面向功能的可視化創(chuàng)新概念設(shè)計方法研究.pdf

1、概念設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計過程中的早期階段，對產(chǎn)品的全生命周期有著極為重要的影響。產(chǎn)品設(shè)計的目標(biāo)是實現(xiàn)產(chǎn)品的功能，在概念設(shè)計的研究中，核心問題在于概念設(shè)計的功能建模和針對功能的創(chuàng)新設(shè)計求解過程。提升概念設(shè)計能力的重要途徑就是結(jié)合設(shè)計者的創(chuàng)造性思維和計算機(jī)推理演算的計算能力。本文在綜合分析概念設(shè)計領(lǐng)域國內(nèi)外的研究歷史和現(xiàn)狀后，針對當(dāng)前計算機(jī)輔助概念設(shè)計研究存在的主要問題，探討了面向功能的可視化創(chuàng)新概念設(shè)計的描述、方法和系統(tǒng)實現(xiàn)，取得了一些具有理論

2、意義和應(yīng)用價值的成果，主要體現(xiàn)在以下四個方面：
　　 (1)面向功能創(chuàng)新的功能模型研究。在研究了國內(nèi)外概念設(shè)計過程理論和實現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，著重論述了功能在創(chuàng)新概念設(shè)計求解過程中的作用。通過分析現(xiàn)存功能定義存在的問題，提出了體現(xiàn)了人類問題求解特征的基于粒度計算的功能模型，給出了功能粒度表示、功能層次結(jié)構(gòu)和功能粒度運算規(guī)則，并提出了基于相似推理的功能模型建模過程。
　　 (2)功能模型創(chuàng)新推理方法的研究。推理功能是人類智能的

3、主要特征之一，而模糊推理是模糊專家系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和核心，是信息科學(xué)中進(jìn)行模糊信息處理和實現(xiàn)機(jī)器智能的重要工具。面向功能的創(chuàng)新概念設(shè)計，既包含了設(shè)計者的思維所帶來的啟發(fā)性和創(chuàng)造性，也包含了針對功能模型的模糊推理過程。針對概念設(shè)計的特點，提出了基于三I模糊推理和相似模糊推理兩種方法，以此快速地從功能需求出發(fā)得到較合理的功能模型。
　　 (3)基于信息可視化的“人-機(jī)”結(jié)合功能設(shè)計系統(tǒng)研究。功能模型創(chuàng)新推理的來源一方面是

4、計算機(jī)的邏輯推理，通過將人類智能中極具邏輯性和可計算性的部分計算機(jī)化得到；另一方面是沒計者的創(chuàng)造性思維，由計算機(jī)啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維，并將啟發(fā)性知識應(yīng)用于設(shè)計之中，兩者相輔相成，缺一不可。定義功能模型格式語言FFL，建立FFL模型(以FFL語言描述的規(guī)范化的功能模型)；開把信息可視化手段引入創(chuàng)新概念設(shè)計之中，建立FFL模型與可視化模型、可視化視圖的映射關(guān)系，以直觀生動的可視化方法動態(tài)顯示，在人機(jī)交互的支持下，提高創(chuàng)新推理過程的靈活性、有效

5、性和交互性，從而高效地獲得創(chuàng)新設(shè)計解。同時，也使得沒計者的創(chuàng)造性思維能夠推動邏輯推理的有效進(jìn)行，增強(qiáng)邏輯推理的合理性和創(chuàng)新性。
　　 (4)面向功能的可視化創(chuàng)新概念設(shè)計原型系統(tǒng)實現(xiàn)。以上述理論框架為基礎(chǔ)，依托行業(yè)科研項目，結(jié)合企業(yè)實際產(chǎn)品創(chuàng)新需求，開發(fā)了面向功能的可視化創(chuàng)新概念設(shè)計原型系統(tǒng)，它包含人機(jī)交互、功能建模、概念求解、結(jié)果輸出和知識管理等子系統(tǒng)。該系統(tǒng)在井下掘進(jìn)機(jī)自動測量和定向系統(tǒng)的創(chuàng)新沒計中得到應(yīng)用，提出了基于激光雙目