基于多学科知识建模的复杂产品概念设计方法及应用

发布时间：2017-06-15 13:05

  本文关键词：基于多学科知识建模的复杂产品概念设计方法及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：概念设计作为一个创造性的过程,对复杂产品而言,是决定其产品质量、成本和创新性最重要的设计阶段。复杂产品概念设计实质上是需求驱动下,从分析需求到生成概念方案的有序和有目标的设计过程。此过程不但是知识从需求域、功能域到行为域和结构域的转化、演变和映射的过程,也是多学科、多物理场知识相互融合、协同和影响的过程。由于在此过程中所涵盖的知识具有模糊性、不确定性和发散性,缺乏有效的产品知识模型使得概念设计过程无法实现有序化和结构化,也难以实现有效的创新。除此之外,对于复杂产品概念设计而言,一般只是部分子系统、部件的创新或再创新,因此重用知识的表示,以及重用知识与创新知识的融合也同样对产品设计质量、效率起着至关重要的作用。针对以上问题,本文展开以下研究：(1)深入研究复杂产品概念设计所涵盖的功能、行为、结构等各类知识与其特征,为建立各类知识合理的表示方式打下基础。(2)将复杂概念设计所涉及到的知识分为对象知识和过程知识两类,分别对其进行建模。对象知识模型基于P-B-S设计模型建立,实现功能域、行为域、结构域知识的描述；过程知识模型则是在对象知识模型的基础上,兼顾复杂产品知识创新与知识重用的双重要求,描述完整和结构化概念生成、求解和评价过程。(3)在对象知识模型和过程知识模型的基础上,分析复杂产品功能域、行为域和结构域映射过程中概念方案的求解机制及解方案的评价机制,综合选择形态学矩阵方法、灰色关联分析、多学科仿真分析等多种分析评价方法,实现概念设计方案在功能域、行为域和结构域的功能、性能及可装拆性评价等,确保方案的合理性和正确性。论文以典型的复杂产品高速列车为例证明了研究的有效性。论文所提出的概念设计知识模型及概念方案求解、评价方法,为复杂产品概念设计知识的规范化、结构化及设计实现过程的有序化提供了一套切实可行的方法。
【关键词】：概念设计 高速列车 多学科知识模型 概念设计求解与评价
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究背景12-13
• 1.3 相关领域国内外研究现状13-18
• 1.3.1 知识与知识工程13
• 1.3.2 概念设计阶段的知识建模13-15
• 1.3.3 概念设计阶段的方案评价15-17
• 1.3.4 高速列车设计中的设计知识运用17-18
• 1.4 论文研究内容与章节安排18-20
• 1.4.1 研究内容18
• 1.4.2 全文组织结构18-20
• 第二章 复杂产品概念设计中的多学科知识20-34
• 2.1 复杂产品概念设计概述20-23
• 2.2 复杂产品概念设计的多学科知识23-33
• 2.2.1 复杂产品概念设计的知识特点23-25
• 2.2.2 基于高速列车制动系统的多学科知识划分25-33
• 2.3 本章小结33-34
• 第三章 多学科设计知识建模34-55
• 3.1 概念设计产品对象知识表示34-46
• 3.1.1 P-B-S设计模型简介34-37
• 3.1.2 复杂产品概念设计对象知识模型37-46
• 3.2 基于原理解的概念设计求解46-48
• 3.3 复杂产品概念设计过程知识建模48-54
• 3.3.1 复杂产品概念设计知识创新过程建模48-52
• 3.3.2 复杂产品概念设计知识重用过程建模52-54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 复杂产品概念设计方案求解及评价55-82
• 4.1 复杂产品概念设计方案求解及评价技术概述55-56
• 4.2 复杂产品概念设计方案求解及评价关键技术56-68
• 4.2.1 概念设计网络搜索技术56-59
• 4.2.2 基于形态学矩阵的定性评价方法59-60
• 4.2.3 模糊隶属度评价60-63
• 4.2.4 基于灰色关联分析的实例知识检索技术63-64
• 4.2.5 基于AMESim仿真的多学科仿真定量评价64-66
• 4.2.6 基于结构知识的系统级评价66-68
• 4.3 高速列车制动系统概念设计实例分析68-81
• 4.3.1 需求分析68-69
• 4.3.2 功能分析69
• 4.3.3 概念设计网络求解69-70
• 4.3.4 基于形态学矩阵的行为原理方案求解70-71
• 4.3.5 基于模糊隶属度的行为原理方案求解71-75
• 4.3.6 基于概念设计求解网络的行为知识定量分析75-76
• 4.3.7 基于形态学矩阵的结构方案求解76
• 4.3.8 基于模糊隶属度的结构方案求解76-79
• 4.3.9 基于灰色关联分析的结构方案实例推理79-80
• 4.3.10 基于AMESim仿真的定量评价80-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第五章 总结与展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-89
• 攻读学位期间的学术成果89

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