多领域复杂产品设计的情境计算理论与设计方法研究

本项申请面向多领域复杂产品设计，通过对复杂产品设计情境为对象进行大样本数据获取、分析、挖掘，结合基因编码、人机交互进化算法的研究，对设计情境这一具有很高模糊性、动态性和复杂性的对象进行定量表达，建立复杂产品设计情境及其计算和推理模型，最后在该模型的基础上，建立基于情境的设计方法和计算机应用技术。本研究所建立的复杂产品设计情境及其计算和推理模型，将在很大程度上解决复杂产品设计情境无法进行定量化分析、计算和建模的问题。同时，对于设计理论与方法领域长期以来存在的所开发的设计工具和方法领域局限性强、泛化能力差、可拓展性不高的问题也提供了有效的解决手段，将对计算机技术运用于复杂产品设计领域，提供一种具有较高一致性和可信性的理论与方法。该项研究将为计算机科学和现代设计理论与方法两个领域开辟新的研究方向，对相关领域（机械工程、车辆工程、人机交互等）具有一定的指导意义。

复杂产品设计是技术复杂程度高、设计流程串并行且多进程的活动。设计人员和其周围的设计工具、软件、材料等实体以及设计人员之间的协同和交互所构成设计情境是一个对设计过程和设计结果产生决定影响的因素。本研究对复杂产品设计情境进行大样本数据获取、分析和挖掘，构建了以语义为基础的情境基因定量模型。在此基础上，构建了语义驱动的情境基因映射集，形成了复杂产品设计的情境计算方法。本研究结合相关的设计理论，建立了基于情境的设计方法和计算机应用技术，开发了“语义驱动的计算机辅助汽车造型与结构设计系统”和“基于情境的汽车人机交互界面设计知识系统”两个语义驱动的计算机辅助设计系统，并在实际设计项目中进行了应用验证。本研究所建立的以语义为基础的复杂产品设计情境模型和算法，初步解决了复杂产品设计情境无法进行定量化分析、计算和建模的问题，对计算机技术运用于复杂产品设计领域，提供一种具有较高一致性和可信性的理论与方法。本研究为计算机科学和设计理论与方法两个领域开辟新的研究方向，对相关领域（车辆工程、人机交互等）的研究具有一定的指导意义。