一种支持方案快速生成的枪械变型设计方法技术

本发明专利技术提供一种支持方案快速生成的枪械变型设计方法，具体过程为：步骤一、构建规则知识库和设计实例库；步骤二、依据新的设计需求遍历设计实例库，计算新的设计需求与每个设计实例的需求相似度，并返回高于相似度阈值的设定数量的实例组成的相似实例集合；步骤三、依据规则知识库中存储的设计规则对相似实例集合中各个实例的设计参数进行适应性修改，获得满足新的设计需求的枪械方案集合；步骤四、采用灰色关联方法对步骤三所得方案集合内的方案进行评价，选取评价效果最好的方案作为最终的变型设计方案。本发明专利技术，将设计过程中常见的设计知识和设计经验以规则的形式嵌入设计过程，提高了设计活动的自动化水平，能够实现设计方案的快速获取。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于产品设计
，具体涉及一种支持方案快速生成的枪械变型设计 方法。
技术介绍
枪械产品的研发过程需要较长的周期和巨大的财力物力支持，其中的设计环节涉 及到产品功能分解、零部件建模、结构及性能优化等跨领域多学科的知识支撑，大量的设计 工作需要参考设计手册、标准规范、以往的产品实例、经验知识等设计知识。虽然产品数据 管理等系统能够为产品提供生命周期的信息管理，对所有与产品相关的过程信息和资源进 行有效组织，为产品开发和研制提供数据管理和控制环境，但这并不足以为设计活动本身 提供强力的支撑，设计知识是以静态的数据形式间接的为设计人员提供设计历史查询、过 程回溯、资源调用等服务，其所蕴含的设计实例和经验知识并不能直接参与新的设计活动， 实现快速尚效的设计，提尚枪械广品设计效率。 设计活动可以分为三类:创造性设计、适应性设计以及变型设计。其中变型设计即 设计人员在得到的新的设计需求后，在已有的设计过程和设计方案基础上根据设计要求进 行修改，获得满足设计需求的新方案的设计方式，这种设计类型占到了企业设计活动的 70%以上。枪械产品设计过程同样要开展大量的变型设计活动，尤其在方案设计阶段，针对 新的设计需求提取已有的设计方案并修改以获得新的解决方案是经常采用的策略，而这一 过程与基于实例推理的原理非常一致。因此，可以采用基于实例推理方法实现枪械方案的 快速设计。典型的基于实例推理系统包括五个环节:检索、重用、修改、评价和保留，基于实 例推理系统将需求描述作为输入，在以往设计实例集中找寻最相似的实例，将其修改或者 直接重用后依据现有问题的情境对获得的方案进行评估，最终将成功的解决方案保留至实 例库中，作为以后设计问题的参考。 为了实现枪械方案的快速设计，传统的方法包括参数化设计、问答式专家系统、知 识服务系统或者构建设计集成平台等。参数化设计方法能够在一定程度上缩短设计人员的 设计过程，但难以运用设计知识指导设计活动；问答式专家系统能够为设计活动中的问题 提供专业的解决方案，但与设计过程相互隔离，不能为设计环节提供持续的支持;知识服务 系统能够有效的管理设计知识，在必要的时候提供知识支持，但知识的使用局限于检索或 推送形式，设计知识不能与设计过程相融合;设计集成平台的实现为设计人员提供了一个 统一的设计平台，各类设计工具和设计资源的需求能够方便的得到满足，但同样不能为设 计方案的快速获取提供自动化的支持服务。基于实例推理的方法在枪械设计领域已经有所 应用，但其早期应用侧重于结合专家系统，为枪械零部件选型和参数化设计提供支持，在此 基础上则是对实例的表达和索引以及方案选型等应用。 传统的枪械方案设计过程存在如下的欠缺： (1)采用基于实例推理的方式利用经验实例获取设计方案的过程中，由于枪械需 求指标的形式多样性，导致匹配的相似实例不够精确。对此，需要针对不同形式的指标特点 设计相似匹配算法，提高匹配精度。 (2)在快速生成设计方案的过程中，需要在相似实例基础上进行适应性修改。而方 案修改的依据即设计规则，如何将设计规则嵌入方案修改规程，使方案修改自动化，提高方 案设计效率，仍然是一个薄弱的环节。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善传统的枪械方案设计，为了解决枪械变型设计活动中方 案设计阶段，设计知识与设计过程相互分离，设计实例不能快速重用于设计过程，设计规则 不能直接约束设计行为的问题，提出。 