《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》課件第6章

第6章概念設(shè)計(jì)6.1概述6.2產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)6.3其它概念設(shè)計(jì) 6.1概述

6.1.1定義、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)主意的生成方法

1.概念設(shè)計(jì)的定義及特點(diǎn)

概念設(shè)計(jì)自1984年提出到現(xiàn)在已經(jīng)有20多年了，但關(guān)于概念設(shè)計(jì)的定義、內(nèi)涵及研究?jī)?nèi)容等，目前仍存在不同的理解。以下是主要的幾種觀點(diǎn)：

第一種觀點(diǎn)認(rèn)為：在明確設(shè)計(jì)任務(wù)后，通過(guò)功能抽象分析，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，得出基本求解途徑和求解方案，這一設(shè)計(jì)過(guò)程就是概念設(shè)計(jì)。

第二種觀點(diǎn)認(rèn)為：概念設(shè)計(jì)首先要弄清設(shè)計(jì)要求和條件，然后生成框架式的廣泛意義上的解。這里的“框架式的解”是指設(shè)計(jì)問(wèn)題的一個(gè)輪廓，每個(gè)主要功能都可以對(duì)應(yīng)到這個(gè)輪廓上，通過(guò)原理部件間的空間或結(jié)構(gòu)上的關(guān)系，使它們有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。第三種觀點(diǎn)認(rèn)為：概念設(shè)計(jì)是根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段的要求，進(jìn)行產(chǎn)品功能創(chuàng)造、功能分解以及功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是功能求解和實(shí)現(xiàn)功能解的載體方案的構(gòu)思和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)過(guò)程。

還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：概念設(shè)計(jì)是由分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、可組織的、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng)，它表現(xiàn)為一個(gè)由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進(jìn)化的過(guò)程。盡管觀點(diǎn)不完全相同，但從中可得出概念設(shè)計(jì)過(guò)程的主要特點(diǎn)。

（1）概念設(shè)計(jì)的過(guò)程是功能空間向結(jié)構(gòu)空間的映射過(guò)程。

（2）概念設(shè)計(jì)是在大量知識(shí)背景的支持下，在廣泛的求解空間中的綜合優(yōu)化問(wèn)題。

（3）解決同一個(gè)技術(shù)問(wèn)題的辦法是多種多樣的，滿足一定的目的設(shè)計(jì)方案也并不是唯一的。任何設(shè)計(jì)對(duì)象本身都是一個(gè)由多種因素構(gòu)成的功能系統(tǒng)，其參數(shù)的選擇、尺寸的確定、結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)想等都有很強(qiáng)的選擇性。（4）概念設(shè)計(jì)的過(guò)程是一個(gè)綜合復(fù)雜的過(guò)程，要通過(guò)人機(jī)交互才能很好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)。

（5）由概念設(shè)計(jì)方法所轉(zhuǎn)變成的具體設(shè)計(jì)，只要能表達(dá)出方案的具體構(gòu)造，看看能否完成預(yù)期功能即可，不必確定詳細(xì)的尺寸。

（6）概念設(shè)計(jì)要求能快速地生成產(chǎn)品的構(gòu)造，如同設(shè)計(jì)者在白紙上勾畫(huà)草圖那樣來(lái)表達(dá)自己的思想。

2.設(shè)計(jì)主意的生成方法

設(shè)計(jì)主意的生成是概念設(shè)計(jì)的最初階段，設(shè)計(jì)者想出一些關(guān)于產(chǎn)品構(gòu)成的最原始的想法，這些想法能巧妙地完成產(chǎn)品的功能。

設(shè)計(jì)主意的生成方法有兩大類：

第一類是直覺(jué)法。例如在第3章（創(chuàng)造及創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法）中介紹的智暴法、6－3－5法、德?tīng)柗品ㄒ约皡f(xié)作草圖法（6－3－5法的一種變異，與6－3－5法的不同點(diǎn)僅在于參與者的設(shè)計(jì)主意是用草圖的方式表達(dá)，所有草圖輪流經(jīng)過(guò)參與者的修改）。

第二類是邏輯法。例如設(shè)計(jì)目錄法、反向推理法、正向推理法、設(shè)計(jì)因素及設(shè)計(jì)系統(tǒng)的合成法、公理設(shè)計(jì)法和TRIZ方法等。（1）公理設(shè)計(jì)法（AxiomaticDesign，AD）。AD試圖確立主導(dǎo)所有設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，其最終目標(biāo)是為設(shè)計(jì)建立科學(xué)基礎(chǔ)，向設(shè)計(jì)者提供設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)以提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力，其目的是提高設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性，減少設(shè)計(jì)的隨意性與設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和不合理性。AD的出發(fā)點(diǎn)是在傳統(tǒng)的以經(jīng)驗(yàn)為主的設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，建立以科學(xué)公理、法則為基礎(chǔ)的公理體系。AD認(rèn)為問(wèn)題的設(shè)計(jì)域由用戶需求域、功能域、物理域和過(guò)程域構(gòu)成，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程就是這四個(gè)域之間的映射過(guò)程。AD為產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)提供了最本質(zhì)的規(guī)則。（2）TRIZ方法。TRIZ為俄文TeorijzRezhenijaIzobretatel′skichZadach的縮寫(xiě)，英文（TheoryofInventiveProblemSolving）縮寫(xiě)為TIPS，意為“發(fā)明問(wèn)題解決理論”。TRIZ方法提出：用39個(gè)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)、40條發(fā)明原理、沖突矩陣、76個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解和發(fā)明問(wèn)題解決算法等一整套理論來(lái)解決各工程領(lǐng)域的創(chuàng)新問(wèn)題。該法綜合多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則，建立一個(gè)由解決技術(shù)問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的各種方法和算法組成的綜合理論體系。TRIZ方法首先是將特殊問(wèn)題抽象為一般問(wèn)題，用規(guī)范化語(yǔ)言描述問(wèn)題的功能，用標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表達(dá)工程技術(shù)沖突方式等；然后利用啟發(fā)式原理和技術(shù)效應(yīng)等知識(shí)和法則來(lái)解決一般問(wèn)題；最后再?gòu)囊话銌?wèn)題的解回到特殊問(wèn)題的解。

