[发明专利]基于行为流空间序列着色Petri网的产品建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及产品建模领域，特别是涉及一种基于行为流空间序列着色Petri网的产品建模方法。 

背景技术

复杂产品是指结构复杂、技术密集、制造要求和成本高、过程管理复杂、客户需求多变的一类产品。而概念设计则是复杂产品设计过程最为核心的阶段,是增强产品竞争力的根本环节。资料表明，只占成本5％的概念设计阶段决定了产品全生命周期成本的85％，产品设计质量的70％以上，时间和成本同质量一样成为决定产品成败的关键因素。由于概念设计处于产品生命周期的最早期阶段，对后续的设计环节有着极大的影响。概念设计从根本上决定了产品的功能、质量、成本、开发时间和产品的创新性，它包括设计人员对设计任务的理解，设计灵感的表达，设计理念的发挥。 

现如今功能建模则是复杂产品建模最为普遍的方式，通过对产品功能的研究，以产品功能为核心来看待整个模型，一般的方法中都采用自上而下的功能分解来建立模型的层次，引导功能建模。而当前建立的功能分解方法，都是在尽最大的可能对已有的功能划分的知识或者经验的总结利用，来指导功能分解。这些知识的总结都是来自部分领域人员大脑思考的结果，从出发点上就具有片面性，可能只适用于部分领域，不具备通用性；另一方面，人的知识，经验，其实也就是寻找功能设计优化解的经过部分验证的估值函数，并不保证是最优解，也不保证找到当前相对更好的一个选择；再次，如果提出的模型产生的设计结果不具备可行性，一切都变得毫无意义，因此功能模型是从主观到客观，从抽象到具体的过程，但是也要考虑到是否有实现的可能性，以往的从上往下单一的路线会造成结果和现实的脱离。 

因此Gero提出了产品设计的FBS(Function-Behavior-Structure)模型，他认为设计过程是设计者将产品的功能需求转化为预期可以实现该功能的行为，然后根据行为选择相应的结构单元，再将结构的实际行为与预期能够实现功能的行为进行比较，如果结果较为匹配则能得出符合功能需求的结构单元，若不匹配则重复上述过程，在FBS理论提出后，产品概念设计过程更加注重了对产品建模过程中行为的研究，通过建立产品的行为流模型来解决以上问题。产品行为是客观的，可以无歧义的表达复杂产品的建模过程，此外通过直接对行为的研究，可以明确定义建模过程中产品的一系列状态，特别是起始状态和目标状态。通过这两 个状态以及之间触发状态发生变化的的行为，得出最优行为变化序列来实现状态的转变，从而实现产品的创新设计，建立新产品的行为流模型，而且行为可以直接对应到结构，可以得到产品的实现，产品的行为流模型具有实用性，覆盖智能设计的整个生命周期。 

虽然目前已经提出了产品的行为流建模这一概念，但尚没有针对这一概念进行深入分析，因此本文致力于对行为流的表达问题进行深入研究，本文通过提出行为流的空间序列这一全新概念，从空间序列的演进变化这一角度来描述基于行为流的产品智能设计过程，本文的后续章节将提出两种行为流空间序列的表达方式以及这两种表达方式的转换原则。 

发明内容

鉴于以上所述，本发明的目的在于提供一种基于行为流空间序列着色Petri网的产品建模方法，用于实现产品概念模型的自动化设计以及创新。 

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于行为流空间序列着色Petri网的产品建模方法，该方法至少包括以下步骤： 

步骤一，将产品所涉及到的零件及其之间的联接关系进行编码； 

步骤二，在上述编码的基础上建立产品中行为流空间序列的语义网络； 

步骤三，在语义网络建立的基础上建立行为流空间联接关系谓词矩阵来表达产品结构单元之间的联接关系；其中行和列均为产品零件中所涉及的结构单元编码，而矩阵中数据则为联接关系编码； 

步骤四，行为流联接关系谓词矩阵转化为空间序列的着色Petri网模型。 

优选地，所述产品为发动机。 

优选地，根据发动机的四个工作过程进气、压缩、做功以及排气所涉及的行为流空间序列用空间序列的着色Petri网模型进行表达。 

优选地，步骤二中的行为流空间序列分割为若干单元节点，所述单元节点的数学定义： 

B(S₁，S₂ ...S_n：α，β，γ...)