[發明專利]基于行為流功能與行為耦合關系的建模方法

有效

• 申請號: 201310471429.4
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103729492B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 郝泳濤;樓狄明;王力生
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06N3/12
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明涉及產品建模領域，特別是涉及一種基于行為流功能與行為耦合關系的建模方法。

背景技術

隨著科學技術和生產技術的飛速發展，每個企業都面臨著持續多變的和不可預測的全球化市場競爭，機械制造業亦是如此，然而如何在激烈的競爭中得以生存，最終還是歸結到產品的創新。由于概念設計在產品設計的第一階段，決定著產品的功能作用以及實現功能的結構載體。有研究表明，產品價值的70%是由概念設計階段決定的，由此可見產品的概念設計是實現產品創新的關鍵環節，但并不表明概念設計就一定能夠產生創新性的設計方案[3]。創新的本質在于用非常規的方法獲得具有新穎性的設計方案，為了得到具有新穎性的設計必須從不同的思維角度出發得到同一問題的一系列解。

功能-行為-結構（Function-Behavior-Structure）模型最早是由Qian和Gero所提出的,且對該模型進行了較為系統的研究，并給出了相應的數學模型，以及各映射空間之間的關系描述，如圖1所示。FBS這種設計框架結構的合理性得到眾多研究者的認可，但是通過這種框架結構實現產品建模的創新理論卻不是很多。因此在面對激烈的市場競爭中，如何能夠在短時間內快速完成產品的升級以及研制能力變成了一家企業成功的首要任務。然而研究表明，在新產品的開發過程中40%是重用過去的部件，40%是對已有部件的修改，20%為全新的設計。

發明內容

鑒于以上所述，本發明的目的在于提供一種基于行為流功能與行為耦合關系的建模方法，用于實現產品概念模型的自動化設計以及創新。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種基于行為流功能與行為耦合關系的建模方法，利用功能和行為之間的耦合性來實現行為流的產品建模，形成建模的行為節點序列。

優選地，利用功能和行為之間的耦合性來實現行為流的產品建模具體包括以下步驟：

步驟1：從功能庫中查找是否存在現成的行為可以實現此功能，如果沒有則到達第二步驟，如果有則進行步驟三，并且將該子功能記入到產品建模的行為路徑中。

步驟2：將功能進行分解，一直分解到每個子功能在功能庫中都存在,返回步驟1。

步驟3：根據輸入的行為以及相關的約束條件從行為庫中選擇對應的行為，根據此行為 輸出相應的結構，并將該結構記入到產品建模的行為路徑中。

步驟4：根據結構以及約束條件從結構庫中查詢出結構表，根據結構表判斷，該結構是否為目標結構單元，如果是則直接退出，并且將相應的結構計入到產品建模的行為路徑中；否則輸出該結構對應的功能，進入步驟1依次循環。

優選地，還包括以下步驟：使用遺傳算法，利用所述行為節點序列對行為流進行重組擇優，得到最優的行為流建模路徑。

優選地，使用遺傳算法，利用所述行為節點序列對行為流進行重組擇優，得到最優的行為流建模路徑具體包括以下步驟：

1）對行為流進行二進制的編碼，從而獲得行為矩陣的基因編碼；

2）依次執行選擇、交叉、變異的步驟；

3）確定算法評價函數及終止條件；得到的行為流序列即為最優解。

優選地，所述產品為發動機。

優選地，所述發動機的總功能分為以下四個子功能組合完成，分別為：吸氣過程、壓縮過程、做功過程以及排氣過程。

如上所述，本發明在基于FBS模型的基礎上，提出了行為流建模，建立了功能模型，行為模型，使用知識模板為載體實現功能到行為的映射，以便達到快速建模的目的并來實現產品概念設計的初步創新。

由于進化設計借助自然智能的高速穩健的優化方法，通過設計模式之間的演化過程，體現出形象思維和創造性思維的特征，并獲得設計問題的最優解。與基于純粹邏輯推理方法的設計過程不同，進化設計過程中通過進化個體的隨機組合獲得試解，并通過并行大規模的演化搜索整個設計空間來獲得最優解。遺傳算法在設計過程中的應用不僅加快了設計速度，而且生成了很多創意性的產品，因此本發明使用了遺傳算法對行為流建模過程中的行為路徑進行擇優，以選取最優解。

附圖說明

圖1顯示為本發明產品建模的初步模型示意圖。

圖2顯示為本發明行為描述與名稱的對應關系。

圖3-6顯示為本發明具體實施例中四個沖程經過計算后的結果圖。

具體實施方式