TRIZ方法是基于知識(shí)的創(chuàng)新方法，不是靈感的閃現(xiàn)，具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性和操作性，其結(jié)果往往具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性。

6.1.2基于多自主體的概念設(shè)計(jì)方法

基于多自主體的概念設(shè)計(jì)方法是一種人工智能型的設(shè)計(jì)方法，稱為A－Design。該法的主要目的是通過(guò)各種類型的自主體之間的交互和溝通來(lái)建立一個(gè)概念設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工具，它能夠表達(dá)在市場(chǎng)需求改變條件下的設(shè)計(jì)方案。

A－Design的結(jié)構(gòu)具有靈活性，可以和其它設(shè)計(jì)方法聯(lián)合使用，以擴(kuò)大設(shè)計(jì)功能。例如，機(jī)電一體化產(chǎn)品的A－Design自主體組成如下：（1）結(jié)構(gòu)自主體。這是在全系統(tǒng)中綜合性最強(qiáng)的一個(gè)自主體，它具有提取設(shè)計(jì)者所定義的有關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的輸入和輸出信息的能力；有選擇其它自主體的能力，以求達(dá)到完成產(chǎn)品功能的目的；可以確定在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中哪一部分工作需要特別注意；可以確定為了滿足產(chǎn)品的功能要求哪一部分工作需要再深入具體化。為了達(dá)到上述目的，結(jié)構(gòu)自主體要緊密地和產(chǎn)品的功能表達(dá)部分結(jié)合。

結(jié)構(gòu)自主體要有能力在一開(kāi)始設(shè)計(jì)時(shí)就引導(dǎo)設(shè)計(jì)者探索一些有活力的概念設(shè)計(jì)方案，并且能引導(dǎo)可能的設(shè)計(jì)結(jié)果，以求達(dá)到有希望求解的空間，產(chǎn)生多個(gè)求解方案，然后再進(jìn)一步達(dá)到一個(gè)較好的結(jié)果。這是一種隨機(jī)搜索和固定目標(biāo)指向相結(jié)合的自主體，它使得結(jié)構(gòu)自主體能夠求解一些較為困難的概念設(shè)計(jì)問(wèn)題。（2）事例化自主體。事例化自主體中具備描述設(shè)計(jì)行為的公式，并能確定最適合設(shè)計(jì)的部件。部件儲(chǔ)存在目錄庫(kù)中，包括設(shè)計(jì)變量值及評(píng)價(jià)信息。

（3）分離性自主體。分離性自主體的功能是在設(shè)計(jì)過(guò)程中將設(shè)計(jì)部件從整體系統(tǒng)中分離出來(lái)，以便進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，促使設(shè)計(jì)系統(tǒng)趨于優(yōu)化。分離性自主體可以選擇個(gè)別的對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)不利的部件從系統(tǒng)中分離出來(lái)進(jìn)行修改，將修改好的設(shè)計(jì)方案返回到結(jié)構(gòu)自主體中。（4）子系統(tǒng)自主體。與分離自主體的功能相反，子系統(tǒng)自主體是將某些部件重新組合成為一種新的子系統(tǒng)，這些重新組合的子系統(tǒng)是整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)中新的裝配體，具備更好的功能。

（5）管理自主體。管理自主體是管理設(shè)計(jì)和自主體的機(jī)構(gòu)。它的功能是負(fù)責(zé)在各種自主體之間進(jìn)行交流及反饋，并能在設(shè)計(jì)過(guò)程中控制設(shè)計(jì)參數(shù)。它可以調(diào)整各種自主體和設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，使設(shè)計(jì)結(jié)果趨于優(yōu)良。以上自主體都有其獨(dú)立的功能，并能開(kāi)發(fā)成工具軟件，可以接受全部設(shè)計(jì)或部分設(shè)計(jì)任務(wù)，然后將修改后的設(shè)計(jì)或增加了內(nèi)容的設(shè)計(jì)結(jié)果反饋回去。在反復(fù)交互過(guò)程中，管理自主體可以對(duì)較好的設(shè)計(jì)作出決策，并且決定這些自主體在過(guò)去的操作過(guò)程中如何重新組織，如何被懲罰和嘉獎(jiǎng)。

A－Design系統(tǒng)的工作過(guò)程如下：

（1）輸入設(shè)計(jì)的功能描述、產(chǎn)品特性及設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。

（2）由C－agent建造初步設(shè)計(jì)方案，并抽取設(shè)計(jì)公式。

（3）進(jìn)入I－agent進(jìn)行事例化，并對(duì)初步方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（4）將初步設(shè)計(jì)方案分類，如果有最優(yōu)的方案，則可準(zhǔn)備采用；如果有最差的方案，則拋棄。對(duì)較好的方案，將設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行分解和重新組合，然后再對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，反復(fù)多次，直至產(chǎn)生另外一些最優(yōu)方案。 6.2產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)