实现本专利技术的技术方案如下： -种支持方案快速生成的枪械变型设计方法，具体过程为： 步骤一、构建规则知识库和设计实例库； 步骤二、依据新的设计需求遍历设计实例库，计算新的设计需求与每个设计实例 的需求相似度，并返回高于相似度阈值的设定数量的实例组成的相似实例集合； 步骤三、依据规则知识库中存储的设计规则对相似实例集合中各个实例的设计参 数进行适应性修改，获得满足新的设计需求的枪械方案集合； 步骤四、采用灰色关联方法对步骤三所得方案集合内的方案进行评价，选取评价 效果最好的方案作为最终的变型设计方案。 有益效果 (1)本专利技术通过构建规则知识库和设计实例库，对以往设计活动的设计成果和设 计知识进行高效管理，并在推理过程中考虑需求信息的多样性，精确匹配以往相似需求的 设计结果并直接利用，指导新的设计过程，克服了传统设计过程中以往设计成果只能作为 参考资料的困境。 (2)本专利技术利用设计规则指导设计方案进行适应性修改，将设计过程中常见的设 计知识和设计经验以规则的形式嵌入设计过程，提高了设计活动的自动化水平，能够实现 设计方案的快速获取。【附图说明】 图1为基于实例推理的枪械产品快速设计流程； 图2为枪械产品功能结构图（部分）；图3为引入AdjustFactor前后数值型指标相似度对比图；图4为需求指标与设计参数的映射示意图【具体实施方式】下面结合附图和具体实例对本专利技术进行详细说明。一种支持方案快速生成的枪械 变型设计方法，其基本实施过程如下：为了将基于实例推理的方法应用于枪械方案设计领域，图1构建了基于实例推理 的枪械方案快速设计流程。步骤一，构建设计实例库和规则知识库两个知识库。 设计实例库保存了以往设计活动的设计实例，设计实例的内容包括三部分：（I)设 计需求信息：以往设计活动的需求，对设计问题进行了详细的描述，这部分描述信息是步骤 二中实例相似度计算的主要对象，通常以战术技术指标形式存在；（2)设计成果信息：以往 设计活动的成果，主要为产品结构参数的详细信息，该部分内容是步骤三中实例参数修改 的主要对象；（3)结果反馈信息:对设计成果的评价信息，是对产品最终满足的性能及功能 的使用评价信息，对设计人员参考设计实例库和指导设计活动有重要意义，这部分信息在 产品使用过程中补充记录。 对于枪械这类复杂产品，实例库的构建需要遵照一定的结构进行分类梳理，图2是 典型的枪械产品功能结构(部分），实例库的构建遵照枪械产品本身的功能结构类型进行分 类组织构建。 规则知识库为枪械方案的修改提供知识支撑，规则知识库中设计规则的来源包括 设计人员积累的设计经验、设计活动进行参考的设计手册等资料以及设计过程中遵循的标 准规范。设计规则的范围定义为能够定量化的对设计参数特别是结构参数产生约束和影响 的知识。设计规则的内容包括四个部分：（1)修改对象，即设计规则的内容所涉及的参数对 象，通过该设计规则会对相应的修改对象进行修改或产生约束；（2)情境信息，即该设计规 则在何种情境下会产生约束效果，例如指定参数必须符合某一区间时该设计规则才会对其 修改对象产生约束；（3)规则描述，即该设计规则的内容描述信息，可以是参数赋值、参数计 算、参数修改、参数验证等操作；（4)约束强度，即该设计规则产生约束的强弱，根据设计规 则对修改对象的约束力将其分为原理型规则和推荐型规则两类。 (1)原理型规则。设计原理手册是设计人员进行设计活动的重要依据，将原理知识 中能够定量影响设计参数的设计知识，如计算公式、校验程序、表格数据等整理为规则并运 用于相似实例集的修改，能够避免设计人员频繁查阅设计手册，有效提高设计人员的工作 效率，缩短设计周期。原理型规则涉及到枪械产品的功能原理，是相似方案集需要满足的最 基本的设计规则，所以原理型规则是相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种支持方案快速生成的枪械变型设计方法，其特征在于，具体过程为：步骤一、构建用于存储设计规则的规则知识库和用于存储设计实例的设计实例库；步骤二、依据新的设计需求遍历设计实例库，计算新的设计需求与每个设计实例的需求相似度，并返回高于相似度阈值的设定数量的实例组成的相似实例集合；步骤三、依据规则知识库中存储的设计规则对相似实例集合中各个实例的设计参数进行适应性修改，获得满足新的设计需求的枪械方案集合；步骤四、采用灰色关联方法对步骤三所得方案集合内的方案进行评价，选取评价效果最好的方案作为最终的变型设计方案。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王国新，石学海，阎艳，明振军，郝佳，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11