[發(fā)明專利]一種基于效用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策支持系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710429349.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107292007A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國(guó)新;余俊;明振軍;閻艷;楊念
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,付雷杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方案評(píng)價(jià)方法，具體涉及一種基于效用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策支持系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)的自動(dòng)化與智能化提供了可能，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與優(yōu)選是其重要的組成部分。設(shè)計(jì)人員為智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸入設(shè)計(jì)需求，系統(tǒng)經(jīng)由其推理模塊會(huì)產(chǎn)生多種備選方案。但設(shè)計(jì)人員往往只想得到唯一一種綜合最優(yōu)的方案用于后續(xù)的仿真分析和實(shí)際生產(chǎn)。因此，需要一種方案評(píng)價(jià)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)備選方案的評(píng)價(jià)與排序以得出最優(yōu)方案。

方案評(píng)價(jià)方法實(shí)際上是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的決策過(guò)程。以往比較流行的設(shè)計(jì)決策方法，如基于模糊決策圖(FDM)與灰色關(guān)聯(lián)分析(GRA)的方案評(píng)價(jià)方法(FDM-GRA)、多粒度屬性指標(biāo)模糊測(cè)度和可加Choquet積分模型方法、網(wǎng)絡(luò)分析法、多層次屬性指標(biāo)的設(shè)計(jì)決策方法、考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重以及灰色關(guān)聯(lián)分析的設(shè)計(jì)方案優(yōu)選決策方法。上述研究嘗試將基于決策方法在選擇產(chǎn)品設(shè)計(jì)最優(yōu)方案上進(jìn)行應(yīng)用，側(cè)重于結(jié)合已知各設(shè)計(jì)屬性的權(quán)重的情況下，設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)方法依靠專家經(jīng)驗(yàn)打分評(píng)價(jià)，方案有效性低，也忽略了在設(shè)計(jì)方案中存在的不確定性的影響。

目前為了解決槍械設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中存在的不確定性，主要采用蒙特卡洛仿真和區(qū)間數(shù)等理論、基于漸近全局代理模型的穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)、產(chǎn)品方案的模糊分類綜合評(píng)價(jià)模型。

現(xiàn)有的研究成果，從不同角度實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的決策支持和設(shè)計(jì)參數(shù)不確定性的表達(dá)，但仍缺少一種充分考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中設(shè)計(jì)參數(shù)不確定以及設(shè)計(jì)需求動(dòng)態(tài)變化這兩類設(shè)計(jì)不確定性的決策支持方法，影響了產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的有效性。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于效用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策支持系統(tǒng)及方法，能夠適應(yīng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)的不確定性，提高了設(shè)計(jì)方案的有效性，且評(píng)價(jià)效率高。

一種基于效用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策支持系統(tǒng)，所述決策支持系統(tǒng)包括知識(shí)庫(kù)模塊、單效用函數(shù)模塊、多效用函數(shù)模塊及總體期望效用模塊，每一個(gè)模塊都具備獨(dú)立的輸入輸出接口；

所述知識(shí)庫(kù)模塊用于存儲(chǔ)以往的設(shè)計(jì)方案及評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)與產(chǎn)品需求相關(guān)的n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇備選方案；

所述單效用函數(shù)模塊通過(guò)輸入輸出接口接收設(shè)計(jì)人員基于效用理論輸入的對(duì)n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的偏好屬性值，根據(jù)偏好屬性值擬合出n個(gè)單效用函數(shù)，通過(guò)輸入輸出接口輸出相應(yīng)的函數(shù)系數(shù)值到控制面板上，從知識(shí)庫(kù)模塊中提取備選方案，以備選方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)區(qū)間作為積分區(qū)間，并利用單效用函數(shù)計(jì)算每個(gè)備選方案的n個(gè)單效用函數(shù)值，輸出給總體期望效用模塊，n為正整數(shù)；

所述多效用函數(shù)模塊，利用輸入輸出接口輸入的n-1個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的屬性值構(gòu)建無(wú)偏好屬性組合方程組，輸出每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重k_i到控制面板上，i＝1～n；

所述總體期望效用模塊基于權(quán)重k_i和單效用函數(shù)值輸出每個(gè)備選方案的總體期望效用值及排名到控制面板上；

所述決策支持系統(tǒng)進(jìn)一步包括后處理分析模塊，用于測(cè)試總體期望效用值排名前兩位的備選方案的魯棒性，通過(guò)輸入輸出接口改變所述備選方案的Δk以及Δx、ΔL重新求解所述前兩位的備選設(shè)計(jì)方案的總體期望效用值，來(lái)判斷排名是否改變，Δk指權(quán)重的變化，將Δk分別疊加到多效用函數(shù)模塊中的k_i，再次計(jì)算輸出新的權(quán)重；Δx指單效用函數(shù)曲率的變化，改變單效用函數(shù)模塊中擬合的函數(shù)系數(shù)值，相應(yīng)的再次計(jì)算單效用函數(shù)值；ΔL指?jìng)溥x方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)區(qū)間的長(zhǎng)度變化，改變單效用函數(shù)模塊中備選方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)區(qū)間，相應(yīng)的再次計(jì)算單效用函數(shù)值；

通過(guò)輸入輸出接口增加知識(shí)庫(kù)模塊中的備選方案，改變所有的備選方案的排名；通過(guò)輸入輸出接口增加知識(shí)庫(kù)模塊中的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在單效用函數(shù)模塊中增加一個(gè)單效用函數(shù)，改變每一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重k_i及所有的備選方案的排名；通過(guò)輸入輸出接口改變備選方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)區(qū)間，改變所述備選方案在單效用函數(shù)模塊中的單效用函數(shù)值。

進(jìn)一步地，采用如權(quán)利要求1所述的基于效用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策支持系統(tǒng)，所述決策支持方法為：

步驟一，在知識(shí)庫(kù)模塊中根據(jù)與產(chǎn)品需求相關(guān)的n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇備選方案；

步驟二，設(shè)計(jì)人員基于效用理論在單效用函數(shù)模塊中通過(guò)輸入輸出接口輸入對(duì)n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的偏好屬性值，根據(jù)偏好屬性值擬合出n個(gè)單效用函數(shù)，輸出相應(yīng)的函數(shù)系數(shù)值到控制面板上；