[01803463]机械产品智能变形设计平台研究及在机床生产中的应用

该项目的科学技术领域是智能计算机辅助设计，针对制造业的快速发展所提出的如何满足生产过程中用户需求的个性化及多样化并摆脱设计过程中繁重的重复性工作和简单的手工操作，以及如何使产品更具创新性的产品设计生产过程中所面临的新问题，对人工智能在产品设计生产过程中的应用进行了深入的研究。该项目的研究内容是基于以上问题，研究如何基于知识工程实现机床生产设计的智能化，以满足生产设计过程中的个性化、多样性和创新性需求。项目结合通用机械产品设计实际需求和磨床和铣床设计的特点，应用C-K设计理论的思想，研究CAD环境下的智能创新变形设计方法，开发智能变形设计系统，实现机床实体结构的快速设计和创新设计。从而提高设计效率和创新程度，满足客户的个性化需求和功能定制需求。C-K设计理论是一种动态描述创新设计过程的推理理论，它基于相互依赖的概念空间C和知识空间K之间的相互作用来实现设计推理过程。在进行智能化变形设计过程中，以C-K理论为理论指导，并分两个层次来实现C-K推理算子：形式化运算层次和实体图形运算层次。形式化运算层次，以无公理逻辑实现C-K设计推理。在生产设计过程中，要创造较高创新度的设计对象概念自然涉及多领域、多体系的知识，而无公理逻辑的最大特点是能够弥合不同领域知识、不同逻辑体系之间的鸿沟，即在不同逻辑系统的命题之间实现推理。使用无公理能够整合不同结构的知识资源，并且基于无公理逻辑的无公理推理系统能够弥补这种不足，在知识和资源都不充分的环境下，自适应地完成三种类型的任务：知识存储，问题检索和目标实现。克服设计过程中知识储备不足和计算资源有限的限制。在实体图形运算层次，以三维CAD中的各种实体特征操作实现了无公理逻辑推理的特定语义，从而实现了具体的C-K设计推理。在一个推理过程的K空间中，具体知识由相关对象的三维实体结构、相关的实体特征知识和对应的变形知识来构成，具体的设计推理算子则主要由三维实体特征的约束变形规则来实现。项目开发的智能变形设计系统为磨床设计提供模块选择、模块装配组合、整机配置、整机性能等多项设计技术支持。系统特别提供了创新设计功能，实现从用户需求到三維实体模型的智能和创新设计。通过在生产中应用于磨床实体结构设计。就该系统设计生产的产品而言，累计新增产值10202.33万元，新增利润872.00万元，新增税收557.00万元，取得了良好的社会和经济效益。同时，系统采用的直接由形式化概念推理到实体结构设计推理的思想为CAD发展开拓了新方向。