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基于TRIZ的方案设计智能决策支持系统理论与方法研究

何川  
【摘要】:面对动态多变的市场环境,制造企业为了提升竞争力需要进行产品创新,以解决TQCS(Time-Quality-Cost-Service)难题。设计是产品开发过程中最重要的环节之一,而方案设计(又称概念设计)又是设计过程中最重要的阶段,因为方案设计决定了产品的基本特征和主要框架,后续的过程只是对这些设计概念的具体化和实现。面对二十一世纪产品竞争日益加剧的挑战,传统的设计手段和过程不足以很好地满足现代产品开发的需求。本文将发明问题解决理论(TRIZ)作为方案设计的理论与方法,建立了基于TRIZ的产品方案设计智能决策支持系统(简称TRIZ-IDSS),是集决策支持技术、人工智能技术、TRIZ理论于一体的计算机系统,是提供方案设计决策支持的必要手段,同时也是我国机械行业亟待研究的课题。本文针对TRIZ-IDSS的理论基础与方法、系统框架结构、问题求解系统、知识系统这几方面进行了深入系统的研究,主要研究内容和成果包括: (1)提出了基于TRIZ的创新方案设计方法。本文讨论了TRIZ的产生背景、理论与方法,提出了TRIZ解决问题的一般框架。通过设计问题的病态结构的分析,论证了方案设计也属于病态问题,提出了病态问题的基于知识的解决方案,同时也论证了在方案设计中引入TRIZ理论的重要性。探讨了方案设计中信息的表示方法,提出了基于TRIZ的方案设计智能决策的理论与方法。 (2)建立了基于数据仓库的TRIZ-IDSS的理论框架。针对系统关键技术和数据仓库的开发方法进行了研究,提出了一种支持集成推理的多库集成模式的体系结构。设计了由知识系统、问题处理系统、人机接口构成的系统总体结构。 (3)确定了问题求解系统的构造方法。本文从问题求解子系统的方案生成、方案评价和方案决策三个阶段进行了讨论,提出了基于协同推理的TRIZ-IDSS方案生成的理论和方法、基于加权模糊推理的TRIZ-IDSS方案评价理论与方法和TRIZ-IDSS方案优选的模糊多属性决策方法。 (4)确定了知识系统的设计方法。本文提出了基于一阶谓词逻辑的模型表示方法和模型组合运行的实现技术,采用面向对象技术构造知识库和模型库,从专利分析,关系型数据库技术以及产生式规则三方面着手研究了一种基于专利的知识获取系统。 (5)将TRIZ求解技术、创新原理知识库与方案设计过程有机地融合在一起,构建了基于TRIZ的机械产品创新方案设计智能决策支持系统。通过对热交换器的改进设计分析,论证了该方案的可行性。


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