6.2.1定義及特點(diǎn)

1.概念產(chǎn)品的定義及其結(jié)構(gòu)模型

1）概念產(chǎn)品的定義

什么是概念產(chǎn)品？一般傾向于認(rèn)為：概念產(chǎn)品是在滿足預(yù)定功能的條件下，各原理部件在空間或結(jié)構(gòu)上的有機(jī)組合的整體形式，一般強(qiáng)調(diào)它只在原理層次上反映功能，而不要求具備很精確的三維結(jié)構(gòu)方面的信息。這種觀點(diǎn)的缺陷在于：不具備三維結(jié)構(gòu)的概念產(chǎn)品很難提供對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)決策所需要的重要信息，如成本、可制造性、可裝配性等，從而在很大程度上失去了其本身存在的價(jià)值?；谑袌?chǎng)化的、面向企業(yè)的概念產(chǎn)品的定義是：概念產(chǎn)品是產(chǎn)品總體系統(tǒng)特征、性能、結(jié)構(gòu)、尺寸形狀的描述和實(shí)現(xiàn)。概念產(chǎn)品用以評(píng)估、驗(yàn)證產(chǎn)品對(duì)市場(chǎng)的適應(yīng)性和符合產(chǎn)品需求說(shuō)明書(shū)的滿意度，它是制定、實(shí)施產(chǎn)品后續(xù)開(kāi)發(fā)過(guò)程（即生產(chǎn)、營(yíng)銷、服務(wù)等）的技術(shù)基礎(chǔ)。

概念產(chǎn)品不是直接用于生產(chǎn)、營(yíng)銷、服務(wù)等的最終產(chǎn)品，而是制造企業(yè)開(kāi)拓市場(chǎng)、贏得競(jìng)爭(zhēng)的工具。通常根據(jù)市場(chǎng)及用戶的需要，通過(guò)總體性能、結(jié)構(gòu)、尺寸形狀和系統(tǒng)技術(shù)特征參數(shù)來(lái)表達(dá)和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的市場(chǎng)可競(jìng)爭(zhēng)性、可生產(chǎn)性、經(jīng)濟(jì)性及可維護(hù)性等?？筛?jìng)爭(zhēng)性、可生產(chǎn)性和經(jīng)濟(jì)性是概念產(chǎn)品的企業(yè)屬性，主要尺寸、形狀和功能描述是概念產(chǎn)品的用戶屬性。概念產(chǎn)品與普通產(chǎn)品一樣，具有實(shí)體屬性、形式屬性和延伸屬性。

概念產(chǎn)品應(yīng)包括產(chǎn)品的功能信息、原理信息、簡(jiǎn)單的裝配結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單的零部件形狀信息、基本的可制造與可裝配信息、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與成本信息、可服務(wù)與維修信息，可以通過(guò)功能性、原理可行性等來(lái)驗(yàn)證其主要性能特征或進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。

2）概念產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型

典型的概念產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)包含如下六個(gè)主要單元。概念產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型如圖6－1所示。圖6－1概念產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)模型

（1）工作單元：實(shí)現(xiàn)主要功能或效能的單元，它是概念產(chǎn)品組成的主要部分。工作單元設(shè)計(jì)得是否合理，對(duì)滿足用戶需求起關(guān)鍵的作用。

（2）輔助單元：是保證工作單元正常工作所必需的單元。它的存在可以最大限度發(fā)揮工作單元的功能，滿足用戶的需要。

（3）魅力單元：為滿足用戶感官與精神需要，充分表現(xiàn)產(chǎn)品形象質(zhì)量，提高附加值，促進(jìn)市場(chǎng)營(yíng)銷而設(shè)計(jì)的單元，是產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的基本組成部分。它可能是某種實(shí)體結(jié)構(gòu)，也可能體現(xiàn)為產(chǎn)品的造型、色彩或人機(jī)協(xié)調(diào)，以及適應(yīng)流通需要的包裝等形式。（4）驅(qū)動(dòng)單元：以期望的方式向本身或其它單元提供所需能量的單元，包括能量的接收、轉(zhuǎn)換、傳遞與分配等。

（5）控制單元：接收和處理有關(guān)信息，發(fā)出指控指令。

（6）聯(lián)接與支撐單元：實(shí)現(xiàn)概念產(chǎn)品內(nèi)部單元之間及產(chǎn)品與外部的聯(lián)接與支撐，包括單元輸入和輸出間的聯(lián)接，以及各單元空間位置的聯(lián)接，將各單元聯(lián)接到固定系統(tǒng)上可實(shí)現(xiàn)其支撐功能。

2.產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)

1）產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的定義

產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)以設(shè)計(jì)出概念產(chǎn)品為目標(biāo)，根據(jù)概念產(chǎn)品的定義，可將概念設(shè)計(jì)定義為：概念設(shè)計(jì)是從分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的一系列有序的、可組織的、有目標(biāo)的設(shè)計(jì)活動(dòng)，它表現(xiàn)為一個(gè)由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具體、不斷進(jìn)化的過(guò)程。

2）概念設(shè)計(jì)過(guò)程

分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品的過(guò)程稱為產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程。一般情況下，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行創(chuàng)造性思維的過(guò)程中，總是在已有經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶的產(chǎn)品需求，按照一定的、有規(guī)律的設(shè)計(jì)步驟和流程，再結(jié)合貫穿始終的想象力與靈感，設(shè)計(jì)出符合用戶需要的概念產(chǎn)品方案。

