基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及產(chǎn)品建模領域基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 復雜產(chǎn)品是指結(jié)構(gòu)復雜、技術(shù)密集、制造要求和成本高、過程管理復雜、客戶需求 多變的一類產(chǎn)品。而概念設計則是復雜產(chǎn)品設計過程最為核心的階段，是增強產(chǎn)品競爭力 的根本環(huán)節(jié)。資料表明，只占成本5%的概念設計階段決定了產(chǎn)品全生命周期成本的85%， 產(chǎn)品設計質(zhì)量的70%以上，時間和成本同質(zhì)量一樣成為決定產(chǎn)品成敗的關鍵因素。由于概 念設計處于產(chǎn)品生命周期的最早期階段，對后續(xù)的設計環(huán)節(jié)有著極大的影響。概念設計從 根本上決定了產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本、開發(fā)時間和產(chǎn)品的創(chuàng)新性，它包括設計人員對設計 任務的理解，設計靈感的表達，設計理念的發(fā)揮。
[0003] 現(xiàn)如今功能建模則是復雜產(chǎn)品建模最為普遍的方式，通過對產(chǎn)品功能的研究，以 產(chǎn)品功能為核心來看待整個模型，一般的方法中都采用自上而下的功能分解來建立模型的 層次，引導功能建模。而當前建立的功能分解方法，都是在盡最大的可能對已有的功能劃分 的知識或者經(jīng)驗的總結(jié)利用，來指導功能分解。這些知識的總結(jié)都是來自部分領域人員大 腦思考的結(jié)果，從出發(fā)點上就具有片面性，可能只適用于部分領域，不具備通用性；另一方 面，人的知識，經(jīng)驗，其實也就是尋找功能設計優(yōu)化解的經(jīng)過部分驗證的估值函數(shù)，并不保 證是最優(yōu)解，也不保證找到當前相對更好的一個選擇；再次，如果提出的模型產(chǎn)生的設計結(jié) 果不具備可行性，一切都變得毫無意義，因此功能模型是從主觀到客觀，從抽象到具體的過 程，但是也要考慮到是否有實現(xiàn)的可能性，以往的從上往下單一的路線會造成結(jié)果和現(xiàn)實 的脫離。
[0004] 因此 Gero 提出 了產(chǎn)品設計的 FBS (Function-Behavior-Structure)模型，他認為 設計過程是設計者將產(chǎn)品的功能需求轉(zhuǎn)化為預期可以實現(xiàn)該功能的行為，然后根據(jù)行為選 擇相應的結(jié)構(gòu)單元，再將結(jié)構(gòu)的實際行為與預期能夠?qū)崿F(xiàn)功能的行為進行比較，如果結(jié)果 較為匹配則能得出符合功能需求的結(jié)構(gòu)單元，若不匹配則重復上述過程，在FBS理論提出 后，產(chǎn)品概念設計過程更加注重了對產(chǎn)品建模過程中行為的研究，通過建立產(chǎn)品的行為流 模型來解決以上問題。產(chǎn)品行為是客觀的，可以無歧義的表達復雜產(chǎn)品的建模過程，此外通 過直接對行為的研究，可以明確定義建模過程中產(chǎn)品的一系列狀態(tài)，特別是起始狀態(tài)和目 標狀態(tài)。通過這兩個狀態(tài)以及之間觸發(fā)狀態(tài)發(fā)生變化的的行為，得出最優(yōu)行為變化序列來 實現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設計，建立新產(chǎn)品的行為流模型，而且行為可以直接 對應到結(jié)構(gòu)，可以得到產(chǎn)品的實現(xiàn)，產(chǎn)品的行為流模型具有實用性，覆蓋智能設計的整個生 命周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于行為流復雜產(chǎn)品 功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法，用于實現(xiàn)智能化設計。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落 及其演化的發(fā)動機建模方法，該方法包括以下步驟：
[0007] 1)使用行為來定義產(chǎn)品的初始狀態(tài)和目標狀態(tài)，再根據(jù)這兩個狀態(tài)得到實現(xiàn)該狀 態(tài)變化的合適的行為變化序列，從而建立產(chǎn)品設計過程的行為流模型；
[0008] 2)獲得行為和功能的初始映射關系；
