基于多领域耦合作用关系识别的复杂机械产品智能计算驱动机制研究

本项目以水电机组作为复杂机械产品的背景与具体对象，综合考虑复杂机械系统设计过程中知识（机械、控制、电磁、通风散热、流体力学等多领域）的多领域耦合问题，对复杂产品知识建模、重用方法与机制进行系统研究，构建基于多领域协同的可重用知识管理与组织体系-知识单元化与网络化、生态化组织体系，即将复杂产品集成分析过程所涉及的知识、模型和过程进行重新组织和描述，形成知识单元，并以知识单元构建知识网络，引入元胞自动机模型，实现产品性能指标的映射、多领域耦合关系中关键性能指标的设计路径规划、关键路径识别以及基于设计性能目标的知识智能驱动计算等。研究结果将建立产品集成化、生态化知识模型并提高设计知识的重用性和继承性，提高对复杂机械系统的分析效率，进而拓展复杂产品智能化设计理论方法。

本项目针对复杂机械产品设计过程及知识重用展开研究，复杂产品设计过程是机、电、液等多过程、多源、多部件、多学科的耦合过程，其设计知识是产品设计的核心，涉及多领域、多设计参数、多设计目标关联等诸多方面，传统的设计方法与知识管理方法难以获取准确的有效的知识并实现知识复用。本项目将复杂机械产品设计过程作为研究对象，综合考虑复杂机电产品设计过程中知识多领域的协同设计问题，对复杂产品知识建模、重用方法与机制进行系统研究，并提出了面向设计的知识组织与驱动机制。具体成果如下：.（1）复杂产品知识单元的分析与构建技术研究。面向单元化、生态化的知识组织体系，基于可重用技术构建多领域协同的知识管理与组织体系，利用面向对象思想，使用本体建模语言对各领域设计知识进行封装，将复杂产品集成分析过程所涉及的知识、模型和过程进行重新组织和描述，形成知识单元，对设计知识进行全面规范化描述，并结合灯泡贯流式水轮机的设计知识进行建模。.（2）在分析现有知识组织方法不足的基础上，提出了基于元胞自动机的复杂产品知识单元自组织聚类方法。引入元胞自动机模型，对于大量的异构知识进行聚类，对知识进行合理的划分，并利用水轮发电机设计知识进行算法验证。.（3）最后，基于本项目所提出的面向设计的知识组织与驱动机制，设计开发设计知识管理平台，以水轮发电机产品设计开发为例对本文所提出的机制进行了具体应用。.本文的研究结果建立了产品知识模型并提高设计知识的重用性和继承性，提高复杂机电产品设计过程的分析效率，继而扩展复杂机械产品智能化设计的理论。