专利名称：概念设计阶段产品功能模型建立方法
技术领域：
本发明涉及一种基于实例的概念设计阶段产品功能模型建立方法，属于机械设计与自动化领域。
背景技术：
新产品设计的过程是“功能一结构”的映射过程，概念设计阶段建立正确的功能模型是关键问题。概念设计的任务是满足市场需求，其中功能模型来源于设计者对市场需求的理解。对于新任务，有经验的设计者通过联想以往的设计得到新的方案，其构思的过程就是基于自身经验推理的过程。在概念设计阶段功能模型就是设计者构思的初步结果，由于设计者经验的局限性，很难得到符合企业自身设计、制造能力的功能模型，因此需要借助于以往的设计实例进行决策。已有设计实例包涵了大量的设计经验知识，是设计问题的优化结果或满意结果，也符合企业设计、制造能力。结合计算机辅助技术，用基于实例的功能模型推理来完成功能模型的确定，克服了设计者经验的局限性，帮助设计者在概念设计阶段快速地建立完善的产品功能模型，为详细设计打下基础。但目前的技术中，未见有针对概念设计阶段的功能模型建立方法。
发明内容
本发明针对现有技术方法的不足，提供了一种基于实例的概念设计阶段产品功能模型建立方法。该方法是在产品功能编码和功能模型描述的基础上，利用编码进行功能节点和边的匹配，检索最大相似的功能模型，对模型进行节点和边的修改，达到设计所需功能的满意结果。为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是
一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于包括以下步骤
(1)、对产品功能模型进行描述定义不同行业根据自身的特点给出功能元列表，对于一个行业或企业，其功能元编号是唯一的；功能模型是由功能元按一定规则组合而成的树状结构，功能元构成了功能模型的基本节点，节点的约束关系构成了功能模型的边，功能元按规则组合成分功能，分功能组合成总功能；
(2)、基于实例的产品功能模型的建立以编码的形式输入功能模型，由系统从实例库中自动匹配相似度最大的功能模型实例，包括以下步骤
①最大相似节点的检索对于一个行业或企业功能元编号是唯一的，因此功能元的匹
配可以转化为功能编号的匹配；功能模型中的节点相似度计算的模型如下
字符型相似度的计算为
权利要求
1.一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于包括以下步骤(1)、对产品功能模型进行描述定义不同行业根据自身的特点给出功能元列表，对于一个行业或企业，其功能元编号是唯一的；功能模型是由功能元按一定规则组合而成的树状结构，功能元构成了功能模型的基本节点，节点的约束关系构成了功能模型的边，功能元按规则组合成分功能，分功能组合成总功能；(2)、基于实例的产品功能模型的建立以编码的形式输入功能模型，由系统从实例库中自动匹配相似度最大的功能模型实例，包括以下步骤①最大相似节点的检索对于一个行业或企业功能元编号是唯一的，因此功能元的匹配可以转化为功能编号的匹配；功能模型中的节点相似度计算的模型如下字符型相似度的t 、 IX A = B 计算为J(JJ)=I0 ^爿为字符；数值型的相似度计算，在功能匹配时，只对功能元的编号进行处理，是点与点的相似， 其相似度计算的模型如下设Stu) = l-其中任意点ue[a‘,用，如点￡0€[從内，则与，的相似度β—^a h②最大相似边的检索边是用来连接两个节点的，因此边用其连接的两个节点和节点间关系来表示，且都是有向的；功能模型中的边的编号用八位数字表示，前六位为功能编号，后两位为功能的约束关系编号；③功能模型的修改在检索到最大相似的功能模型后，大多情况下要对功能模型进行修改，使其达到设计的功能要求；(3)、反复匹配、修改直到得到满意的产品功能模型。
2.根据权利要求1所述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于在步骤(3)之后还包括步骤(4)将匹配修改得到的产品功能模型存储到实例库中。
3.根据权利要求2所述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于步骤(1)中对功能描述可采用两类方法一类是对功能信息内容的规范，所有的功能都是可用功能元表示的，实际是对功能进行抽象建模；另一类是对功能表示方法的规范，定义语言表示格式，建立形式上的统一，如以由一个动词和一个名词组成的动宾词组来描述功能。
4.根据权利要求3所述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于步骤(1)中可用二元组表示功能模型=i 是功能模型中的节点集，即功能集； M是功能模型中边的结合表示功能间的附属和约束关系；功能模型的根结点代表整机或部件的功能，叶结点表示子部件或零件的功能；功能模型中如果叶节点没有分叉，表示此叶节点为不可在分的功能元。
5.根据权利要求4所述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于 步骤②中最大相似边的检索也是对其编号进行处理，同样采用步骤①中点与点之间相似度的计算模型得到边的相似度；通过遍历功能模型的所有节点和所有的边，得到功能模型的相似度，比较各个相似度的大小，检索出最大相似度的功能模型；功能模型的相似度
6.根据权利要求5所述的一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，其特征在于步骤③中对功能模型的修改是对功能树进行操作，对功能树结构的操作可分为节点/边删除、节点/边添加、节点/边合并、节点/边分解、节点/边替换。
全文摘要
本发明公开了一种概念设计阶段产品功能模型建立方法，属于机械设计与自动化领域。本发明方法在产品功能编码和功能模型描述的基础上，利用编码进行功能节点和边的匹配，检索最大相似的功能模型，对模型进行节点和边进行修改，达到设计所需的产品功能模型。利用该方法进行功能模型的建立，在概念设计阶段信息不足的情况下，基于实例推理帮助设计者检索到符合企业实际的功能模型，并快速完善功能模型得到最满意的设计结果，提高功能模型设计的效率和实用性。
文档编号G06F17/50GK102508971SQ20111035218
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者丁月, 白颖, 纪爱敏, 苑明海 申请人:河海大学常州校区