一体化。将产品分解为多个基本特征单元,利用二次开发、API接口、DLL封装等技术对特征单元进行程序化处理;采用知识驱动的可视化流程定制系统实现产品设计知识的表达,形成集参数计算与特征建模为一体的设计知识流程;推理该设计知识流程得到计算参数并在CAD系统中完成特征建模。以圆柱齿轮传动系统作为验证对象,详细分析了圆柱齿轮的特征及定位参数、尺寸参数的构成,整理并构建了圆柱齿轮设计计算和特征建模的知识流程,以此为推理依据,通过不同特征单元的组合完成齿轮传动系统的三维造型。结果表明,该方法可以提高产品设计效率,缩短产品研发周期,具有很强的通用性。     

基于关联与回溯的产品变异设计过程重用方法

为实现在复杂度和数量上急剧增长的产品过程模型和关联知识的重用,提出一种产品变异设计过程的重用方法.对设计系统的模块进行精细化和抽象化,建立具有规范化数据接口的产品结构变异设计的信息模型,用状态空间的带权有序检索树存储变异设计过程;将变异设计语义添加至可移植结构,当发生分割、合并和变换的变异设计行为时,对其抛弃、保持或复制等处理,实现变异设计语义随变异设计行为的继承与变迁;再通过检索变异设计语义不断获得待变异结构,将离散的设计过程关联;深度优先搜索获得把初始状态变换为目标状态的操作序列,执行可行解集,回溯变异设计过程并实现重用.以ACIS为几何造型内核开发自主原型系统,实现涡轮风扇发动机的压气机的转子叶片变异设计过程的重用.结果表明,该方法将设计重用对象由静态的孤立设计结果拓展到动态的连续设计过程,对于准确、快速地实现产品的结构变异设计具有重要意义.     

Knowledge-reuse-oriented Product Modeling and Knowledge Management in Digital Design

1 Introduction Rapid changes in market requirements force enterprise to produce customized product withthe cost and de-livery ti me of mass production.Parametric modeling is a usual design approachin CADsystemand it is usefulwhen geometric model should be changed frequentlyin design process[1-4]. To a certain degree parametric tech-nique si mplifies design process and shortens development cycle . However parametric approachis difficult to de-scribe design knowledge .Currently CADtechnique m…     

汽车车身焊接夹具方案设计知识可拓重用模型

汽车车身焊接夹具设计具有结构复杂、个性化需求明显等特点,设计时需要大量借鉴以往的设计方案。为提高汽车焊装夹具方案设计的效率,提出了一种基于设计知识可拓重用的多层实例推理方法。通过对各类焊装夹具设计的特征分析,建立了基于知识重用的焊装工位信息模型,构建了基于基元模型的车身夹具方案设计知识库。给出了焊装夹具方案的知识可拓重用模型,采用基于基元模型的多层实例推理和基于基元特征重用的相似度计算方法,由内而外检索出由形状特征和装配特征组成的相似焊装工位实例,通过映射获得了最佳夹具实例。以某车型后地板总成工位为研究对象,验证了该方法的有效性。     

基于可拓重用的液压挖掘机结构性能方案设计

针对基于实例推理(CBR)重用技术的形式化表示及推理方法的局限性,基于可拓设计的物元理论, 采用基于CBR的可拓重用方法建立产品设计实例库,采用可拓区间距的检索算法及定性和定量相结合的推理方法, 获取相似设计方案实例. 研究了基于可拓集合方法的数据挖掘技术,采用一种改进的FP-growth关联规则算法,应用可拓变换方法对产品方案设计进行知识规则挖掘,支持产品方案设计过程的适应性修改.建立方案设计区间多属性灰数关联评价模型, 优选最佳方案设计.以液压挖掘机结构方案设计为例,利用VC++和SQL开发液压挖掘机结构方案设计及评价系统, 结果验证可拓重用方法的有效性和可操作性．     

基于知识的高速主轴系统智能设计

为提高制造企业设计效率和设计水平,以高速主轴系统设计开发为研究对象,提出了一种基于知识的高速主轴系统设计框架。采用本体论的知识建模方法,实现知识的重用,并重点阐述了规则知识描述、实例知识描述、知识处理模板等关键技术在高速主轴系统平台设计中的应用。该系统集成了主轴设计的经验、知识和过程,实现了知识共享,能帮助设计人员快速有效地完成高速主轴系统的智能设计。     

基于知识的高速主轴系统智能设计

为提高制造企业设计效率和设计水平,以高速主轴系统设计开发为研究对象,提出了一种基于知识的高速主轴系统设计框架.采用本体论的知识建模方法,实现知识的重用,并重点阐述了规则知识描述、实例知识描述、知识处理模板等关键技术在高速主轴系统平台设计中的应用.该系统集成了主轴设计的经验、知识和过程,实现了知识共享,能帮助设计人员快速有效地完成高速主轴系统的智能设计.     

基于本体的概念设计产品信息建模

研究概念设计产品信息建模,实现设计知识的共享和重用.分析了概念设计产品信息表示的F-B-S框架,提出了基于本体的概念设计产品信息建模方法,克服了F-B-S框架不能表达前后关系角色的意图和层次模糊的缺陷,能够满足信息语义的一致性要求;功能、行为和结构等信息按域存储,可实现产品信息的共享和复用.     

支持多学科设计优化的产品集成设计知识模型研究

为了在工程设计中提高产品多学科设计知识的集成能力,通过研究产品多学科设计优化（MDO）的设计过程,提出一种支持多学科设计优化的产品集成设计知识模型.利用对产品设计知识应用特征的分析,研究产品集成设计知识的融合方法,阐述了产品设计知识的表达以及具体设计规则的匹配机制,分析了多学科设计知识获取和目标满意度评价的过程及方法.应用产品集成设计知识模型作为指导框架,采用GeneXus开发工具,搭建了一个支持多学科设计优化的原型系统平台,并以具体产品的设计过程为例,在平台中验证了该设计知识模型的可行性和有效性.     

基于基元模型的复杂产品方案设计知识可拓重用方法

对设计知识的合理组织和重用是提高大型复杂产品方案设计效率的有效保障。通过基元对设计知识进行了描述,研究了基元可拓集并给出了知识重用的基元可拓重用集的概念,建立了基于基元的知识可拓重用度计算模型,给出了一种知识可拓重用优选算法和知识可拓重用搜索匹配算法。最后,以大型水轮机选型方案设计为例验证了该模型以及相应算法的有效性和可操作性。