定制产品功能—结构映射原理、方法及关键技术研究

针对产品设计过程中设计信息抽象性、模糊性和层次性等特点，提出了基于知识的定制产品功构映射方法与理论，并对定制产品功构模型构建、基于FCM的定制产品功构单元粒度划分、基于赋权自动机的定制产品功构映射过程以及基于BPNN&CBR的定制产品功构映射快速实现进行了深入研究，并结合实际应用项目将上述理论应用到具体产品设计过程中，取得了良好的效果，也证明了作者提出方法的先进性与正确性。 论文的主要结构如下： 第一章讨论了产品概念设计的特点及研究现状，研究了基于知识的定制产品设计理论，分析了现有面定制产品功构映射实现方法不足，论述了定制产品功能结构域映射的主要思想。 第二章分析了定制产品的特点，研究了影响定制产品功构映射复杂度的主要因素，探讨了基于知识的定制产品需求表达方法，在此基础上提出了基于事物特性表的需求信息元模型；给出了基于事物特性表原理的需求信息元形式化表达方法及实现技术，从而构建了基于知识的定制产品功构模型(PFSM)；在公理化设计理论的基础上探讨了定制产品功构模型的构建原则及优化策略，及基于PFSM的定制产品功构映射实现流程。 第三章基于构建定制产品功构模型，通过对模糊C均值算法中随机初始化策略进行改进，研究了功构单元粒度划分方法，结合定制产品设计过程中需求映射及实例映射特点，根据公理化设计原理探讨了基于信息熵的聚类评价函数构造。结合项目实施给出该方法在电梯制造业中的典型应用实例。 第四章针对现有定制产品功构映射实现方法的局限性，给出了定制产品功构模型求解知识表达；根据模型层次节点功构单元间结构特征，提出了基于半环赋权自动机的单约束线结构产品功构模型功能结构域映射实现方法；按照“析取-合取”策略，运用自动机析取、同效、去冗余性等方法将多约束树型产品功构模型析取为若干相对独立的线结构产品功构模型，按单约束线结构产品功构模型映射方法求解，将所有解运用“合取”方法，进而实现多约束树型产品功构模型的功构映射。通过上述方法在液压机本体及移动工作台的功能结构映射具体应用实例，表明了方法的可行性与先进性。 第五章根据定制产品功构模型的树结构特征，提出了基于结构图的定制产品功能结构树相似性算法，其通过最大同构子图获取算法、同构子图相似性算法实现产品功能结构树相似性比较，在此基础上，对功能结构树节点采用BPNN&CBR的相似性获取，即通过BPNN获取节点需求权重，并针对节点特征值类型特点，给出不同类型特征输入与样本实例特征差分距离的计算公式，按照实例推理方法获取与用户需求匹配的节点实例。最后给出了YF32-3150 KN液压机本体功能结构树相似性计算案例，及基于实例的移动工作台特征权重获取的具体应用。 第六章依托国家科研项目，结合企业具体应用，开发了定制产品功构映射平台，将产品功构模型的映射理论和方法应用于产品需求获取、产品模块粒度划分、产品设计任务信息管理、产品设计模块信息管理、产品设计流程管理以及产品基础数据管理等过程中，给出了系统平台的应用背景、实施策略、体系结构和功能模块。 第七章总结了本文的主要研究内容和成果，并给出了今后的研究方向