[發明專利]一種基于可滿足性求解的工程產品智能設計方法和裝置

有效

• 申請號: 201710632067.0
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107391864B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 蔡勇;李光耀;曾冠凱
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/27;G06F30/28;G06N3/08;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14;G06F119/18
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 馬驍;于潔

本發明公開了一種基于可滿足性求解的工程產品智能設計方法，包括：對設計指標進行參數化表征，作為命題變量；采用神經網絡模型構建缺乏顯式公式表征的命題變量的計算公式，作為命題公式；獲取命題變量的取值范圍，并將命題變量的取值范圍與命題公式結合形成命題子句；對命題子句進行合取形成一個全參數覆蓋的工程產品參數化設計模型；對工程產品參數化設計模型進行可滿足性求解，若能夠找到可滿足的解，則返回結果為真，并給出至少一組設計參數；反之，返回結果為假，并給出任意一個不滿足的命題變量。本發明方法和裝置降低了現有工程產品設計過程中對設計人員的經驗要求，且提高了工程產品設計過程中迭代設計效率，具有很好的現實意義。

技術領域

本發明涉及計算機輔助工程產品設計領域，特別是指一種基于可滿足性求解的工程產品智能設計方法和裝置。

背景技術

傳統的工程產品優化設計方法采用“由下到上”模式，需要設計師在產品立項階段依據經驗指定設計空間，采用逐級開發流程，在設計過程遇到問題需要依靠經驗或采用優化設計方法對設計指標進行迭代修改，限定了產品開發過程中的創新性程度。并且限制于計算效率和優化算法的尋優能力，難以處理多學科多目標的高維優化問題。因此，對于工程產品設計來說，傳統的設計模式已經不能滿足現代企業的需求，特別需要一種智能化的設計方法來替代。

近年來人工智能技術快速發展，可滿足性求解屬于人工智能中推理決策分支的重要技術組成，目前在有界模型檢驗、基于符號執行的程序分析、線性規劃和調度、測試用例生成，以及電路設計和驗證等領域有非常廣泛的應用。

對于工程產品設計問題，產品的造型、市場需求、政策法規、性能標準、制造能力和成本限制等任何設計參數之間通常隱含有一種隱式的等式關系，并且工程界中的各類設計手冊和法律法規對各種設計參數的明確約束，因此，采用可滿足性求解的策略可以將復雜多目標優化設計問題轉換為多個或單個可滿足性問題，形成全參數覆蓋的生成式產品設計模型。采用可滿足性求解可以評估是否存在滿足設計目標的設計方案，并給出其中一組設計方案和性能數據，并通過軟件開發以交互可視的形式呈現給用戶。用戶可以通過修改設計參數快速得到新的可滿足解，從而，可形成一種全新的高效率的“由上到下”的產品開發方法，是未來產品設計發展趨勢。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提出一種基于可滿足性求解的工程產品智能設計方法和裝置，解決現有工程產品設計過程中對設計人員的經驗要求較高，且工程產品設計過程中迭代設計效率低的問題。

基于上述目的本發明提供的一種基于可滿足性求解的工程產品智能設計方法，包括：

對設計指標進行參數化表征，作為命題變量；

采用神經網絡模型構建缺乏顯式公式表征的所述命題變量的計算公式，作為命題公式；

獲取所述命題變量的取值范圍，并將所述命題變量的取值范圍與所述命題公式結合形成命題子句；

對所述命題子句進行合取形成一個全參數覆蓋的工程產品參數化設計模型；

對所述工程產品參數化設計模型進行可滿足性求解，若能夠找到可滿足的解，所述工程產品參數化設計模型的返回結果為真，并給出至少一組設計參數；反之，所述工程產品參數化設計模型返回結果為假。

進一步，所述對設計指標進行參數化表征，作為命題變量，包括：

獲取不同年齡、職業、功能需求的用戶群對美學、人機、性能以及價格的因素的理想值，將每個因素作為一個設計目標；通過對自然語言中語義詞庫抽取以及主從因素分析，構建有關用戶群的所述命題變量；和/或，

獲取不同層次市場定位對工程產品的造型、性能和價格的指標的偏好，采用語義分析和提出的方法，構建有關市場需求的所述命題變量；和/或，

獲取產品的性能目標、重量目標和成本目標作為有關性能指標的所述命題變量；和/或，