[0009] 3)建立基于行為流的發(fā)動機功能群落及演化模型。
[0010] 優(yōu)選地，將發(fā)動機行為流功能群落模型中功能群落分為進氣，壓縮，燃燒，排氣四 個主要狀態(tài)。
[0011] 優(yōu)選地，還包括步驟：針對功能描述的主觀性和機械產(chǎn)品的行為構(gòu)建行為矩陣，再 根據(jù)功能行為的映射關系判斷產(chǎn)品種群是否能夠?qū)崿F(xiàn)如上行為，從而得到產(chǎn)品種群的功能 基因編碼矩陣。
[0012] 優(yōu)選地，所述機械產(chǎn)品的行為包括平移、旋轉(zhuǎn)、連接、覆蓋、咬合以及定位。
[0013] 優(yōu)選地，還包括步驟：由成熟度公式和設計聚合熵勢公式分別求得產(chǎn)品種群的成 熟度和聚合熵勢。
[0014] 優(yōu)選地，所述功能種群FP的成熟度M表示如下：
[0015]
【主權(quán)項】
1. 一種基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法，其特征在于，該方 法包括以下步驟： 1) 使用行為來定義產(chǎn)品的初始狀態(tài)和目標狀態(tài)，再根據(jù)這兩個狀態(tài)得到實現(xiàn)該狀態(tài)變 化的合適的行為變化序列，從而建立產(chǎn)品設計過程的行為流模型； 2) 獲得行為和功能的初始映射關系； 3) 建立基于行為流的發(fā)動機功能群落及演化模型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法， 其特征在于，將發(fā)動機行為流功能群落模型中功能群落分為進氣，壓縮，燃燒，排氣四個主 要狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法， 其特征在于，還包括步驟：針對功能描述的主觀性和機械產(chǎn)品的行為構(gòu)建行為矩陣，再根據(jù) 功能行為的映射關系判斷產(chǎn)品種群是否能夠?qū)崿F(xiàn)如上行為，從而得到產(chǎn)品種群的功能基因 編碼矩陣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法， 其特征在于，所述機械產(chǎn)品的行為包括平移、旋轉(zhuǎn)、連接、覆蓋、咬合以及定位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法， 其特征在于，還包括步驟：由成熟度公式和設計聚合熵勢公式分別求得產(chǎn)品種群的成熟度 和聚合熵勢。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法， 其特征在于，所述功能種群FP的成熟度M表示如下： I=I
1彡i彡η，η為原子功能數(shù)量，fi是FP的功能描述矩陣中的第i列。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法， 其特征在于，所述功能種群設計聚合熵勢指產(chǎn)品的客觀物質(zhì)存在在空間和狀態(tài)上的分布狀 態(tài)勢能，主要取決于當前功能群落的相關度和成熟度，即：
其中η為功能種群中功能數(shù)量，R表示該功能種群的相關度屬性，M表示該功能種群的 成熟度。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于行為流復雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動機建模方法，該方法包括以下步驟：使用行為來定義產(chǎn)品的初始狀態(tài)和目標狀態(tài)，再根據(jù)這兩個狀態(tài)得到實現(xiàn)該狀態(tài)變化的合適的行為變化序列，從而建立產(chǎn)品設計過程的行為流模型；獲得行為和功能的初始映射關系；建立基于行為流的發(fā)動機功能群落及演化模型。本發(fā)明致力于對行為流的表達問題進行深入研究，本研究通過提出行為流的空間序列這一全新概念，從空間序列的演進變化這一角度來描述基于行為流的產(chǎn)品智能設計過程，并提出兩種行為流空間序列的表達方式以及這兩種表達方式的轉(zhuǎn)換原則。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104636528
【申請?zhí)枴緾N201310574686
【發(fā)明人】郝泳濤, 樓狄明, 王力生
【申請人】同濟大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月15日