在產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要選擇方案的自由度。自由度大，約束相對(duì)較少，不確定因素多，創(chuàng)新的空間大，可發(fā)揮創(chuàng)造力取得最大效果，但帶來(lái)的設(shè)計(jì)決策風(fēng)險(xiǎn)也大。設(shè)計(jì)自由度與設(shè)計(jì)知識(shí)間的關(guān)系曲線如圖6－2所示。圖6－2設(shè)計(jì)自由度與設(shè)計(jì)知識(shí)間的關(guān)系曲線產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程集P2是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程P的元素，如圖6－3所示。P2可以被描述為從需求到概念產(chǎn)品解的過(guò)程，它擁有自己的子過(guò)程元素，如下式所示：

P2={需求分析，功能分析，尋求子原理解，概念產(chǎn)品評(píng)價(jià)}={P21，P22，P23，P24}

與P2相對(duì)應(yīng)，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)狀態(tài)集Q2是虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的狀態(tài)集Q的元素，Q2有自己的子狀態(tài)元素，如下式所示：

Q2={需求說(shuō)明書(shū)，功能解答，原理解答，概念產(chǎn)品解答}={Q21，Q22，Q23，Q24}其中Q21、Q22、Q23、Q24分別表示需求集、功能集、原理集、概念產(chǎn)品集。圖6-3產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程P2模型

（i=1，2，3，…，n）最終的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)方案為圖6-4產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程層次6.2.2定性形狀建模

1.概念設(shè)計(jì)過(guò)程的定位

根據(jù)設(shè)計(jì)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及相關(guān)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，可以認(rèn)為，基于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)仍然屬于一種計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)。也就是說(shuō)，可用計(jì)算機(jī)來(lái)處理產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程中那些相對(duì)有規(guī)律的設(shè)計(jì)工作（步驟和流程），主要體現(xiàn)在依據(jù)規(guī)則和知識(shí)庫(kù)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解、分析、綜合等。例如，可以把若干個(gè)子解答組合成各種可能的方案，從而提供人腦意想不到的組合方案，而設(shè)計(jì)過(guò)程中那些對(duì)產(chǎn)品最富于創(chuàng)造性的、最有價(jià)值的設(shè)計(jì)思想，則仍由人腦來(lái)產(chǎn)生。所以，設(shè)計(jì)的原創(chuàng)性目前只能由人來(lái)完成，計(jì)算機(jī)只能模擬人已有的經(jīng)驗(yàn)與思路。

2.概念設(shè)計(jì)過(guò)程的建模

在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)中，從分析用戶需求到生成概念產(chǎn)品，這是一個(gè)從抽象到具體，逐步精化、進(jìn)化和展開(kāi)的推理與決策過(guò)程。在宏觀上，它表現(xiàn)為如圖6－3所示的四個(gè)集合之間的逐級(jí)映射，在微觀上又可以把它劃分成更詳細(xì)的設(shè)計(jì)推理決策步驟，如圖6－5左半部分所示，右半部分表示推理決策步驟的階段性結(jié)果（其中橢圓表示推理結(jié)果，方框表示決策結(jié)果）。圖6－6表示概念設(shè)計(jì)過(guò)程的層次模型。圖6－5概念設(shè)計(jì)過(guò)程模型圖6－6概念設(shè)計(jì)過(guò)程的層次模型

(1)問(wèn)題的辨別與抽象。設(shè)計(jì)系統(tǒng)依據(jù)知識(shí)庫(kù)對(duì)產(chǎn)品定義進(jìn)行辨別與抽象，形成抽象的、可操作的產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求問(wèn)題（計(jì)算機(jī)可處理的形式化表達(dá)）。

(2)過(guò)程分解。設(shè)計(jì)系統(tǒng)按照主要過(guò)程、輔助過(guò)程、驅(qū)動(dòng)過(guò)程、控制過(guò)程、聯(lián)接與支撐等五方面將與結(jié)構(gòu)有關(guān)的需求分類并分解。

(3)功能分解。依據(jù)被分解并分類的需求和知識(shí)庫(kù)中的“功能定義及功能關(guān)系定義模塊”，可推理出上述五個(gè)過(guò)程內(nèi)部包含的基本功能。

(4)子功能和功能元分解。根據(jù)知識(shí)庫(kù)中的“功能與原理解匹配模塊”，直接尋找與上述每一個(gè)基本功能相匹配的單元原理解。如找不到合適的解答，則重新依據(jù)知識(shí)庫(kù)中的“功能定義及功能關(guān)系定義模塊”將上述基本功能進(jìn)一步分解成子功能、不能再分解的功能元，直至找到與其相匹配的單元原理零部件解。

(5)組成功能產(chǎn)品。利用上述分解推理過(guò)程中所繼承的功能實(shí)體之間的關(guān)系，依據(jù)知識(shí)庫(kù)中的“功能定義及功能關(guān)系定義模塊”，將上述功能實(shí)體組合成初始設(shè)計(jì)問(wèn)題的若干個(gè)功能產(chǎn)品解（由全部必需的功能、子功能、功能元及其相互的關(guān)系所組成的結(jié)構(gòu)模型）。

(6)功能產(chǎn)品方案評(píng)價(jià)。依據(jù)設(shè)計(jì)需求對(duì)上述若干個(gè)功能產(chǎn)品解進(jìn)行“功能滿足度”的評(píng)價(jià)，并選擇出滿足設(shè)計(jì)功能需要的最佳功能產(chǎn)品解。

