基于WEB的计算机辅助机械创新设计系统研究*(1)(2)
2014-04-16 01:01
导读：2.1 实例检索 利用基于实例推理（ cbr ）技术时首先要深入研究它的优缺点。 cbr 是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系
2.1 实例检索 利用基于实例推理（ cbr ）技术时首先要深入研究它的优缺点。 cbr 是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多 cbr 系统简化为实例检索系统 [2] 。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。 本系统的实例检索功能用商品化 pdm 系统 iman 中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠 iman 的产品结构树功能实现。 2.2 可视化的实例模型表达及矛盾分析 概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法 [3] 。 文献 [ 4 ]对日本学者吉川弘之提出的fbs图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义 网络 的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。 实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾 [5] 。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。 矛盾分析结果用于指导新作用 原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。 2.3 基于 web的创新设计知识库 本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。 作用原理库与物理结构库的开发借鉴了 triz 的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。 创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种 web 文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识 xml 标记处理，使知识库建立在国际标准 xml 文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于 web 的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。 2.4 相似性的量化方法及改进的遗传算法 每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。 在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的 [6] ，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。 实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。 设产品实例集合为 c ，功能元素集合为 f ，作用原理或物理结构元素集合为 g 。分别记为： c={ci|i=1,2,…,n}; f={fj|j=1,2,…,m}; g={gk|k=1,2,…,q} 。实例集合中的实例 ci 以不同的隶属度 uij 及 uik 分别隶属于 fj 及 gk 。 设元素 gk 到元素 fj 的纵向联想相似度为 rkj ，则： rkj =
