[发明专利]概念设计阶段产品功能模型建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于实例的概念设计阶段产品功能模型建立方法，属于机械设计与自动化领域。

背景技术

新产品设计的过程是“功能—结构”的映射过程，概念设计阶段建立正确的功能模型是关键问题。概念设计的任务是满足市场需求，其中功能模型来源于设计者对市场需求的理解。对于新任务，有经验的设计者通过联想以往的设计得到新的方案，其构思的过程就是基于自身经验推理的过程。在概念设计阶段功能模型就是设计者构思的初步结果，由于设计者经验的局限性，很难得到符合企业自身设计、制造能力的功能模型，因此需要借助于以往的设计实例进行决策。已有设计实例包涵了大量的设计经验知识，是设计问题的优化结果或满意结果，也符合企业设计、制造能力。结合计算机辅助技术，用基于实例的功能模型推理来完成功能模型的确定，克服了设计者经验的局限性，帮助设计者在概念设计阶段快速地建立完善的产品功能模型，为详细设计打下基础。但目前的技术中，未见有针对概念设计阶段的功能模型建立方法。

发明内容

本发明针对现有技术方法的不足，提供了一种基于实例的概念设计阶段产品功能模型建立方法。该方法是在产品功能编码和功能模型描述的基础上，利用编码进行功能节点和边的匹配，检索最大相似的功能模型，对模型进行节点和边的修改，达到设计所需功能的满意结果。

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）、对产品功能模型进行描述定义：不同行业根据自身的特点给出功能元列表，对于一个行业或企业，其功能元编号是唯一的；功能模型是由功能元按一定规则组合而成的树状结构，功能元构成了功能模型的基本节点，节点的约束关系构成了功能模型的边，功能元按规则组合成分功能，分功能组合成总功能；

（2）、基于实例的产品功能模型的建立：以编码的形式输入功能模型，由系统从实例库中自动匹配相似度最大的功能模型实例，包括以下步骤：

① 最大相似节点的检索：对于一个行业或企业功能元编号是唯一的，因此功能元的匹配可以转化为功能编号的匹配；功能模型中的节点相似度计算的模型如下：

字符型相似度的计算为：                                                          为字符；

数值型的相似度计算，在功能匹配时，只对功能元的编号进行处理，是点与点的相似，其相似度计算的模型如下：

设，其中任意点，如点，则与的相似度： ；

②最大相似边的检索：边是用来连接两个节点的，因此边用其连接的两个节点和节点间关系来表示，且都是有向的；功能模型中的边的编号用八位数字表示，前六位为功能编号，后两位为功能的约束关系编号；

③功能模型的修改：在检索到最大相似的功能模型后，大多情况下要对功能模型进行修改，使其达到设计的功能要求；

（3）、反复匹配、修改直到得到满意的产品功能模型。

前述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于：在步骤（3）之后还包括步骤（4）：将匹配修改得到的产品功能模型存储到实例库中。

前述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于：步骤（1）中对功能描述可采用两类方法：一类是对功能信息内容的规范，所有的功能都是可用功能元表示的，实际是对功能进行抽象建模；另一类是对功能表示方法的规范，定义语言表示格式，建立形式上的统一，如以由一个动词和一个名词组成的动宾词组来描述功能。

前述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于：步骤（1）中可用二元组表示功能模型，是功能模型中的节点集，即功能集；是功能模型中边的结合表示功能间的附属和约束关系；功能模型的根结点代表整机或部件的功能，叶结点表示子部件或零件的功能；功能模型中如果叶节点没有分叉，表示此叶节点为不可在分的功能元。

前述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于：步骤②中最大相似边的检索也是对其编号进行处理，同样采用步骤①中点与点之间相似度的计算模型得到边的相似度；通过遍历功能模型的所有节点和所有的边，得到功能模型的相似度，比较各个相似度的大小，检索出最大相似度的功能模型；功能模型的相似度：，  为第个节点相似度，为第个节点的权重，为第个边相似度，为第个边的权重。