(7)構(gòu)成原理產(chǎn)品方案。由于上述最佳功能產(chǎn)品解包含的每一個(gè)功能、子功能、功能元都可能對(duì)應(yīng)著若干個(gè)與其相匹配的單元原理零部件解，因此依據(jù)最佳功能產(chǎn)品解內(nèi)部所定義的功能關(guān)系結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可依次推理將這些單元原理解構(gòu)成若干個(gè)原理產(chǎn)品方案（由全部必需的單元原理解及其更加密切、更加詳細(xì)的聯(lián)接關(guān)系所組成的結(jié)構(gòu)模型）。

(8)原理產(chǎn)品方案評(píng)價(jià)。依據(jù)設(shè)計(jì)需求對(duì)上述若干個(gè)原理產(chǎn)品解方案進(jìn)行“原理可行性”評(píng)價(jià)，并選擇出滿足設(shè)計(jì)需求的原理上可行的最佳原理產(chǎn)品方案。

(9)零部件構(gòu)形。按照最佳原理產(chǎn)品方案中每一個(gè)單元原理解所承載的功能和所起的作用，推導(dǎo)出其所對(duì)應(yīng)的物理零部件的一系列功能特征單元（用數(shù)量、位置、形狀及大小四個(gè)參數(shù)來(lái)描述）。根據(jù)“功能特征構(gòu)形禁區(qū)”原則構(gòu)造其非功能表面（自由表面），從而生成其零部件的基本外形結(jié)構(gòu)。

(10)產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)布局。以最佳原理產(chǎn)品方案中單元原理解之間的聯(lián)接關(guān)系及單元原理解所承載的配合功能和所起的作用作為輸入，將它們轉(zhuǎn)化為一系列裝配特征和裝配約束，利用“坐標(biāo)系約束法”及“位置約束法”來(lái)完成產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)布局。

(11)概念產(chǎn)品評(píng)價(jià)。以“概念產(chǎn)品的評(píng)價(jià)體系”為判據(jù)，對(duì)概念產(chǎn)品進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，以獲得最優(yōu)概念產(chǎn)品方案。概念產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)推理與決策的過(guò)程。推理是指在一定控制策略的指導(dǎo)下，依據(jù)局部設(shè)計(jì)要求（約束），搜索知識(shí)庫(kù)中的可用知識(shí)，與知識(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)庫(kù)匹配，產(chǎn)生或論證新的事實(shí)。決策是指依據(jù)各種判據(jù)，對(duì)推理得出的、符合需要的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并做出選擇。其中，推理活動(dòng)主要由局部設(shè)計(jì)代理（LAD）來(lái)完成，而設(shè)計(jì)過(guò)程中各個(gè)階段性產(chǎn)品方案的評(píng)價(jià)決策活動(dòng)則主要由全局管理代理（GMA）來(lái)完成。

3.產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程的知識(shí)表達(dá)

1）概念設(shè)計(jì)問(wèn)題歸約

問(wèn)題歸約是一種問(wèn)題描述與求解方法，該法首先把一個(gè)復(fù)雜的原始問(wèn)題分解為若干個(gè)較為簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，每個(gè)子問(wèn)題又可以繼續(xù)分解為若干個(gè)更為簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，重復(fù)此過(guò)程，直到不需要再分解或者不能再分解為止（這種不能再分解或變換，而且直接可解的子問(wèn)題稱為本原問(wèn)題），然后對(duì)每一個(gè)子問(wèn)題（本原問(wèn)題）分別進(jìn)行求解，最后把各個(gè)子問(wèn)題的解復(fù)合起來(lái)就得到了原始問(wèn)題的解。產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的原始問(wèn)題可以通過(guò)一系列分解變換歸約為一個(gè)本原問(wèn)題的集合，然后對(duì)每一個(gè)本原問(wèn)題分別進(jìn)行求解，最后把各個(gè)本原問(wèn)題的解綜合起來(lái)，就可以得到概念設(shè)計(jì)原始問(wèn)題的解，如圖6－7所示。在這里，一個(gè)抽象化的設(shè)計(jì)問(wèn)題（ADP）可以被看做原始問(wèn)題，功能元（EFi）被看做本原問(wèn)題，最優(yōu)原理方案（CP）則是原始問(wèn)題（ADP）的解。圖6－7概念設(shè)計(jì)問(wèn)題歸約模型

2）概念設(shè)計(jì)問(wèn)題的“與/或”樹(shù)表達(dá)

(1)“與/或”樹(shù)的定義?！芭c/或”樹(shù)是表示問(wèn)題及其求解過(guò)程的一種形式化方法。例如，把問(wèn)題P分解成三個(gè)子問(wèn)題P1、P2、P3，只有三個(gè)子問(wèn)題都可解時(shí)，問(wèn)題P才可解，稱P1、P2、P3之間存在“與”關(guān)系，稱節(jié)點(diǎn)P為“與”節(jié)點(diǎn)。P、P1、P2、P3所構(gòu)成的圖稱為“與”樹(shù)，如圖6－8(a)所示。用符號(hào)表示為：P→{P1∧P2∧P3}，這里的“→”表示等價(jià)。

如果把問(wèn)題P變成三個(gè)子問(wèn)題P1、P2、P3，則只要其中有一個(gè)可解，問(wèn)題P就可解，稱P1、P2、P3之間存在“或”關(guān)系，稱節(jié)點(diǎn)P為“或”節(jié)點(diǎn)。P、P1、P2、P3所構(gòu)成的圖稱為“或”樹(shù)，如圖6－8(b)所示。用符號(hào)表示為：P→{P1∨P2∨P3}。圖6－8“與”樹(shù)和“或”樹(shù)圖6－9“與/或”樹(shù)圖6－10問(wèn)題規(guī)約模型的“與/或”樹(shù)表達(dá)

