智能化产品设计的内涵探析

目前,大多数的机械产品其功能、结构多为复杂型,而复杂产品的设计是一个多学科高度耦合的多阶段复杂过程,不仅包括大量基于数学模型和数值处理的计算型工作,还涉及基于符号型知识模型和符号处理的推理和决策过程,如设计方案的确定、主要参数的决策、几何结构设计的评价选优、分析模型的建立,这些工作的完成既需要借助计算机辅助设计工具,也需要运用丰富的知识进行推理、判断、决策。智能设计的目的就是使用人工系统来代替人的思考和推理,实现产品设计的自动化,从而减少产品设计循环迭代时间和降低重复工作量。

因此,给智能化产品设计下一个定义:“智能化产品设计是集成多领域知识,借助计算机辅助设计工具开展的人机交互的智能设计活动。”

智能化产品设计的内涵可分为以下四个层次:

(1)基础资源层——实现产品智能化设计,首先需要有大量的设计资源,包括:信息资源,例如产品数据(尺寸、精度、模型等)、文档(经验、标准、规范等知识信息);工具资源,例如二、三维建模工具(AUTOCAD、UG、ProE、CATIA等),计算仿真工具(MATLAB/SIMULINK、ANSYS等)。基础资源及主要为智能设计提供底层数据支持。

(2)集成层——利用一定的技术手段将基础资源层的内容进行集成,使其形成一个合理、有序的整体,可以高效地服务于智能设计过程。(https://www.xing528.com)

(3)引擎层——是实现智能化设计活动的关键,也是实现智能设计过程各功能的驱动工具;它的实现需要借助人工智能、知识处理等相关技术手段。

(4)交互层——系统界面以及相关的使用方法,因为考虑目前技术即使系统再智能,设计过程仍然是一个需要人来参与的过程,交互层是实现人与智能系统交互的桥梁。

综上,智能化产品设计系统的重点是实现智能设计内涵中集成层和引擎层功能(即信息处理和智能推理与决策等)的一个载体,但其目标并不是完全取代人而实现产品设计过程,因为这是不现实的,它的目标是更好地辅助设计人员进行决策和设计,这就更加需要借助设计专家的领域知识来实现,而对于设计人员(即智能化产品设计的使用人员)改变的只是设计行为,即从原有的“自发式”设计活动变为“指令式”设计活动。设计人员在设计过程中只是需要向计算机发出指令,通过计算机完成一些规则性的推理活动,使其辅助设计人员进行决策与设计。