基于本体的产品概念设计研究及应用

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在科学技术高速发展的今天,由于激烈的市场竞争,用户对产品的创新提出了更高的要求,这也使产品的设计增加了难度。自然语言作为产品设计过程中的人机交互的界面,是人类应用最为广泛的表达手段。所以对其进行有效的分析,对所描述产品功能词语进行抽取,进一步实现分析、理解并转化为计算机能够识别的产品设计要求。该要求为后续设计提供有力的支持,并获取设计要求的解,因此产品概念设计在现实生活中是非常重要的。   该论文研究的目标是基于本体的自然语言建模产品设计要求。主要研究内容包括以下方面工作。   首先,在产品设计的最初阶段,即客户往往以自然语言的形式提出设计要求,其解决的方案仍依靠工程师们的经验。论文对产品的概念设计阶段的设计理论及现状进行了探讨,并对本课题相关的功能基及本体概念的产生、发展进行了阐述。详细描述了功能定义、本体的基本思想。为实现计算机辅助本体建模设计奠定基础。   其次,对本体理论的应用进行了详细阐述,引入功能本体,并对功能本体的属性定义、框架构建、模型特点进行了深入研究。   另外在对多种常见建模方法详细论述的基础上,提出了基于闭环反馈的本体建模方法,并进行了详细论证。同时为了解决知识库建模时知识库冗余的问题,提出了基于词频特征项的权重算法与词语相似度算法,其本质是基于概率的数学模型。这是因为通常客户提出的需求为多动词、多名词结构。所以使用该数学模型优化语言结构使产品要求描述更清晰,易于实现本体库匹配。   最后,利用Protégé软件构建本体概念及其关系,建立基于通口概念的一通口元件本体、二通口元件本体、多通口元件本体与产品设计中零件的对应关系,并建立匹配规则库、组装规则库及推理规则库。   将基于功能本体的自然语言建模方法运用于营养液滴灌机和反冲洗装置的实际产品设计。通过使用基于概率的数学模型对客户需求进行处理,再根据产品要求在功能本体库内对应的本体概念进行匹配和求解以获得满足用户要求的多个设计方案。  
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