3）原始問(wèn)題解的判定

（1）可解節(jié)點(diǎn)的判定。在圖6－10中，滿足下列條件之一的節(jié)點(diǎn)，稱為可解節(jié)點(diǎn)。

①它是一個(gè)原理解節(jié)點(diǎn)（PSi）。

②它是一個(gè)“與”節(jié)點(diǎn)，且其子節(jié)點(diǎn)全部是可解節(jié)點(diǎn)。

③它是一個(gè)“或”節(jié)點(diǎn)，且其子節(jié)點(diǎn)中至少有一個(gè)是可解節(jié)點(diǎn)。

不滿足這三個(gè)條件之一的節(jié)點(diǎn)稱為不可解節(jié)點(diǎn)。（2）解的判定。如果“與/或”樹(shù)中的所有節(jié)點(diǎn)都是可解節(jié)點(diǎn)，則存在組合原理解集合：PSC={PSCk|k∈T}

T={1,2,3,…}如果“與/或”樹(shù)存在不可解節(jié)點(diǎn)，則不存在組合原理解集合。此時(shí)需要重新進(jìn)行局部的，甚至是全局的問(wèn)題歸約，或借助于自動(dòng)推理過(guò)程以外的人的干預(yù)和幫助。

4）原始問(wèn)題解的表達(dá)

在圖6－10中，如果每個(gè)終止節(jié)點(diǎn)（EFj）都存在若干原理解（PSj），則原始問(wèn)題存在集合原理解集合。

任意組合原理解的謂詞邏輯表達(dá)為全部組合原理解集合的謂詞邏輯表達(dá)為其中，S={1，2，3，…q}；T={1，2，3，…}；i1∈T，i2∈T，…，iq∈T。6.2.3幾何缺席推理

實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是產(chǎn)品信息建模和推理。但在概念設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品信息是殘缺的、不確定的、不完整的。因此，對(duì)產(chǎn)品殘缺幾何信息如何描述、表達(dá)及操作，是幾何信息建模的關(guān)鍵。

缺席推理理論是研究不確定信息（或者稱不完整信息）下幾何實(shí)體重構(gòu)的理論方法之一。它是在決策的初始階段，在信息不完整，有時(shí)甚至不準(zhǔn)確的情況下，給出某些試探性的假設(shè)，并在此條件下進(jìn)行推理和決策以及理論和實(shí)例方面的驗(yàn)證。（1）幾何缺席推理。在輸入的點(diǎn)、邊、面等任何一種幾何要素不完整的情況下，給出缺省假設(shè)條件，采用幾何構(gòu)造理論、特征造型理論等補(bǔ)充缺少的幾何要素，重建幾何要素之間的關(guān)聯(lián)，構(gòu)造出一個(gè)幾何拓?fù)潢P(guān)系一致的幾何實(shí)體。從認(rèn)知學(xué)角度分析，設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品初始狀態(tài)的認(rèn)識(shí)往往集中在幾個(gè)關(guān)鍵表面上，而表面一般只具有屬性（也稱為類型，如平面、圓柱面等）和方向性（指表面的法矢量方向或回轉(zhuǎn)面的對(duì)稱軸方向等）。在概念設(shè)計(jì)階段，零件一般由幾個(gè)關(guān)鍵的功能表面組成。隨著產(chǎn)品的進(jìn)化，表面不斷被添加，但在一般情況下仍然不能形成一個(gè)有意義的封閉實(shí)體。概念設(shè)計(jì)階段構(gòu)成的零件的功能表面是一種概念意義上的表面，即它一般不具備邊界、尺寸、確切的定位等信息。概念設(shè)計(jì)階段的表面以其方向性和表面特性為主要特征。針對(duì)不同層次的概念化表面表達(dá)的概念實(shí)體，必須研究相應(yīng)的基于表面的實(shí)體模型、抽象特征識(shí)別、不確定信息下特征及實(shí)體的重構(gòu)策略等一系列相關(guān)論題。

在功能表面定義的基礎(chǔ)上，這里以機(jī)械零件“撥叉”的創(chuàng)成過(guò)程為例來(lái)說(shuō)明產(chǎn)品及實(shí)體的創(chuàng)成過(guò)程，如圖6－11所示。首先，由功能推理得到零件的3個(gè)功能表面F1、F2和F3。其中，F(xiàn)1和F2起向兩個(gè)方向撥動(dòng)“齒輪”的作用，F(xiàn)3主要起定位作用。零件的概念實(shí)體經(jīng)過(guò)抽象特征識(shí)別、零厚度實(shí)體創(chuàng)成和幾何缺席推理，最終實(shí)現(xiàn)零件撥叉的實(shí)體重構(gòu)。圖6－11功能零件實(shí)體重構(gòu)的過(guò)程（2）路徑。一條軌跡可以是直線或曲線，但必須連續(xù)。圖6－12中，圖（a）不是路徑，圖（b）、(c)、(d)、（e）都是路徑。首尾銜接的路徑稱為封閉路徑。

（3）轉(zhuǎn)角。轉(zhuǎn)角指從路徑中任一點(diǎn)P出發(fā)，運(yùn)動(dòng)到相鄰的任一點(diǎn)Q，Q處的切線與P處的切線之間的夾角，如圖6－12（d）所示。圖6－12路徑示意圖（4）總轉(zhuǎn)角。從路徑中任一點(diǎn)P出發(fā)，經(jīng)過(guò)路徑中的所有點(diǎn)回到P點(diǎn)，所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)角之和即為總轉(zhuǎn)角。

