1.3　智能設計的發展概述

1.3.1　智能設計研究現狀

產品設計是為實現一定的目標而進行的一種創造性活動，其歷史伴隨了人類文明的整個進程。隨著人類市場需求的不斷增加和競爭程度的不斷加劇，對于復雜產品的設計，無論在設計的方式還是手段上都在不斷發生著深刻的變化，如何使用智能化的方法以實現產品設計的智能化也就成為當下產品設計的研究重點。

網絡的出現和網絡技術的不斷發展不僅極大地改變了人類的工作和生活方式，而且使異地快速聯系與數據通信成為可能。因此，大規模的網絡技術也極大地改變了產品設計的方式和方法，產品設計不再局限于本地，使用的設計知識可以在限定的范圍內得到智能共享，在保護了知識產權的前提下，異地分布式協作設計成為現實。產品設計資源的異地化不僅使復雜的設計任務可以由分布式的團隊來完成，也為產品全生命周期的各個環節參與到產品設計中提供了高效有利的途徑。而且網絡協議的不斷發展，使得多學科、多領域的設計知識可以得到智能集成應用。充分利用大規模網絡技術的智能設計，可以極大地減少復雜產品更新時間與開發成本。

產品設計知識智能建模理論在分析產品設計過程需求和特點的基礎上，系統地提出了遞歸化的產品信息智能集成建模的思想。以知識作為驅動復雜機電產品設計的意圖和指標，可以實現從抽象概念到具體產品的復雜產品智能設計，逐步求精和細化多元技術集成耦合和演化的過程?；谠摾碚摚嫦蛟O計過程的產品裝配信息自適應與自組織智能建模理論也已接近成熟。借助符號單元所具有的形狀載體作用及其富有的高層次工程語義智能化實現產品模型的高層功能描述與低層幾何表示的統一的方法同樣取得了一定的成果。

產品設計知識的符號智能建模理論是基于裝配符號的約束規則集描述，實現產品裝配設計信息的智能傳遞，并采用裝配符號關系圖對產品裝配設計語義與約束進行動態維護。基于符號功構映射關系的產品概念方案智能建模方法已經發展成完善的系統，基于符號關聯約束關系的產品裝配關系智能建模和基于圖形單元符號的零件詳細結構智能建模等關鍵技術也逐漸成熟。基于符號智能建模理論的面向方案的形式化智能設計方法深入研究了多層次形式化符號系統的定義、分類、描述和建庫方法，基于多層次形式化符號演變的運動方案智能設計方法，基于形式化圖元符號的裝配方案智能設計方法，基于形式化模板符號的配置智能設計方法，基于形式化字符符號的設計方案重用方法是產品設計知識的符號智能建模理論的研究重點。

基于知識智能演化的產品進化設計方法是將設計知識的演化過程與產品全生命周期的各個階段緊密結合，從而提出關于各設計階段知識智能演化的基本原理。基于該理論的產品進化設計與配置產品定制生產理論和方法，對產品運動進化智能設計、裝配進化智能設計、結構進化智能設計以及配置產品進化重用的定制生產中的關鍵技術進行了深入研究并已有一定成果。通過該理論建立的產品基本構造物元模型和產品智能設計過程蘊含系統，通過可拓推理的方法，分別運用拓展與變換的手段，對產品設計模型知識與產品設計過程知識進行有效的演化和派生。

產品多學科耦合與多目標智能優化方法認為復雜機電產品是由機、電、液等多物理過程、多單元技術集成于機械載體而形成的具有整體功能的復雜系統。其設計問題是一個多過程、多源、多部件、多學科的智能耦合過程。智能優化方法針對復雜機電產品設計過程設計質量知識數據的有效組織、處理與利用，系統地研究了以產品過程質量知識耦合特征要素為對象，并且關聯產品結構特征進行數據挖掘和知識發現的理論與方法已經接近完善。目前通過改進強度Pareto進化算法，引入模糊C均值聚類，加快外部種群的聚類過程。采用約束Pareto支配和浮點數、二進制混合染色體編碼等智能優化策略的智能算法，一次運行就能求得分布均勻的機電產品多學科優化Pareto最優解集。

以上述研究成果為基礎，結合智能設計理論和應用對產品設計理論和方法進行系統深入的研究，是當下智能設計研究的重點。