基于深度知识的产品创新设计系统关键技术的研究

采用基于深度知识的方法，研究产品创新设计系统的关键技术。首先研究国内关注较少的创新设计基础性问题- - 深度知识的获取，重点是深度知识的补充和更新机制，并部分添加分析专利的统一模式、数据挖掘的综合模型，并从中获取跨学科的深度知识。其次，建立深度知识数据库及其具有异地服务功能的应用机制。再次，构建集头脑风暴、TRIZ和克服思维惯性方法于一体的创新性概念设计模型，以协同设计环境为支撑，建立基于深度知识的产品创新设计原型系统。最后，引入需技术改造的轻工设备，应用该设计系统辅助设计师可得出高层次创新方案并制作物理模型加以验证，将产品创新设计理论及应用引向深入，进而提高轻工机械产品的竞争力。

针对产品创新设计理论与方法研究方面的不足，进行了深度知识获取和应用机制的研究，进一步开展了集成TRIZ、头脑风暴和克服思维惯性方法的创新性概念设计方法的研究。（1）以TRIZ理论为依据将深度知识划分为科学效应、冲突解耦、技术进化和克服思维惯性知识4种类型；建立了从中文专利库中挖掘深度知识的过程模型，包括专利信息抽取、专利本文分类和深度知识挖掘三部分，利用动态网页技术及正则表达式解决了专利文本下载和信息抽取，以TRIZ理论为依据编制了工程参数、发明原理、科学效应等领域词典，以专利摘要为对象构造了基于SVM的专利文本分类器，根据发明原理的应用形式及分类设计了人工分类模板，以领域词典为支撑构造了从专利文本中抽取深度知识的语义规则，并开发了从专利中挖掘深度知识的工具软件并测试了其有效性。（2）研究了深度知识重组形式，根据物质或原理存在状态进行效应分类，以“功能-效应-实例”重组了效应知识，以“分离原理-发明原理-实例”重组了冲突解耦知识，以“技术进化法则-进化路线-工程实例”重组技术进化知识，将克服思维惯性知识分为9类，并以“类型-名称-概念-操作步骤-应用实例”重组了克服思维惯性知识，以此为深度知识数据库建立了其应用查询子系统。（3）研究创新性思维模式，提出了基于TRIZ和头脑风暴法的创新性思维求解模型，设计了基于WEB的群体创新支持工具，建立了以深度知识库为平台、集发散思维、逻辑思维设计方法、克服思维惯性方法为一体的创新性概念设计过程模型。（4）以上述理论方法为基础，开发了计算机辅助创新设计软件原型，同时，面向绿色再制造领域，又开发了面向再制造的工程机械创新设计软件，得出创新设计方案并获批专利。总之，本项目建立了从专利中挖掘深度知识的一整套理论、方法和工具，获取各类深度知识1620条，为解决产品创新设计中知识获取这一“瓶颈”问题起到了积极的促进作用；以深度知识应用为目标，构建了深度知识组织体系及其数据库系统，为基于知识的产品概念设计提供了支持；建立了集成逻辑思维、发散思维和克服思维惯性方法为一体的创新性概念设计过程模型，开发了CAI系统软件，并已在工程机械等领域的概念设计中得到有效应用。本研究成果对于产品创新设计研究和应用有理论和方法上的指导意义。