封閉路徑的總轉(zhuǎn)角是一個(gè)拓?fù)洳蛔兞?，?π的整數(shù)倍。非自交的封閉路徑為簡(jiǎn)單路徑，其總轉(zhuǎn)角等于±2π。例如，圖6－12（b）不是封閉路徑；圖6－12（c）因?yàn)樽越唬圆皇呛?jiǎn)單路徑；圖6－12（d）、（e）是簡(jiǎn)單路徑。

如果組成概念實(shí)體的功能平面在某一空間定位條件下，在任意相互正交的三個(gè)截面處能夠形成一個(gè)或多個(gè)簡(jiǎn)單路徑，則定性概念實(shí)體封閉。如果組成概念實(shí)體的功能平面在任何空間定位狀態(tài)下，無(wú)論采用任何截平面截取都不能形成簡(jiǎn)單路徑，則定性概念實(shí)體不封閉。

當(dāng)且僅當(dāng)兩個(gè)共面的封閉路徑具有相同的總轉(zhuǎn)角時(shí)，它們可以相互變形。

在概念實(shí)體上，增加或刪除特征不影響實(shí)體的封閉性。

在以上幾何缺席推理理論的基礎(chǔ)上，作出某些缺省條件下的假設(shè)（如實(shí)體構(gòu)造的簡(jiǎn)單化，零件的可加工性、可裝配性等原則）可提出一整套實(shí)體重構(gòu)的理論分析算法。6.2.4概念設(shè)計(jì)與CAD

1.計(jì)算機(jī)不支持早期設(shè)計(jì)活動(dòng)的原因

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，人們研究的注意力主要集中在技術(shù)設(shè)計(jì)（例如機(jī)械產(chǎn)品中零件結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)）和施工設(shè)計(jì)（例如零件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)）階段，這是因?yàn)榧夹g(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)易于規(guī)范化、形式化和系統(tǒng)化，計(jì)算機(jī)比較容易處理這類信息。目前，可以用計(jì)算機(jī)輔助繪圖、輔助產(chǎn)品造型、輔助零部件建模、輔助設(shè)計(jì)計(jì)算，但是還沒(méi)有真正從根本上解決產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化問(wèn)題。例如，如何根據(jù)給定的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求，由計(jì)算機(jī)輔助人類確定產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)方案。由于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)涉及許多經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)，而且這些知識(shí)存儲(chǔ)在設(shè)計(jì)者的大腦中，每個(gè)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和思維方式均不相同，進(jìn)行產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)時(shí)，基本根據(jù)自己掌握的知識(shí)、具有的經(jīng)驗(yàn)和思維方式確定產(chǎn)品的初始方案，因此，同樣的設(shè)計(jì)條件、同樣的功能要求，不同設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的產(chǎn)品方案可能完全不同，即使同一個(gè)設(shè)計(jì)者，改變思維方式也可以得到不同的概念設(shè)計(jì)方案。由此可見(jiàn)，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)涉及到的知識(shí)多為經(jīng)驗(yàn)型和模糊型知識(shí)，對(duì)于這些知識(shí)，設(shè)計(jì)者本人也常常無(wú)法闡述清楚。這一因素增加了概念設(shè)計(jì)知識(shí)規(guī)范化、形式化和系統(tǒng)化的難度，計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)也就成為產(chǎn)品自動(dòng)化設(shè)計(jì)過(guò)程中的瓶頸。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人類思維和認(rèn)知科學(xué)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)已逐漸成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)提出至今，國(guó)內(nèi)外學(xué)者紛紛涉足機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)支持系統(tǒng)的研究，內(nèi)容主要包括：①自動(dòng)化概念設(shè)計(jì)理論和方法；②功能分析與綜合；③功能分類及其表示；④機(jī)構(gòu)識(shí)別。但由于缺少支持決策的CAD技術(shù)，模糊推理技術(shù)尚不成熟，因此自動(dòng)化概念設(shè)計(jì)依然是產(chǎn)品智能化設(shè)計(jì)的主要瓶頸之一。目前，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)還沒(méi)有形成完整的、系統(tǒng)的、規(guī)范化的、易于計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言描述的設(shè)計(jì)理論體系和模式，計(jì)算機(jī)至今沒(méi)能在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。此外，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助需求設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助功能分析、計(jì)算機(jī)輔助原理設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與決策等，還沒(méi)有支持產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程的工具，缺少能夠描述產(chǎn)品整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的信息模型，不具備自主或協(xié)作求解問(wèn)題、進(jìn)行決策的能力。

2.研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向

(1)自動(dòng)化完成概念設(shè)計(jì)任務(wù)。將概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化作為目標(biāo)時(shí)，概念設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域中知識(shí)的獲取、表達(dá)和運(yùn)用則是研究?jī)?nèi)容的重點(diǎn)，例如英國(guó)開(kāi)發(fā)的軟件EdinburghDesignerSystem。

(2)概念設(shè)計(jì)方案生成的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)策略?；诠砘O(shè)計(jì)理論探討概念設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)策略。例如，美國(guó)開(kāi)發(fā)了一個(gè)公理化設(shè)計(jì)軟件Acclaro，我國(guó)也在這方面做了許多研究工作。

