1.3　智能设计的发展概述

1.3.1　智能设计研究现状

产品设计是为实现一定的目标而进行的一种创造性活动，其历史伴随了人类文明的整个进程。随着人类市场需求的不断增加和竞争程度的不断加剧，对于复杂产品的设计，无论在设计的方式还是手段上都在不断发生着深刻的变化，如何使用智能化的方法以实现产品设计的智能化也就成为当下产品设计的研究重点。

网络的出现和网络技术的不断发展不仅极大地改变了人类的工作和生活方式，而且使异地快速联系与数据通信成为可能。因此，大规模的网络技术也极大地改变了产品设计的方式和方法，产品设计不再局限于本地，使用的设计知识可以在限定的范围内得到智能共享，在保护了知识产权的前提下，异地分布式协作设计成为现实。产品设计资源的异地化不仅使复杂的设计任务可以由分布式的团队来完成，也为产品全生命周期的各个环节参与到产品设计中提供了高效有利的途径。而且网络协议的不断发展，使得多学科、多领域的设计知识可以得到智能集成应用。充分利用大规模网络技术的智能设计，可以极大地减少复杂产品更新时间与开发成本。

产品设计知识智能建模理论在分析产品设计过程需求和特点的基础上，系统地提出了递归化的产品信息智能集成建模的思想。以知识作为驱动复杂机电产品设计的意图和指标，可以实现从抽象概念到具体产品的复杂产品智能设计，逐步求精和细化多元技术集成耦合和演化的过程。基于该理论，面向设计过程的产品装配信息自适应与自组织智能建模理论也已接近成熟。借助符号单元所具有的形状载体作用及其富有的高层次工程语义智能化实现产品模型的高层功能描述与低层几何表示的统一的方法同样取得了一定的成果。

产品设计知识的符号智能建模理论是基于装配符号的约束规则集描述，实现产品装配设计信息的智能传递，并采用装配符号关系图对产品装配设计语义与约束进行动态维护。基于符号功构映射关系的产品概念方案智能建模方法已经发展成完善的系统，基于符号关联约束关系的产品装配关系智能建模和基于图形单元符号的零件详细结构智能建模等关键技术也逐渐成熟。基于符号智能建模理论的面向方案的形式化智能设计方法深入研究了多层次形式化符号系统的定义、分类、描述和建库方法，基于多层次形式化符号演变的运动方案智能设计方法，基于形式化图元符号的装配方案智能设计方法，基于形式化模板符号的配置智能设计方法，基于形式化字符符号的设计方案重用方法是产品设计知识的符号智能建模理论的研究重点。

基于知识智能演化的产品进化设计方法是将设计知识的演化过程与产品全生命周期的各个阶段紧密结合，从而提出关于各设计阶段知识智能演化的基本原理。基于该理论的产品进化设计与配置产品定制生产理论和方法，对产品运动进化智能设计、装配进化智能设计、结构进化智能设计以及配置产品进化重用的定制生产中的关键技术进行了深入研究并已有一定成果。通过该理论建立的产品基本构造物元模型和产品智能设计过程蕴含系统，通过可拓推理的方法，分别运用拓展与变换的手段，对产品设计模型知识与产品设计过程知识进行有效的演化和派生。

产品多学科耦合与多目标智能优化方法认为复杂机电产品是由机、电、液等多物理过程、多单元技术集成于机械载体而形成的具有整体功能的复杂系统。其设计问题是一个多过程、多源、多部件、多学科的智能耦合过程。智能优化方法针对复杂机电产品设计过程设计质量知识数据的有效组织、处理与利用，系统地研究了以产品过程质量知识耦合特征要素为对象，并且关联产品结构特征进行数据挖掘和知识发现的理论与方法已经接近完善。目前通过改进强度Pareto进化算法，引入模糊C均值聚类，加快外部种群的聚类过程。采用约束Pareto支配和浮点数、二进制混合染色体编码等智能优化策略的智能算法，一次运行就能求得分布均匀的机电产品多学科优化Pareto最优解集。

以上述研究成果为基础，结合智能设计理论和应用对产品设计理论和方法进行系统深入的研究，是当下智能设计研究的重点。