[发明专利]基于行为语义网络知识模型的产品基因建模方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及设计领域中的知识建模方法，特别涉及基于行为语义网络知识模型的产品基因建模方法。

【背景技术】

一般认为设计阶段会占据一个产品开发周期的绝大部分花费。然而，在过去，产品设计人员都会过分关注于产品的表现和单一的某项功能性指标，这就造成了产品设计过程的自适应和自优化不够，设计过程死板而且缺乏创造。近年来，随着人工智能被不断引入到设计领域，产品设计逐步朝着智能化的方向发展，对智能设计的研究也越来越受到人们的关注。智能设计，就是通过设计型专家系统、人机智能设计系统来求解设计问题，它是人工智能、知识工程在设计领域的应用，被认为是现代设计技术中最具有代表性的一个方面。智能设计主要包括两大任务：第一，建立设计知识模型；第二，开发计算机应用软件系统来实现这一模型。知识建模是实现智能设计的基础和关键。但是，由于设计问题的特殊复杂性，因此尽管近年来新的理论、观点以及新的知识建模方法不断被提出。但完整的设计理论体系迄今仍未建立起来。

【发明内容】

本发明针对现有设计技术的不足，根据功能设计知识和设计对象知识，提出了基于基因编码的产品功能建模方法。

基于行为语义网络知识模型的产品基因建模方法，包括以下步骤：

1)建立产品的行为语义模型；

2)建立产品的行为语义模型与行为语义谓词的映射准则；

3)根据行为语义模型和行为语义谓词的映射准则建立产品的功能特征和几何特征的描述框架方案；

4)应用进化设计和基因编码技术将步骤3所述的描述框架方案转变为相应的基因编码，建立产品的功能基因模型。

作为本发明的一种优选方案，所述的行为语义模型采用了一个三维的自由度直角坐标系，它的三个自由度方向轴分别为：法线轴，横向轴以及纵向轴。

作为本发明的另一种优选方案，所述行为语义谓词共有八个，分别为：咬合、连接、平移、旋转、固定位置、覆盖、装配条件和润滑。

作为本发明的再一种优选方案，所述映射准则为：如果条件成立，那么执行结果。

作为本发明的再一种优选方案，所述的条件包括所需表达的行为、几何特征以及行为所作用的几何特征面，所述结果为按条件映射成的行为语义模型。

本发明的有益效果在于：它从功能定义，功能的表达以及功能的建模出发，在生物基因思想的启发下，对已建立的功能模型进行编码化的表示，并以这种编码方式为基础建立起来的基因模型为进化设计和产品的自动化创新奠定了良好的基础，为以后的进一步研究做好了准备工作。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

【附图说明】

图1为初步功能模型的示意图；

图2为改进功能模型的示意图；

图3为行为构成功能示意图；

图4为产品行为语义网络的示意图；

图5为产品基因和生物基因的概念对比示意图；

图6为产品基因定义示意图；

图7为产品功能特征和几何特征的基因编码描述方案示意图；

图8为车床的部分零件示意图；

图9为车床产品零件的功能特征树和几何特征树的映射关系图；

图10为车床零件的基因编码格式示意图。

【具体实施方式】

基于行为语义网络知识模型的产品基因建模方法，包括以下步骤：1)建立产品的行为语义模型；2)建立产品的行为语义模型与行为语义谓词的映射准则；3)根据行为语义模型和行为语义谓词的映射准则建立产品的功能特征和几何特征的描述框架方案；4)应用进化设计和基因编码技术将步骤3所述的描述框架方案转变为相应的基因编码，建立产品的功能基因模型。

其中，所述的行为语义模型采用了一个三维的自由度直角坐标系，它的三个自由度方向轴分别为：法线轴，横向轴以及纵向轴；所述行为语义谓词共有八个，分别为：咬合、连接、平移、旋转、固定位置、覆盖、装配条件和润滑；所述映射准则为：如果条件成立，那么执行结果；所述的条件包括所需表达的行为、几何特征以及行为所作用的几何特征面，所述结果为按条件映射成的行为语义模型。

一、产品功能——行为语义表达模型

1、产品功能模型

1.1、产品功能的定义和功能模型总体概念