(3)通過(guò)仿真技術(shù)評(píng)估概念設(shè)計(jì)方案。例如，英國(guó)Lancaster大學(xué)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)軟件SchemeBuilder通過(guò)仿真技術(shù)評(píng)估概念設(shè)計(jì)方案，主要著眼于多個(gè)設(shè)計(jì)方案的選擇。

(4)協(xié)調(diào)各階段設(shè)計(jì)任務(wù)求解器。例如，美國(guó)Rockwell國(guó)際公司開(kāi)發(fā)的DesignSheet工具軟件著眼于概念設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)任務(wù)的協(xié)調(diào)完成，以使整個(gè)問(wèn)題的求解更加合理、有序。

(5)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維的規(guī)范和自動(dòng)化。概念設(shè)計(jì)過(guò)程具有很大的創(chuàng)新設(shè)計(jì)空間，研究創(chuàng)新思維的規(guī)范化和自動(dòng)化將會(huì)有效地促進(jìn)概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)。例如，美國(guó)Idieation公司開(kāi)發(fā)的TRIZ軟件中聚集了大量的專利，可通過(guò)匹配創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維描述的關(guān)鍵詞，獲取相應(yīng)的概念設(shè)計(jì)方案。

(6)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)。關(guān)鍵在于歸納總結(jié)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)規(guī)律性的東西，包括設(shè)計(jì)過(guò)程的共同規(guī)律和設(shè)計(jì)要求的表達(dá)方法，探索計(jì)算機(jī)識(shí)別機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)過(guò)程的理論基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)方法。根據(jù)這些理論和方法，就可實(shí)現(xiàn)基于運(yùn)動(dòng)形式要求的機(jī)構(gòu)自動(dòng)化選型和組合與基于軌跡特征的機(jī)構(gòu)選型設(shè)計(jì)及數(shù)字化運(yùn)動(dòng)仿真。利用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力和計(jì)算速度快的優(yōu)勢(shì)，可以在一定范圍內(nèi)和一定程度上支持設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)活動(dòng)，但是，計(jì)算機(jī)不能代替人類。因此，建立計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)（ComputerAidedConceptualDesign，CACD）系統(tǒng)時(shí)，考慮的核心問(wèn)題不應(yīng)是完全的無(wú)人自動(dòng)化，而是如何幫助設(shè)計(jì)人員從繁雜的機(jī)械設(shè)計(jì)工作中解脫出來(lái)，把更多的精力放在創(chuàng)新設(shè)計(jì)活動(dòng)中去。

目前，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造均向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化方向發(fā)展，隨著并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)、產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)理論研究的逐步深入、應(yīng)用和推廣，產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)最終必將形成一個(gè)既分工又協(xié)作的并行式協(xié)同設(shè)計(jì)模式。

6.3其它概念設(shè)計(jì)

6.3.1生產(chǎn)過(guò)程規(guī)劃的概念設(shè)計(jì)方法

將生產(chǎn)過(guò)程規(guī)劃引入概念設(shè)計(jì)中，是概念設(shè)計(jì)的一種發(fā)展新動(dòng)向，它使并行設(shè)計(jì)的過(guò)程提早了一個(gè)階段，能更進(jìn)一步提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低制造成本。

（1）要解決生產(chǎn)過(guò)程規(guī)劃的概念設(shè)計(jì)問(wèn)題，有幾個(gè)重要的前提。

（2）要能在不同的制造系統(tǒng)之間訪問(wèn)和求解。

（3）要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)界面，在不同的制造系統(tǒng)之間能夠集成。

（4）設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過(guò)程的信息結(jié)構(gòu)要能在設(shè)計(jì)和制造應(yīng)用之間相互溝通。

（5）為方便起見(jiàn)，采用ContinueSTEP(ISO10303)的ApplicationProtocol203。

一個(gè)具體的較為完善的系統(tǒng)的具體功能及開(kāi)發(fā)步驟如下：

（1）確定和定義生產(chǎn)的需要。

（2）分析生產(chǎn)的要求。

（3）設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)信息模型及/或數(shù)據(jù)格式。

（4）要使所設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的信息模型能在實(shí)際應(yīng)用的事例中應(yīng)用時(shí)有效。

（5）在不同的生產(chǎn)系統(tǒng)中建造一個(gè)統(tǒng)一的具備一致性的環(huán)境。

（6）建立一個(gè)能夠有效傳遞信息的環(huán)境。

（7）開(kāi)始建立系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。

InitialManufacturingExchangeSpecification（簡(jiǎn)稱IMES)是一個(gè)有代表性的能完成上述功能的系統(tǒng)，其中的SystemIntegrationforManufacturingApplications（簡(jiǎn)稱SIMA）可以具體執(zhí)行生產(chǎn)過(guò)程規(guī)劃的概念設(shè)計(jì)任務(wù)。其結(jié)構(gòu)由三部分組成。

（1）產(chǎn)品設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容。首先進(jìn)行用戶需求分析，然后進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，確定生產(chǎn)方案以及方案的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，再進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

（2）所采用的設(shè)計(jì)軟件及其功能。

①對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的沖突進(jìn)行協(xié)商，可采用多自主體的方法來(lái)解決。②用知識(shí)查詢及操作語(yǔ)言（KnowledgeQueryandManipulationLanguage，KQML）進(jìn)行交流及查詢，這是一種基于自主體的交流方法。

③對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行推理。這是一種知識(shí)推理的方法。它可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行推理并且可以處理設(shè)計(jì)歷史，形成版本。它還包括其它一些信息，如推理網(wǎng)絡(luò)（