面向大型复杂产品概念设计的知识可拓重用关键技术的研究

知识重用技术作为大型复杂产品概念设计的关键技术越来越得到学术界的关注。本课题将针对大型复杂产品概念设计的创造性、多目标以及设计推理的不确定性等特征，从智能设计的思维过程出发，探讨知识重用技术与可拓理论、公理化设计、灰色系统理论、模糊理论等相融合的可拓智能设计方法, 对基于知识重用的大型复杂产品概念设计过程进行设计分解，从定性与定量相结合的角度描述设计知识，提出适合解决概念设计中矛盾与冲突问题的现代设计理论与方法，包括设计知识与问题基元建模、可拓配置与推理、知识可拓挖掘、多级设计分解与可拓重用、方案优选与优化等内容，并在此基础上，提出一种面向大型复杂产品概念设计的知识可拓重用模型。它是设计科学中具有前瞻性的重大课题，对于解决目前智能化概念设计理论研究与工程实现中的瓶颈问题，丰富复杂产品概念设计的研究内容，提高设计质量和效率，增强企业对市场的快速反应能力，具有十分重要的学术意义和工程应用价值。

针对复杂产品概念设计的多目标、多层次、多属性、创造性等特征，从可拓理论、公理化设计、灰色系统理论、模糊理论、智能设计技术等相融合的角度，重点研究了概念设计知识可拓重用技术，并取得了如下的研究成果：1、构建了基于知识重用的产品概念设计可拓配置模型，该模型首先对产品设计过程中多类型设计知识进行基元建模，提出了一种基于可拓距的需求基元权重分配模型，建立了产品概念设计需求分析的可拓过程模型和蕴含过程模型；并从设计论域、设计特征、特征量值相融合的角度进行设计可拓变换分析，建立了产品概念设计快速配置的可拓推理模型和基元可拓重用算法；最后，对设计过程中的设计数据可拓关联规则挖掘算法和基于可拓关联规则的设计推理算法进行了研究，提出了一种关联规则挖掘算法和一种基于关联函数的关联规则匹配算法，建立了一种基于可拓关联规则推理的知识重用模型。2、构建了基于知识重用的产品方案设计多级实例可拓推理模型，该模型首先基于公理化设计对产品概念设计过程进行多级分解，提出了实例多级分解与重用的设计方案公理化设计框架；然后在多级设计分解的基础上，提出了产品方案设计多级实例推理关联传导过程形式化表达模型，提出了实例多级可拓推理过程传导效应函数，建立了产品方案设计多级实例可拓推理与重用模型；同时，结合领域内设计知识以及相关设计约束，提出了产品设计方案可拓适应性设计的目标函数，建立了产品设计方案适应性设计可拓模型。3、构建了基于知识重用的产品概念设计不确定性设计信息分析与决策模型，首先针对具有模糊不确定性的产品设计决策问题，提出了一种基于模糊理论和可拓理论相融合的复杂产品方案设计多属性可拓模糊决策模型；其次针对具有少数据、贫信息的不确定性产品设计决策问题，研究了基于灰色系统理论和可拓理论相融合的方案设计多属性可拓灰关联决策方法，建立了基于可拓灰关联优属度的方案设计多属性可拓模糊决策模型；同时，还从信息量的角度提出一种基于信息公理的多属性优选模型。4、课题组已发表论文13篇，其中SCI检索1篇，EI检索6篇，核心期刊6篇；培养硕士研究生8人，其中已毕业3人，在读5人；培养博士后1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，对于解决目前智能化概念设计理论研究与工程实现中的瓶颈问题，丰富产品概念设计的研究内容，提高设计质量和效率，具有重要的学术意义和工程应用价值。