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产品设计方法日趋复杂,设计活动的协作与协调日益增多,使企业对产品设计提出了自学习和自适应的要求。本文从广义设计问题求解的角度,力求探索学习型协同产品设计方法的理论和技术,以及实现学习型协同设计系统的具体结构和关键技术。主要工作包括以下几个方面:
(1)从广义设计问题求解和问题求解心理学模型的角度,提出一种学习型协同设计方法。通过对设计过程中设计知识的记录、管理和进化,辅助设计人员作出决策,达到各设计单元的自适应性和相互适应性。首先给出该方法的定义;阐述了其两个基本思想:设计知识记录与学习,适应性和自适应性;给出了其三个关键技术:辅助设计智能体,知识表示和共享,知识的进化;分析了该方法的协作与学习模式;最后给出了该方法的思维模型和过程模型。
(2)建立了一个学习型协同设计系统,描述了其体系结构,设计协作单元,辅助设计智能体,通信智能体。
(3)分析了协同设计中知识表示和共享的研究现状,提出了将术语分为概念的内涵与外延,建立了术语含义一致化体系,包括概念内涵树和基于布尔代数的属性空间,解决协同设计中术语含义不一致的问题。在此基础上,建立了以概念为核心的五层知识表示模型,给出其定量化描述及推理方法,包括五种核心推理操作和四类输入推理方法,为各种检索和决策提供支持。
(4)提出一个在协同设计中能够在问题求解策略和适应性层次上工作的辅助工具一辅助设计智能体。该智能体具有四种功能,包括:基于知识推理的任务分解与分配方法和设计辅助决策方法;基于焦点订阅和内容导向信息分发的知识共享与交流方法;由于术语和决策知识不同引起的两类知识交流问题的解决方法;设计知识库和适应性规则知识库的记录、管理和进化的方法。
(5)作为上述研究成果的实践和验证,开发了一个产品与工艺设计的学习型协同设计系统。以桥式起重机为实例,介绍了系统的框架结构、功能结构与菜单布置。通过该系统可以帮助设计人员进行设计决策、知识共享和知识管理。