[发明专利]一种基于众创设计的设计方案数据融合方法

权利要求书

1.一种基于众创设计的设计方案数据融合方法，其特征在于，

设计方案数据是针对复杂机械装备产品的设计方案数据，包括如下步骤：

1)由不同层次的设计要求数据构建形成设计要求层次模型；所述设计要求层次模型中，每一个设计要求为一个节点，并且根据各个设计要求之间的客观归属情况建立节点之间的关联；

2)收集来自不同设计人员的子方案，并对每个子方案进行形式化描述和分层处理，获得形式描述结构；

所述步骤2)对子方案进行形式化描述和分层处理的方式如下：

对每一个子方案，根据子方案的设计内容构建如下形式描述结构Si＝{N,L,E,T,F,W}，其中N表示子方案名称，L表示子方案所在层次，E表示子方案所包含零部件集合，T表示子方案技术特征，F表示技术特征的融合特征，W表示具体设计方案；并将所有属于同一子方案所在层次的子方案集合表示为Sx＝{S1,S2,…Sn}，其中x＝Lx∈{Lp,Lf,Lt,Ls}，n为x层当前的子方案个数，Lp表示产品层、Lf表示功能层、Lt表示结构层，Ls表示零件层；

3)建立与设计要求层次模型相同的设计方案层次模型框架，将收集到的子方案与设计要求进行匹配，将与设计要求匹配的子方案填入设计方案层次模型框架中，形成初始设计方案层次模型；

所述步骤3)具体如下：

3.1)在零件层和结构层中，对子方案和设计要求匹配；若收集到的子方案中有属于功能层和产品层中的子方案，则进行同样处理，即对子方案和设计要求匹配；

针对一个子方案集合中的各个子方案的形式描述结构中的技术特征T，采用以下公式计算其与设计要求层次模型中和子方案对应的设计要求P之间的相似度Similarity，根据所得相似度是否大于预设阈值A来对子方案集Sx中的子方案进行筛选；

Similarity＝Min(simP[i],T[i])

其中，sim表示相似度计算函数，P[i]表示子方案相应设计要求集合P中的第i个元素，T[i]表示与P[i]相对应的子方案技术特征集合T中的第i个元素，i＝1…k，k表示设计要求集合P中元素总数；Min表示取所有k个元素中对应相似度最小的值；

若子方案集合中所有子方案对应获得的相似度大于等于预设相似度阈值A，则子方案集合中所有子方案均和设计要求匹配，将子方案集合保留；若子方案集合中有一个或多个子方案对应获得的相似度小于预设相似度阈值A，则这一个或多个子方案和相应设计要求不匹配，将不满足匹配要求的子方案舍弃，满足匹配要求的子方案保留；

3.2)将经过3.1)处理后保留的所有子方案集合根据子方案的形式描述结构填入设计方案层次模型框架中对应的位置，每一个子方案为一个节点，获得初始设计方案层次模型；

4)建立耦合方式矩阵，将子方案进行逐层有序地融合，用每一层的融合结果对设计方案层次模型进行更新直至模型建立完成，最终得到完整设计方案；

所述步骤4)具体如下：

4.1)建立当前层的耦合子方案集

根据初始设计方案层次模型，将在形式描述结构中属于当前同一子方案所在层次的且在初始设计方案层次模型中隶属于同一个父节点的所有子方案合并形成耦合子方案集Ri＝{S1,S2,…Sm}，其中S1,S2,…Sm互为兄弟节点；

4.2)对每个耦合子方案集进行排序

对当前层的每一个耦合子方案集Ri，采用以下公式计算其中每一个子方案Sj的重要度系数Ij，其中1≤j≤m，然后按重要度系数Ij的大小由高到低对耦合子方案集Ri中的子方案Sj进行排序：

Ij＝Cj+Dj

其中，Dj为子方案Sj的复杂度系数，Cj为子方案Sj的耦合度系数；

耦合度系数Cj为子方案Sj与耦合子方案集Ri中所有子方案的耦合度之和，具体计算：

Cj＝C(j,1)+C(j,2)+…+C(j,m)

其中，C(j,k)表示子方案Sj对子方案Sk的影响程度，即子方案Sk对子方案Sj的依赖程度；

4.3)建立耦合方式矩阵

将耦合子方案集Ri中按重要度系数排好序的子方案Sj按照子方案间的融合方式映射为一个m阶方阵，作为耦合方式矩阵Mi；耦合方式矩阵Mi中第i行第j列元素M(i,j)表示子方案Si和子方案Sj之间的融合方式，主对角线元素M(i,i)＝0，并且将i大于j时的M(i,j)均置为0；

4.4)将子方案进行逐层、有序地融合

耦合方式矩阵中对非置0的元素，采用自左至右的顺序依次对每列进行处理，每列中采用自上至下的顺序依次对每个元素所对应的两个子方案按融合方式进行融合；

4.5)耦合方式矩阵中的元素完成融合后，获得耦合子方案集Ri的融合结果，记为融合方案Si'，以融合方案Si'作为上一层所对应父节点的子方案，并计算融合方案Si'的形式描述结构中技术特征T和对应设计要求层次模型中的设计要求P之间的相似度Similarity：

若相似度Similarity大于预设阈值A则表示融合方案Si'满足要求，将融合结果Si'对设计方案层次模型中对应的节点位置进行更新替换；

否则根据机械零件的强度和设计准则对融合特征进行调整；

4.6)由零件层—结构层—功能层—产品层的依次顺序，对每一层按照步骤4.1)～4.5)的过程进行处理，直至到达产品层，最终生成满足产品设计总需求的融合方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于众创设计的设计方案数据融合方法，其特征在于：

所述设计要求层次模型为一个四层的树形结构Q，自顶层至底层具体分为产品层Qp、功能层Qf、结构层Qt和零件层Qs四层，将设计要求数据根据自身要求的类型分为产品设计要求、功能设计要求、结构设计要求和零件设计要求，并且分别对应到产品层Qp、功能层Qf、结构层Qt和零件层Qs。