武昌起重吊装--浅议起重机械辅助系统的设计

　　1、概述
  依据通用设计理论，采用基于实例的设计技术进行结构设计，采用面向对象的设计模型进行参数的详细设计，由此构建产品数字化设计系统。解决通常起重机械产品设计过程中依靠工程师的设计经验进行设计，设计效率低，开发成本高，难以满足市场要求的缺点，提高产品的设计质量。

　　2、通用设计理论
  有人从知识处理和操作的角度出发，提出了通用设计理论。其对设计的概念性描述的要点为：设计活动是在逻辑世界中进行的，设计是从功能空间到属性空间的映射过程，功能空间是设计需求的描述空间，属性空间是设计方案的描述空间。而具体到产品的方案设计。

　　3、面向对象的设计
　模型设计知识一般可分为静态知识（主要包括设计规范，用户要求，对象描述等）和动态知识（主要包括推理判断性知识，数值方法处理的原理性知识）。设计系统的知识表达，要求既能表达领域对象的静态属性，行为特征与设计约束，又要表达专家经验和判断决策等方面知识，还要有较强的数值计算和过程控制能力。在面向对象的设计模型中，面向对象的知识表示方法恰好能够满足这一要求，它以#对象为中心，将对象的属性，动态行为特征等相关领域知识和数据处理方法等有关知识#封装在表达对象的结构中。这种知识表示方法既集中了各种单一知识表示方法的优点，又符合人类专家对设计对象的认知模型。武昌起重吊装
　面向对象知识建模的主要工作是确定知识模型中的对象类及其静态属性，识别对象间的继承关系，建立以设计任务求解模型为基础的动态模型，确定各对象的知识规则体和方法过程体等。
　其中，对象及其属性和规则体构成了对象的静态信息，而对象的方法之间的调用和消息的发送则构成了所有对象的动态模型。

　空心三角箭头表示#泛化关系，即抽象问题的一般化；空心菱形箭头表示#集合关系，即整体与部分关系；实心菱形箭头表示#组成关系，意思是部分不能脱离整体而存在。表1为桥式起重机对象类中的主起升钢丝绳这一对象类，相应的对象类名，规则集与方法。
　　
　　4、基于实例的设计
　基于实例的设计方法是基于实例的推理方法在设计领域的应用。其设计思想来源于人类的思维方式，面对1个新的设计要求，设计者首先根据以往工作中曾经出现的类似设计条件，找出两者之间的区别，并以此为依据联系标准的设计准则，确定新的设计方案。应用到具体的设计中，则是以实例之间的某种距离作为标准判断实例的相似程度，选择相似实例，通过调整选定实例中不满足条件因素，生成最终的设计方案。
　构建产品数字化设计系统的基本体系结构采用面向对象知识表示方法，将设计规范，用户要求，对象描述，推理判断性知识，数值方法处理原理性知识等静态，动态知识存储到知识库中；将原有设计实例信息以一定组织结构保存在实例库中；采用数据库技术将零部件的数据信息存储在数据库中；利用应用程序开发语言完成人机交互界面的开发，并以一定的数据访问技术连接知识库，实例库和数据库并提取数据信息；最后通过接口程序驱动应用系统，生成设计报告与技术文档。武昌起重吊装

　　5、数字化设计的具体过程如下：
（1）设计人员依据设计要求确定设计目标及参数，得到有效功能空间EFCS；
（2）系统检索相似实例，并将其结构作为基本设计结构，得到有效结构空间ESCS；
（3）利用面向对象设计模型，完成对象类的属性设计，得到设计模式的属性值ADPi；
（4）判断设计是否满足性能的定量要求，删除不可行方案，保留可行方案并最终确定模式ADP*；
（5）后处理，生成方案的设计文档。

　　6、结论
　将基于知识的产品设计方法应用于桥式起重机产品的设计，开发桥式起重机设计系统，完成结构设计，参数设计，综合分析等工作的数字化工作过程。
　应用设计理论与知识工程基本原理，构架了产品数字化设计系统，提出面向对象的设计模型与基于实例的设计技术相结合的产品设计方法，该方法集成专家知识与以往设计经验在新产品的开发中进行应用，体现了领域知识的集成表达和设计继承的有效性。文中对桥式起重机设计系统进行产品的数字化设计表明，产品设计周期可缩短2/3，特别是对于方案设计更具有竞争力，是保证产品质量快速设计的有效方法。　

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