基于行為流復(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及產(chǎn)品建模領(lǐng)域基于行為流復(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 復(fù)雜產(chǎn)品是指結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)密集、制造要求和成本高、過(guò)程管理復(fù)雜、客戶需求 多變的一類產(chǎn)品。而概念設(shè)計(jì)則是復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程最為核心的階段，是增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力 的根本環(huán)節(jié)。資料表明，只占成本5%的概念設(shè)計(jì)階段決定了產(chǎn)品全生命周期成本的85%， 產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的70%以上，時(shí)間和成本同質(zhì)量一樣成為決定產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵因素。由于概 念設(shè)計(jì)處于產(chǎn)品生命周期的最早期階段，對(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)有著極大的影響。概念設(shè)計(jì)從 根本上決定了產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本、開(kāi)發(fā)時(shí)間和產(chǎn)品的創(chuàng)新性，它包括設(shè)計(jì)人員對(duì)設(shè)計(jì) 任務(wù)的理解，設(shè)計(jì)靈感的表達(dá)，設(shè)計(jì)理念的發(fā)揮。
[0003] 現(xiàn)如今功能建模則是復(fù)雜產(chǎn)品建模最為普遍的方式，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品功能的研究，以 產(chǎn)品功能為核心來(lái)看待整個(gè)模型，一般的方法中都采用自上而下的功能分解來(lái)建立模型的 層次，引導(dǎo)功能建模。而當(dāng)前建立的功能分解方法，都是在盡最大的可能對(duì)已有的功能劃分 的知識(shí)或者經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)利用，來(lái)指導(dǎo)功能分解。這些知識(shí)的總結(jié)都是來(lái)自部分領(lǐng)域人員大 腦思考的結(jié)果，從出發(fā)點(diǎn)上就具有片面性，可能只適用于部分領(lǐng)域，不具備通用性；另一方 面，人的知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)，其實(shí)也就是尋找功能設(shè)計(jì)優(yōu)化解的經(jīng)過(guò)部分驗(yàn)證的估值函數(shù)，并不保 證是最優(yōu)解，也不保證找到當(dāng)前相對(duì)更好的一個(gè)選擇；再次，如果提出的模型產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié) 果不具備可行性，一切都變得毫無(wú)意義，因此功能模型是從主觀到客觀，從抽象到具體的過(guò) 程，但是也要考慮到是否有實(shí)現(xiàn)的可能性，以往的從上往下單一的路線會(huì)造成結(jié)果和現(xiàn)實(shí) 的脫離。
[0004] 因此 Gero 提出 了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的 FBS (Function-Behavior-Structure)模型，他認(rèn)為 設(shè)計(jì)過(guò)程是設(shè)計(jì)者將產(chǎn)品的功能需求轉(zhuǎn)化為預(yù)期可以實(shí)現(xiàn)該功能的行為，然后根據(jù)行為選 擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元，再將結(jié)構(gòu)的實(shí)際行為與預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)功能的行為進(jìn)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(fù)上述過(guò)程，在FBS理論提出 后，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程更加注重了對(duì)產(chǎn)品建模過(guò)程中行為的研究，通過(guò)建立產(chǎn)品的行為流 模型來(lái)解決以上問(wèn)題。產(chǎn)品行為是客觀的，可以無(wú)歧義的表達(dá)復(fù)雜產(chǎn)品的建模過(guò)程，此外通 過(guò)直接對(duì)行為的研究，可以明確定義建模過(guò)程中產(chǎn)品的一系列狀態(tài)，特別是起始狀態(tài)和目 標(biāo)狀態(tài)。通過(guò)這兩個(gè)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(lái) 實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，建立新產(chǎn)品的行為流模型，而且行為可以直接 對(duì)應(yīng)到結(jié)構(gòu)，可以得到產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品的行為流模型具有實(shí)用性，覆蓋智能設(shè)計(jì)的整個(gè)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(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于行為流復(fù)雜產(chǎn)品 功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法，用于實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計(jì)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于行為流復(fù)雜產(chǎn)品功能群落 及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法，該方法包括以下步驟：
[0007] 1)使用行為來(lái)定義產(chǎn)品的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，再根據(jù)這兩個(gè)狀態(tài)得到實(shí)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(shè)計(jì)過(guò)程的行為流模型；
[0008] 2)獲得行為和功能的初始映射關(guān)系；
[0009] 3)建立基于行為流的發(fā)動(dòng)機(jī)功能群落及演化模型。
[0010] 優(yōu)選地，將發(fā)動(dòng)機(jī)行為流功能群落模型中功能群落分為進(jìn)氣，壓縮，燃燒，排氣四 個(gè)主要狀態(tài)。
[0011] 優(yōu)選地，還包括步驟：針對(duì)功能描述的主觀性和機(jī)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(guān)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(jī)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(shè)計(jì)聚合熵勢(shì)公式分別求得產(chǎn)品種群的成 熟度和聚合熵勢(shì)。
[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(xiàng)】
1. 一種基于行為流復(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法，其特征在于，該方 法包括以下步驟： 1) 使用行為來(lái)定義產(chǎn)品的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，再根據(jù)這兩個(gè)狀態(tài)得到實(shí)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(shè)計(jì)過(guò)程的行為流模型； 2) 獲得行為和功能的初始映射關(guān)系； 3) 建立基于行為流的發(fā)動(dòng)機(jī)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(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法， 其特征在于，將發(fā)動(dòng)機(jī)行為流功能群落模型中功能群落分為進(jìn)氣，壓縮，燃燒，排氣四個(gè)主 要狀態(tài)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于行為流復(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法， 其特征在于，還包括步驟：針對(duì)功能描述的主觀性和機(jī)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(guān)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(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法， 其特征在于，所述機(jī)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(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法， 其特征在于，還包括步驟：由成熟度公式和設(shè)計(jì)聚合熵勢(shì)公式分別求得產(chǎn)品種群的成熟度 和聚合熵勢(shì)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于行為流復(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)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(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法， 其特征在于，所述功能種群設(shè)計(jì)聚合熵勢(shì)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(shì)能，主要取決于當(dāng)前功能群落的相關(guān)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(guān)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(fù)雜產(chǎn)品功能群落及其演化的發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法，該方法包括以下步驟：使用行為來(lái)定義產(chǎn)品的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)，再根據(jù)這兩個(gè)狀態(tài)得到實(shí)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(shè)計(jì)過(guò)程的行為流模型；獲得行為和功能的初始映射關(guān)系；建立基于行為流的發(fā)動(dòng)機(jī)功能群落及演化模型。本發(fā)明致力于對(duì)行為流的表達(dá)問(wèn)題進(jìn)行深入研究，本研究通過(guò)提出行為流的空間序列這一全新概念，從空間序列的演進(jìn)變化這一角度來(lái)描述基于行為流的產(chǎn)品智能設(shè)計(jì)過(guò)程，并提出兩種行為流空間序列的表達(dá)方式以及這兩種表達(dá)方式的轉(zhuǎn)換原則。
【IPC分類】G06F17-50
【公開(kāi)號(hào)】CN104636528
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310574686
【發(fā)明人】郝泳濤, 樓狄明, 王力生
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月15日