基于行为流的发动机产品设计变更中的复杂性演化建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明就是涉及复杂产品设计变更过程中的复杂性演化建模方法，特别是涉及一 种基于产品行为流的复杂性演化建模方法。
【背景技术】
[0002] 作为我国国民经济的支柱产业，制造业在经济增长中占主导地位，是经济转型的 基础，是实现现代化的动力所在；作为经济社会发展的依托，制造业是我国城镇就业的主要 渠道和国际竞争力的集中体现，是其他行业发展的基础。我国现在处于工业化时期，且处于 经济增长的关键时期，在第一产业和第三产业增长缓慢的情况下制造业直接决定了经济增 长态势。制造业直接体现了一个国家的生产力水平，提高制造业的设计和生产效率有着深 刻长远的意义。
[0003] 在产品制造的诸多阶段中，产品设计是最关键的环节之一，是制造业的灵魂，其能 力制约了产品在市场上的竞争力，而创新是设计的灵魂，是设计的本质要求。从行业角度来 看，创新的产品设计思路和方法能够提高制造业的效率，在可持续发展的前提下创新设计 更加符合行业的发展趋势；从企业角度来看，承担着制造任务的企业的创新是创新系统的 源头和核心，其创新能力的决定因素又在于产品设计；从消费者的角度来看，创新的产品设 计可以带动消费者的消费习惯、消费文化和相应的购买力，甚至创造新的市场。因此，创新 在产品设计中的作用极为重要。
[0004] 然而由于缺乏创新意识、整体设计意识的薄弱和认识缺陷等问题，国内产品设计 现状不容乐观，导致制造业的主要盈利因素是廉价劳动力而不是核心科技。针对这一情况， 在产品设计过程中力求突破创新就显得迫在眉睫。产品设计是一个创造性的综合信息处理 过程，其创新需要综合不同领域不同科目的知识才能取长补短，得到更好的解决方案。
[0005] 产品设计创新的过程需要依赖过去研究设计人员已有的经验，利用产品设计知识 的共享与重用才能做到继承与发展。在当今时代，企业产品的推陈出新速度和技术发展的 步伐大大加快，产品设计知识库以指数级增长，使得对设计技术的有效利用和发展成为难 题。如何有效利用已有资源，对需求越来越大的产品设计方法的更新和进步至关重要。
[0006] 复杂产品是指研发成本高、规模大、技术含量高、涉及多学科技术知识、制造装配 所需资源非常多的一种产品，其客户需求、系统组成、产品技术、制造过程、项目管理等都非 常复杂。复杂产品是大量设计人员在长期设计与生产过程当中，经过不断积累完善而产生 的一种产品，其产生的过程是一个由简单产品经过不断升级改进而逐步完善的过程。而每 一次升级和改进都是一个产品设计变更的过程，因此对于复杂产品来说，其设计变更是一 个主要的升级和改进的设计手段，研究复杂产品设计变更具有非常重要的理论价值和工程 意义。
[0007] 虽然产品设计过程和复杂系统的研究已日趋成熟，但二者的结合一复杂产品的 设计过程方面研究并不深入。无论是基于知识模板的复杂产品设计重用方法、基于结构建 模方法的复杂产品设计过程规划、还是面向复杂产品设计的基于组件的概念模型，都是以 功能为核心，通过功能引导结构的方式建模，并没有考虑中间过程，即在设计过程中逐步添 加和更改功能时会引起怎样的复杂性演化。在设计类似产品时，也就无法做到设计方法和 经验的借鉴，降低了设计效率。
[0008] 因此我们需要一种基于行为流的发动机产品设计变更中的复杂性演化建模方法。
【发明内容】
[0009] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于行为流的发动机 产品设计变更中的复杂性演化建模方法，用于解决复杂产品设计变更过程中的复杂性演化 建模问题。
[0010] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于行为流的发动机产品设计 变更中的复杂性演化建模方法，所述建模方法包括以下步骤：
[0011] 1)以行为流作为复杂性演化过程的载体；
[0012] 2)把行为流划分为时间序列和空间序列；对应的结构和功能以聚集成一个个序列 的形式存在，其位置关系和顺序受到映射关系的限制；
[0013] 3)通过把产品演化的过程分解为以时间和空间为间隔点的子步骤，得到产品建模 的时间序列和空间序列；
[0014] 4)以行为流的流动主路径为线索，抽取出复杂网络的属性树。
[0015] 优选地，所述步骤3)中还包括步骤：在时间序列中通过时间关系把复杂性演化过 程分解为与行为流方向垂直的层次，在同一时间序列层次中的子功能、子行为和子结构之 间相互影响，并且不同时间序列之间的子功能、子行为和子结构有联系，用于把这些子部件 与其前驱结构和后继结构隔离开来，单独分析子序列中的行为流模型。
[0016] 优选地，所述步骤3)中还包括步骤：用空间序列对三维空间的结构变化进划分。
[0017] 优选地，所述步骤3)中对三维空间的复杂网络在时间平面和空间平面上投影，得 到复杂产品的时间序列和空间序列。
[0018] 优选地，所述步骤4)中还包括步骤：利用提取出的行为流属性树，选取属性树上 根节点和有限层次的子节点的属性，从而避免子系统之间属性的互相作用和影响带来的复 杂性。
[0019] 优选地，所述步骤4)中从行为流属性树中抽取属性的方法，利用数据结构中树的 遍历算法，在需要得到全部属性时采用深度遍历或广度遍历提取出所有属性，而在需要得 到固定层次的属性时，每次不遍历到终端节点，而是在算法中设定限定值，只提取属性树中 深度在限定值以内的重要属性。
[0020] 优选地，所述步骤4)还包括分析属性树中重要属性变化的趋势，以此推理出产品 设计过程中复杂系统的变化趋势，即可以提取出的属性为单位建立自组织分析模型。
[0021] 优选地，所述产品为发动机。
[0022] 如上所述，本发明在分析了复杂产品的结构庞大复杂、设计繁琐的情况下，以行为 为中心，把行为流应用到设计过程中，化繁为简地提出基于行为流的演化机理，抓住了复杂 产品设计过程的核心所在，提高了复杂产品设计的效率。
【附图说明】
[0023] 图1显示为现有的FBS模型。
[0024] 图2显示为现有的基于FBS模型的概念设计示意图。
[0025] 图3显示为本发明行为流是复杂系统的载体。
[0026] 图4显示为本发明受限流动过程。
[0027] 图5显示为本发明复杂产品的时空序列。
[0028] 图6显示为本发明发动机中行为流线索抽取的自组织分析模型。
[0029] 图7显示为本发明行为流线索抽取得到的复杂网络属性树。
【具体实施方式】
[0030] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0031] 请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明 的基本构想，遂图式中仅显示