基于C-K理论、NAR和FCA的对象簇创新设计技术研究

This study aims to construct the innovative design system of object family using the C-K theory. Based on the C-K, NAR and FCA theory, study the innovative design techniques with the ideas of parametric and feature design. Design examples are summarized into object families; the entity object families will be decomposition according to certain rules into feature object families and feature interaction object families; the establishment of core logical knowledge structure mode which in the form of parameters concept lattice is based on the features of object families and feature interaction object families; with the principle of the NAR, research the C-K theory as well as method and set up the Non-axiomatic reasoning model. The innovative design system have abilities to search for the model with potential knowledge, generation hypothesis model by reconstructing the existed model or using innovative theory of C-K theory to build. After that, using the NAR theory to evaluated the process of the new entity model's generation. Choosing the optimal hypothesis entity model as the candidate entity model using the ANSYS software to analysis the entity model. As a result, improve the design efficiency and innovation of products. And to improve product competitiveness in the market.

本研究旨在通过对基于对象簇的C-K的创新设计体系的构造。研究在C-K、NAR以及FCA理论的基础上，体现参数化、特征化的设计思想的创新设计技术。将设计实例总结成对象簇；将实体对象簇按一定规则分解为特征对象簇和特征相互作用对象簇；以特征对象簇和特征相互作用对象簇参数概念格为基础逻辑知识结构，建立核心知识模型；结合NAR原理，研究基于经验语义的无公理推理的知识模型和C-K理论与方法。该创新设计体系能对知识模型进行潜在搜索，通过重构现有实体模型或使用创新C-K理论的创新机制生成新的假设实体模型的方式，并使用NAR理论对新实体模型的推理生成过程进行评估，选择最优假设实体模型为候选模型，最后使用ANSYS软件对候选实体模型进行修正。以此来提高设计效率和体现产品的创新性。提高新设计产品的在市场中的竞争力。

项目以数控磨床和数控铣床的系列产品为例，通过收集、整理和分析这些设计实例模型，在统一的三维特征实体建模环境下，以产品序列为基础，抽象出设计实体特征模型对象簇。对每个设计实体特征模型对象簇，构造了它的设计实体特征模型原型。以设计实体特征模型原型表示该设计实体对象簇的基本设计知识。以基于设计实体对象簇的特征模型原型的参数化变形设计实现基于无公理推理的设计推理。应用设计实体特征模型原型和基于它的参数化变形设计解释并构造C-K 设计推理。最终实现了一种应用设计实体特征模型原型和基于它的参数化变形设计的设计推理方法。理论上，该方法对各种设计理论的进一步机器化和智能化有一定的理论意义，对人工智能在各种设计理论中的应用，特别是在机械设计中的应用有一定的推动作用。该研究也对设计理论的形式化研究提供了一种可以借鉴的方法。应用上，该方法解决了在通用 CAD 系统中实体结构设计一直存在的大量重复建模和简单建模时间花费大的问题。以抽象变形设计模型适应需求，为系列化产品设计提供了一种缩短设计时间的解决方案，同时兼顾用户对产品的个性化需求；另外，它涉及在通用 CAD 系统中的创新设计问题，开发出相近功能或相似实体结构建模的创新设计方法，开拓了通用 CAD 系统的另一个应用方面；针对基于知识工程的设计推理方法，将逻辑推理的语义直接映射到设计工作的实体图形操作，并且基于设计实体图形操作的经验确定推理结果的真值是计算机辅助设计推理领域的一种新的发明。这种方法即允许真值较高、操作可行的设计推理存在，也允许真值较低，操作不确定，且具有启发性的推理结果的生成，为设计的创新性提供新的方向。智能变形设计知识库具有设计知识的管理功能，能够应用于企业的广义知识产权管理。包括企业产品的设计经验、企业产品的设计实例、企业产品的设计规则和标准，特殊的典型设计问题及处理方法等。