复杂产品变需求设计中设计历史意图捕捉与重用方法研究

The method, taking function as the core of studying the intent capture problem of design history of complex product to achieve the effective transplantation and reuse, has important significance to the fast solution of the local variable demand design. The existing research mainly did the solution of top-down design, and could not effectively analyze the original design intent ofthe referenced design history. To solve the problem, this project proposes a new reverse solution method to obtain the original design intent, and a structure-principle-function reverse solving model is built based on the action unit and the association evolution. On the basis of comparing the design history with the function structure of new variable demand design, the project proposes a method on function transplantation and variation of design history to respond to the new design requirements. The main research contents concentrates on the structure-principle reverse solving, principle-effect-function reverse solving, and the method on function transplantation and variation of design history. Also, a prototype system of reverse solving would be developed, and practical work would be used to verify the validity. This research is expected to offer a new method, which can improve the quality of complex product design.

以功能为核心研究复杂产品设计历史的意图捕捉问题，进而实现设计的有效移植与重用对于局部变需求型设计的快速有效求解具有重要意义。现有研究主要是通过功能-结构映射进行正向设计求解，不能有效地解析拟参考的设计历史的原始设计意图，因而也就难以实现设计在功能层面的快速有效重用。针对以上问题，提出以功能为核心的逆求解新方法，基于"动作单元"及其组合演化构建设计历史的结构-原理方案-效应-功能逆向求解模型，获取设计的初始意图；在对比设计历史与变需求新设计的功能结构的基础上，提出设计历史功能移植与变异的方法，以快速响应新的设计需求。主要研究设计历史结构-原理方案的逆向求解、设计历史原理方案-效应-功能的逆向求解以及设计历史功能移植与变异方法，开发基于多智能体感知-选择-作用的逆向求解原型系统并以工程实例进行验证。期望提供一套设计历史意图捕捉与变设计需求快速响应的新方法，有助于实现复杂产品设计质量的提升。

新产品设计大量依赖设计经验。如果能够有效借鉴已有的类似产品的设计基因，会大大提升设计的质量和速度。本项目以功能为核心研究复杂产品设计历史的意图捕捉问题，进而实现设计的有效移植与重用。现有研究主要是通过功能-结构映射进行正向设计求解，不能有效地解析拟参考的设计历史的原始设计意图，因而也就难以实现设计在功能层面的快速有效重用。针对以上问题，本项目提出以功能为核心的逆求解新方法，基于“动作单元”及其组合演化，构建设计历史的结构-原理方案-效应-功能逆向求解模型，获取产品功能结构，为捕捉设计的初始意图提供支持。主要实现了：1.设计历史结构—原理方案的逆向求解。提出了“动作单元”的概念，并通过设计历史结构—原理的逆求解方法，获取产品的结构基型、组合动作单元、转换关系流程图以及原理解框架等模型；2.设计历史原理方案-效应-功能的逆向求解。构建设计历史原理方案的效应变换与效应综合，并以效应作为原理方案与功能之间的中间变换环节，借助功能基模型的构建方式，以效应综合中的效应元和逻辑关系为约束求解出产品功能结构；3.设计历史功能重用与变异。提出了一种基于功能—效应—原理解映射的设计历史功能重用与变异方法，通过对设计历史功能的重用与变异来满足期望产品的设计要求，并借以功能—效应—原理解映射将变异产生的影响关联传递到期望产品的原理解，实现从根源上响应设计历史的局部变需求。其次通过变更设计历史的部分效应，实现期望产品原理解的优化。4．在以上功能结构逆求解的理论基础上，开发了一套面向复杂机电产品的设计历史功能结构逆求解的原型系统，验证了提出方法的可行性和有效性。