面向智能设计的多领域知识的组态化研究

More than 70% of design work in manufacturing industry in China is based on original design. Therefore, applying design knowledge in product design process and realizing the intelligent design can greatly avoid repetitive design work, save development costs and improve development efficiency. However, the design of complex products is a knowledge-intensive activity in which designers from various disciplines are involved. Currently, the lack of effective support for the multi-disciplinary knowledge interaction among designers is one of the most critical reasons for the failure of product design. The proposed project applies the configuration design principle on knowledge based engineering in order to support the multi-disciplinary knowledge interaction during the intelligent design process of complex systems. Firstly, the mechanisms of knowledge interaction is extracted and summarized through the analysis of the mapping relationship between multi-disciplinary design data model and knowledge model. Secondly, based on the knowledge interaction mechanism, the knowledge component and the interface between them are modeled by reorganizing the knowledge base in each discipline. Finally, the configuration mechanism of knowledge components is proposed. Considering the specific requirements of each product, a multi-disciplinary knowledge base is constructed through the configuration of knowledge components, so that the interaction of multi-disciplinary knowledge is realized.

我国制造业中70%以上的设计工作是基于原设计的。将设计知识运用在产品的设计过程中，实现产品的智能设计，可以避免大量的重复设计工作，在提高开发效率的同时节约开发成本。然而，复杂产品的设计是一个涉及到多个领域的设计人员共同参与的知识密集型活动。不同领域的知识在设计人员之间无法有效交互，是导致产品设计失败最重要的原因。项目借鉴软件工程领域组态设计原理，通过将多领域知识组态化的方式，为复杂产品智能设计中多领域知识的交互提供支持。首先，通过分析多领域设计数据模型与知识模型间的映射关系，提取并总结参与交互的知识的特征和交互机理。其次，在知识的交互机理研究的基础上，通过将各领域知识库中的知识进行结构和语义的重组，构建知识组件模型和组件间的接口模型。最后，提出复杂产品设计中的多领域知识的组态机制。依据所设计产品的具体需求，完成知识的组态配置，构建多领域设计知识库，进而帮助设计人员实现多领域设计知识的交互。

复杂产品的设计是一个涉及到多个领域的设计人员共同参与的知识密集型活动。不同领域的知识在设计人员之间无法有效交互，是导致产品设计失败最重要的原因。项目借鉴软件工程领域组态设计原理，通过将多领域知识组态化的方式，为复杂产品设计中多领域知识的交互提供支持。首先，通过分析多领域设计数据模型与知识模型间的映射关系，提取并总结参与交互的知识的特征和交互机理。其次，在知识的交互机理研究的基础上，通过将各领域知识库中的知识进行结构和语义的重组，构建知识组件模型和组件间的接口模型。最后，提出复杂产品设计中的多领域知识的组态机制。依据所设计产品的具体需求，完成知识的组态配置，构建多领域设计知识库，进而帮助设计人员实现多领域设计知识的交互。.研究结果包括：（1）揭示了复杂产品组件间的即插即用组态机理，提出了组件智能配置设计方法，构建了制造装备核心组件库。（2）构建了复杂产品的组态设计模板，设计了面向个性化需求的产品组态设计流程和组件的共享、选择以及优化配置方法。（3）提出了设计知识组件模型和知识接口模型，构建了基于知识的智能设计架构。（4）提出了将已有制造装备设计知识组态化的设计方法，构建了制造装备设计知识库，实现对新装备的智能设计。.该项目的研究成果已经面向航空、航天及船舶等特种制造装备的需求，开展了人机协同、多机协同、机器视觉应用等制造装备智能化技术研究，已经应用在航天复材高速水切割装备、船舶大部件焊接装备的设计开发中。相比于传统设计方法，该基于知识组态的设计方法极大地提高了设计效率和质量，降低了设计成本和开发周期。在该项目的支持下，发表SCI论文9篇（其中中科院一区TOP论文4篇），EI论文4篇，出版专著1部，申请专利4项。