面向概念设计与详细设计的知识聚融理论与方法

This project presents the theories and methods for the general requirement of innovation, function and performance in concept and detail design. The three key issues, including knowledge cell modeling, knowledge clustering-fusion and optimization of solution space, are studied to establish the theories of knowledge clustering-fusion. First, the method of functional micro-knowledge cell (FMKC) modeling is presented. Second, the methods of knowledge clustering-fusion for one-dimensional structure type of knowledge, two-dimensional time sequence type of knowledge and three-dimensional process type of knowledge are studied. Finally, the method of the optimization of clustering-fusion solution space is presented. The proposed methods in this project are to solve the integration problem of concept design and detailed design based on knowledge clustering-fusion, and concentrates to satisfy 1) requirement of innovation and function for concept design, and 2) requirement of performance for detailed design. The crucial technology and innovation of this project includes micro-knowledge cell modeling, knowledge clustering-fusion, and optimization of solution space. The application of the project should construct the theories and methods of concept and detailed design based on knowledge clustering-fusion and strengthen the innovative ability of the enterprise.

本课题针对概念与详细设计对创新性、功能与性能的整体要求，重点解决知识驱动的概念与详细设计中的三个关键问题- - 知识元建模问题、知识聚融问题、聚融解空间优化问题，提出知识聚融驱动的概念与详细设计理论与方法。研究基于功能-结构-参数映射的知识元建模理论与方法；提出一维结构类知识、二维时序类知识和多维流程类知识的聚融理论与方法；给出聚融解空间优化理论与方法；实现系统层面上的概念设计与详细设计的集成，一方面满足概念设计的创新性与功能要求，另一方面满足详细设计的性能要求，以提高产品开发的整体性能。本项目在知识元建模、知识聚融、聚融解优化三个方面的研究将有所创新。本项目所取得的研究成果，对于形成完整的概念与详细设计理论体系，提高企业的自主开发能力，具有重要的理论研究价值和实际意义。

本项目针对概念与详细设计对创新性、功能与性能的整体要求，重点解决知识驱动的概念与详细设计中的三个关键问题——知识元建模问题、知识聚融问题、聚融解空间优化问题，提出知识聚融驱动的概念与详细设计理论与方法，实现系统层面上的概念设计与详细设计的集成。.理论研究方面，1）研究了基于融合算法的融合知识元集构建方法，提出了面向概念设计和详细设计的功能-结构-参数映射的知识元模型、基于约束的功能知识聚类算法以及约束功能知识模型的结构约束聚类方法，构建了相似聚类知识元模型；2）研究了基于聚类算法的概念解空间的构建方法，提出了基于结构相容性的聚类集合约减方法、聚类集合结构相容性评价方法以及基于概念图的设计解生成方法，实现概念解空间的约减并构成可用的概念解空间；3）研究了详细设计阶段的聚融解空间优化方法，提出了聚融解环境系数、制造系数和创新系数的计算方法，实现从环境性、创新性和制造性等方面优化聚融解空间。.在理论研究基础上，本项目开发了知识聚融驱动的概念与详细设计原型系统，包括“知识元建模”、“知识聚融”和“聚融解空间优化”模块，并在宝钢集团有限公司的辊弯成形装备研发与中国航天第一研究院的新型号产品自主开发中进行了应用验证，为企业新产品的开发提供了技术支持。.本项目相关研究成果包括发表了国际期刊论文18篇，国际会议论文6篇，申请了软件著作权2项，获得发明专利授权3项，培养博士生3名，硕士生3名。本项目研究一方面满足了概念设计的创新性与功能要求，另一方面满足了详细设计的性能要求，以提高产品开发的整体性能，这对于形成完整的概念与详细设计理论体系，提高企业的自主开发能力，具有重要的理论研究价值和实际意义。