题目：设计知识重用使能技术研究与实践

设计知识重用是提高产品设计效率和质量、降低产品开发成本的有效途径。提升设计知识的获取、继承和运用能力是CAX系统的未来发展趋势。为此，论文在国家863计划和航天科工集团的资助下，深入研究了设计知识重用使能技术及其实现方法，为不同粒度的各种类型的设计知识重用的有效实施提供了可行解决方案和实现途径。针对设计知识重用相关研究缺乏理论指导的现状，构建了设计知识重用基础理论体系。明确了若干关键概念，深入分析了设计知识重用过程，提出了设计知识重用的七类关键使能技术，详细分析了各类技术存在的问题与发展趋势，为各类技术的深入研究指明了方向，对促进设计知识重用理论体系走向完备具有积极意义。为解决目前设计模型检索存在的问题，提出了基于产品族配置知识本体描述的设计模型检索方法。构建了元模型层配置本体，定义了构件、功能、端口、资源等本体概念以及概念之间的各种关系，运用这些本体概念和关系对元模型层产品族配置知识进行规范表达，可以为产品族配置知识在语义层次的推理提供可靠保障。在元模型层配置本体的基础之上，构建了部分领域模型层本体，通过实例说明了基于本体推理的设计模型检索的有效性。为克服传统参数化特征模型在设计知识描述方面的不足，为基于现有CAD系统实现以知识驱动为特征的设计知识重用，提出了基于广义特征的知识融合与知识驱动方法。详细阐述了知识融合与知识驱动的具体实施：提出知识特征的概念，用于工程演算、条件判断、校验调整等各类工程知识的获取和表达；提出连接特征的概念，用于装配约束关系及相关约束规则的封装与表达。自行开发了一种适于工程知识表达、符合设计习惯的知识描述语言KDL。给出了知识约束的KDL描述及知识约束推理求解方法。广义特征的引入扩展了传统的设计建模方法，使设计模型可以在设计知识的作用下自动更新或重新生成，在相当程度上实现了产品设计的自动化和智能化。提出基于设计向导动态引导设计过程重用的实施与开展，阐述了设计向导实现的若干关键问题的解决方案。给出了设计任务的形式化描述，通过示例阐明了设计任务建模方法。提出了设计任务求解方法的概念，提取并定义了基本设计任务求解方法，使它们成为独立于设计任务和广义特征的可重用构件。详细分析了设计任务之间的依赖关系，在此基础之上，提出了设计任务调度规则。设计任务调度规则独立于具体的设计向导，支持不同设计向导的正确运行，因此与传统的设计向导不同，基于设计任务调度规则的设计向导具有良好的可扩展性，允许随时为其动态添加设计任务，而不需要重新编写代码，提高了设计向导开发的效率，降低了设计向导开发的工作量。作为应用实例，构建了专用减速器设计向导。在理论研究的基础之上，开发了独立于CAD系统的设计知识重用工具集，封装为“基于知识的产品创新CAD支撑系统V1.0”，取得了软件著作权登记(登记号：2005SR11751)，该系统可挂接到不同的CAD系统，为不同粒度的各种类型的设计知识重用提供了有力的集成工具和支撑环境。构建了减速器设计模型，说明了理论方法的具体实现，验证了其可行性。