支持创新构思的复杂机械产品智能化方案设计知识推理研究

方案设计的创新构思对于以创新竞争取胜的现代设计非常重要，利用计算机技术实现创新构思可以提高复杂机械产品的研发效率，减少设计人员的工作难度。针对目前计算机技术无法支持方案设计的创新构思问题，从人工智能角度研究创新思维模型在软件化过程中的知识推理问题，针对方案设计建立了基于菱形思维模型的知识推理体系：研究基于设计动态知识的发散推理，通过构建可拓网络图组织可拓推理规则的运用；研究基于设计静态知识的收敛推理，扩充不同设计情况下关联函数的计算方法，从可拓集合角度研究物元解集生成即设计方案的产生；桥接发散推理与收敛推理，构建先发散后收敛的菱形推理策略并分析其性能；开发基于上述推理方法和推理策略的原型软件系统，研究推理体系在创新构思决策中的应用。本课题从原理上摆脱了基于常规逻辑思维的推理方法在创新层面辅助方案设计的局限，对于实现方案设计的智能化创新构思，实现复杂机械产品的快速创新研发具有重要意义。

利用计算机技术实现方案设计的创新构思可以提高复杂机械产品的研发效率，减少设计人员的工作难度。可拓学提出的菱形思维模型将发散思维与收敛思维相结合，是创新思维的一种形式。项目将可拓学提出的菱形思维模型从人工智能角度研究其在软件化过程的知识推理问题，建立基于菱形思维模型的知识推理体系。根据设计动态知识提取包括实现创新思维的发散推理规则在内的可拓推理规则；通过构建可拓网络图组织推理规则的实施，分析了可拓网络图的特点、可能出现的冲突形式及消解方法；给出基于可拓网络图的发散推理算法及方案拓展流程。项目扩展了多维空间的距的概念，建立了多维语义距、多维语义侧距，及多维语义加权距的概念；通过扩展多维语义距将发散推理的结果进行筛选，实现收敛推理。开发了将发散推理与收敛推理相结合的菱形推理原型系统，研究了基于网络图的发散推理及基于多维语义距的收敛推理在方案设计的创新构思、实例搜索、特征修改等产品设计方面的应用。项目在基金委的资助下参加国际会议2人次，培养研究生3名，发表相关文章7篇。项目的研究从原理上摆脱了基于常规逻辑思维的推理方法在创新层面辅助方案设计的局限，实现了方案设计的智能化创新构思，对实现复杂机械产品的快速创新研发具有重要意义。