基于可拓本体模型的复杂产品方案设计关键问题的研究

The organization, use, share, development, mining and integration of deep knowledge are the key technical problems in the intelligent scheme design of complex products.In this project, we will study the following key problems by integrating the theories and methods of extenics, ontology, conceptual design, axiomatic design and TRIZ:(1) construct the extension ontology model of product scheme design. (2) study on the extension ontology reasoning technologies and the extension optimization technologies of product scheme design based on the extension ontology model. (3) Build and develop the integration mechanism and platform of product extension scheme design based on the extension ontology model..The expected results are expected to extend and enhance the expansibility and adaptability of the complex product design knowledge based on the extension ontology, and improve the extension reasoning ability and the extension design ability of the intelligent scheme design. The expected outcomes would maybe be able to give a solution to the bottlenecks and key technical problems in the complex product intelligent scheme design, expand the design space of thinking and realize the effective support of knowledge extension driven for intelligent scheme design. The corresponding scientific value is to establish and perfect the design model and theory system of product intelligent scheme design based on knowledge extension driven，improve the ability of independent innovation and development of design and manufacturing.

深层次知识的组织、使用、共享、拓展、挖掘与集成是复杂产品智能化方案设计中的关键技术问题。本课题拟通过将可拓论、本体论和概念设计理论与方法进行有效的集成与融合，并借鉴公理化设计与TRIZ等相关的理论与方法，研究如下关键问题：（1）构建产品方案设计的可拓本体模型；（2）研究基于可拓本体的产品方案设计可拓本体推理技术和可拓优化技术；（3）搭构基于可拓本体的产品方案可拓设计的集成机制与平台。.预期成果有望拓广和增强基于可拓本体的复杂产品方案设计知识的拓展性和适应性，提升智能化方案设计的可拓推理能力和可拓设计能力。有望给出一种解决复杂产品智能化方案设计中的瓶颈问题和关键技术问题的方法，拓展智能化方案设计思维空间，实现知识可拓驱动对智能化方案设计的有效支持。其科学价值是推动建立和完善面向知识可拓驱动的智能化方案设计模式与理论体系，提升我国设计制造业自主创新发展的能力。

为了解决复杂产品智能化方案设计中的深层次知识的组织、使用、共享、拓展、挖掘与集成等键技术问题，本课题在有效地集成与融合了可拓论、本体论和概念设计理论与方法的基础上，并借鉴了公理化设计与TRIZ等相关的理论与方法，对基于可拓本体的复杂产品概念设计关键问题进行了探讨。本课题重点研究了复杂产品方案设计可拓本体模型、基于可拓本体的复杂产品方案设计可拓推理技术、基于知识可拓驱动的复杂产品方案设计可拓优化技术以及基于可拓本体的复杂产品方案设计集成机制与平台等关键内容，并取得了如下的研究成果：1、建立了面向复杂产品方案设计的可拓本体模型，给出了可拓本体模型建立的原则以及具体实施步骤，构建了复杂机械产品的可拓本体知识库系统。2、建立了复杂产品方案设计可拓本体相关网推理模型、可拓本体蕴含系推理模型以及可拓知识推送模型等，实现了基于可拓本体的复杂产品方案设计可拓推理技术。3、建立了可拓模糊控制模型，提出基于改进可拓神经网络的故障诊断算法；建立了一种基于加权扩展神经网络的故障诊断模型；同时，建立了一种基于可拓数据挖掘的多属性等级预测模型以及综合集成可拓优化模型，实现了基于知识可拓驱动的复杂产品方案设计可拓优化技术。4、提出了一种基于可拓本体概念的复杂产品快速设计可拓模式框架，搭构了复杂产品可拓设计平台以及知识可拓管理系统。5、课题组已发表论文14篇，其中SCI检索3篇，EI检索5篇；出版专著1部，教材1部；授权发明专利2项，软件著作权2项；培养硕士研究生13人，其中已毕业9人，在读4人。课题组基本完成了研究计划，达到了预期的研究目标。它是设计科学中具有前瞻性的重大课题，对于提升智能化方案设计的可拓推理能力和可拓设计能力，推动建立和完善面向知识可拓驱动的智能化方案设计模式与理论体系，以及提升我国设计制造业自主创新发展的能力，具有重要的学术意义和工程应用价值。