[發明專利]基于功能流的概念設計原理草圖設計系統及設計方法

無效

• 申請號: 201110453993.4
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102592009A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 谷朝臣;胡潔;戚進;彭穎紅
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及設計學、工程學、圖形學領域，具體是一種基于功能流的概念設計原理草圖設計系統及設計方法。

背景技術

概念設計是是工程設計的重要組成部分，工程創新的主要環節。概念設計對設計者的經驗和知識要求很高，因此概念設計過程中的交流共享和協同合作非常重要。這要求有能夠對設計方案進行方便快速表達的草圖方法，以支持概念設計的可視化和協同。

經對現有技術文獻的檢索發現，Pahl和Beitz在1984年的《Engineering?Design》中提出了用輸入、輸出流(Input/Output?Flows)的概念表示產品的功能，進行產品概念建模。功能設計是設計原理方案的主要方法，功能設計認為系統各部分通過“功能流”(包括，物質流、能量流、信號流)的轉換、傳遞和儲存實現總體功能。起源于1950s的Functional?Flow?Block?diagram(FFBD)能夠很好的表達系統工程學科的商業管理過程模型(http://en.wikipedia.org/wiki/Functional_flow_block_diagram)，經過幾十年發展，在概念設計領域提出了功能流(functional?flow)的概念。但是，概念設計原理草圖更注重功能原理和對應結構原理設計的可視化，擅長時間序列功能建模的FFDB不能夠很好的解決概念設計的可視化問題。因此，本發明提出基于功能流的概念原理草圖方法。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供了一種基于功能流的概念設計原理草圖方法。

本發明是通過以下技術方案實現的。

一種基于功能流的概念設計原理草圖設計系統，包括概念草圖知識庫模塊、功能草圖模塊和結構草圖模塊，其中：

-概念草圖知識庫模塊，為功能草圖模塊和結構草圖模塊提供底層數據；

-功能草圖模塊，為設計者提供概念設計功能層原理構思的可視化平臺；

-結構草圖模塊，在功能草圖模塊的基礎上，為設計者提供概念設計結構層原理構思的可視化平臺。

所述功能草圖模塊和結構草圖模塊均采用矢量圖形的方法為設計者提供可視化平臺。

一種基于功能流的概念設計原理草圖設計系統的設計方法，包括如下步驟：

步驟1，建立概念草圖知識庫模塊；

步驟2，通過功能草圖模塊繪制功能草圖；

步驟3，通過結構草圖模塊繪制結構草圖。

所述建立概念草圖知識庫模塊包括如下步驟：

步驟101，建立功能的規范化表達方式，包括輸入/輸出“功能流”描述，以及輔助的語義表達方式；

步驟102，建立功能結構元進行規范化描述，確定功能結構元的示意性圖片；

步驟103，建立功能結構元和對應的功能之間的映射；

步驟104，建立各種“功能流”的不同傳遞方式對應的功能結構元連接符號。

所述通過功能草圖模塊繪制功能草圖包括如下步驟：

步驟201，功能檢索，輸入功能需求，根據輸入/輸出“功能流”、功能的語義描述，檢索符合條件的功能結構元；

步驟202，添加功能結構元的示意性圖片到功能草圖畫板，并按照“功能流”的流向連接各個功能結構元。

所述檢索算法如下：

IF?Sim(F_r，F_s)≥ρ，THEN?S?is?suitable；

其中，F_r是功能需求，F_s是功能結構元S的功能，ρ是判別閾值；

Sim(F_r，F_s)＝α×S_f+β×S_s，α+β＝l；

其中，S_f是功能規范化表述中功能流部分的相似度，S_s是功能規范化表述中語義部分的相似度，α，β為對應的權重。

所述功能草圖畫板為矢量圖繪圖板，支持各種矢量圖元的旋轉、縮放、平移。

所述通過結構草圖模塊繪制結構草圖包括如下步驟：

步驟301，動態跟隨功能草圖畫板中的功能結構元，提醒設計者確定“功能流”在功能結構元之間的傳遞方式；

步驟302，選擇“功能流”在功能結構元之間的合適傳遞方式，系統自動推送對應于傳遞方式的連接符號線連接相應功能結構元。

所述結構草圖畫板為矢量圖繪圖板，支持各種矢量圖元的旋轉、縮放、平移。

附圖說明