[发明专利]一种基于可满足性求解的工程产品智能设计方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于可满足性求解的工程产品智能设计方法，包括：对设计指标进行参数化表征，作为命题变量；采用神经网络模型构建缺乏显式公式表征的命题变量的计算公式，作为命题公式；获取命题变量的取值范围，并将命题变量的取值范围与命题公式结合形成命题子句；对命题子句进行合取形成一个全参数覆盖的工程产品参数化设计模型；对工程产品参数化设计模型进行可满足性求解，若能够找到可满足的解，则返回结果为真，并给出至少一组设计参数；反之，返回结果为假，并给出任意一个不满足的命题变量。本发明方法和装置降低了现有工程产品设计过程中对设计人员的经验要求，且提高了工程产品设计过程中迭代设计效率，具有很好的现实意义。

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程产品设计领域，特别是指一种基于可满足性求解的工程产品智能设计方法和装置。

背景技术

传统的工程产品优化设计方法采用“由下到上”模式，需要设计师在产品立项阶段依据经验指定设计空间，采用逐级开发流程，在设计过程遇到问题需要依靠经验或采用优化设计方法对设计指标进行迭代修改，限定了产品开发过程中的创新性程度。并且限制于计算效率和优化算法的寻优能力，难以处理多学科多目标的高维优化问题。因此，对于工程产品设计来说，传统的设计模式已经不能满足现代企业的需求，特别需要一种智能化的设计方法来替代。

近年来人工智能技术快速发展，可满足性求解属于人工智能中推理决策分支的重要技术组成，目前在有界模型检验、基于符号执行的程序分析、线性规划和调度、测试用例生成，以及电路设计和验证等领域有非常广泛的应用。

对于工程产品设计问题，产品的造型、市场需求、政策法规、性能标准、制造能力和成本限制等任何设计参数之间通常隐含有一种隐式的等式关系，并且工程界中的各类设计手册和法律法规对各种设计参数的明确约束，因此，采用可满足性求解的策略可以将复杂多目标优化设计问题转换为多个或单个可满足性问题，形成全参数覆盖的生成式产品设计模型。采用可满足性求解可以评估是否存在满足设计目标的设计方案，并给出其中一组设计方案和性能数据，并通过软件开发以交互可视的形式呈现给用户。用户可以通过修改设计参数快速得到新的可满足解，从而，可形成一种全新的高效率的“由上到下”的产品开发方法，是未来产品设计发展趋势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于可满足性求解的工程产品智能设计方法和装置，解决现有工程产品设计过程中对设计人员的经验要求较高，且工程产品设计过程中迭代设计效率低的问题。

基于上述目的本发明提供的一种基于可满足性求解的工程产品智能设计方法，包括：

对设计指标进行参数化表征，作为命题变量；

采用神经网络模型构建缺乏显式公式表征的所述命题变量的计算公式，作为命题公式；

获取所述命题变量的取值范围，并将所述命题变量的取值范围与所述命题公式结合形成命题子句；

对所述命题子句进行合取形成一个全参数覆盖的工程产品参数化设计模型；

对所述工程产品参数化设计模型进行可满足性求解，若能够找到可满足的解，所述工程产品参数化设计模型的返回结果为真，并给出至少一组设计参数；反之，所述工程产品参数化设计模型返回结果为假。

进一步，所述对设计指标进行参数化表征，作为命题变量，包括：

获取不同年龄、职业、功能需求的用户群对美学、人机、性能以及价格的因素的理想值，将每个因素作为一个设计目标；通过对自然语言中语义词库抽取以及主从因素分析，构建有关用户群的所述命题变量；和/或，

获取不同层次市场定位对工程产品的造型、性能和价格的指标的偏好，采用语义分析和提出的方法，构建有关市场需求的所述命题变量；和/或，

获取产品的性能目标、重量目标和成本目标作为有关性能指标的所述命题变量；和/或，