基于免疫计算的产品耦合功能规划原型系统

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1、http://www.paper.edu.cn1基于免疫计算的产品耦合功能规划原型系统曹鹏彬，肖人彬，库琼华中科技大学CAD中心，武汉(430074)E-mail:caopengbin@263.net摘要：公理设计(AxiomaticDesign，AD)理论及其应用是设计领域的研究热点之一。针对复杂产品设计的实际需求，为解决AD过程中出现的耦合设计问题，在基于免疫聚类识别的耦合功能规划方法研究成果的基础上，研究开发了基于免疫计算的产品耦合功能规划原型系统(CoupledFunctionPlanningSystemforProductBase

2、donImmuneComputing,CFPSP-IC)。在对产品耦合功能规划流程进行简述后，对原型系统CFPSP-IC进行了详细介绍，就其设计原理、系统结构以及各个功能模块等进行了阐述说明。CFPSP-IC的开发为AD指导下的产品设计中所出现的耦合设计问题的解决提供了自动化支持工具。关键词：耦合功能规划免疫计算公理设计原型系统中图分类号：TP3911.引言[1]公理设计(AxiomaticDesign，AD)是美国MIT的学者Suh提出的一种现代设计理论。目[2-6]前关于AD的理论及其应用已成为设计领域的研究热点，引起了设计人员的重视和

3、关注。AD为产品设计提供了较完整的范式。但是作为AD核心之一的独立公理在实际使用过程中却存在一定的局限性。在实际产品设计中，随着产品复杂性的增加，功能耦合及其引起的耦合设计问题是难以避免的。然而，现有AD没有提供分析功能耦合的手段，因此无法处理和解决耦合设计问题。针对复杂产品设计的实际需求，为解决AD指导下的产品设计出现的耦合设计问题，文献[7]研究提出了基于免疫聚类识别的耦合功能规划方法。在其研究工作的基础上，本文研究开发了基于免疫计算的产品耦合功能规划原型系统(CoupledFunctionPlanningSystemforProduc

4、tBasedonImmuneComputing,CFPSP-IC)，旨在为耦合功能规划提供自动化支持工具。以下首先对产品耦合功能规划流程进行简述，然后对CFPSP-IC进行详细介绍，就其设计原理、系统结构以及各个功能模块等进行阐述说明。2.产品耦合功能规划流程以AD为指导进行产品设计时，首先根据用户的产品需求进行产品的功能分析，然后以功能独立公理作为准绳对功能要求和设计参数进行“之字形”映射变换方式的分解，得到产品的功能分解方案，并用设计矩阵表达功能要求与设计参数之间的映射关系。如果得到的设1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金项目(2

5、0030487054)和国家自然科学基金项目(50575083)资助。-1-http://www.paper.edu.cn计方案不能满足功能独立公理要求，则该设计方案是一种耦合设计，其对应的设计矩阵为耦合设计矩阵。对于耦合设计方案，按照下述步骤进行耦合功能规划（具体方法参见参考文献[7]）。[8]首先，采用聚类方法（矩阵转换或免疫聚类）识别耦合功能集并明确功能之间的耦合关系，为后续规划提供耦合关系信息。耦合功能集是指耦合功能的集合，这些耦合功能因它们之间的相互依赖关系构成回路。其次，对于耦合功能集，采用基于三角模糊数的两两比较方法对功能耦合

6、程度进行度量，将布尔耦合功能集（用布尔设计矩阵表达的耦合功能集）转化为数字耦合功能集（用量化后的数字设计矩阵表达的耦合功能集），为后序规划提供功能耦合程度信息。最后，基于功能耦合关系和耦合程度信息，通过解耦和割裂（采用枚举或免疫割裂的方法）操作对耦合功能进行重组，确定各功能的实现顺序。耦合功能规划的流程如图1所示。3.CFPSP-IC的设计原理与系统结构3.1设计原理采用VisualC++6.0开发CFPSP-IC系统，使用WindowsExplorer风格视图，用户在视图窗口左侧创建功能分解树，视图窗口右侧采用多视图切换方式切换系统的不同

7、功能，实现了单文档模式下多视图的切换。功能分解树采用MicrosoftAccess2000作为存储中介，采用CGridCtrl网格控件作为建模矩阵的存储和显示容器，该网格控件能够动态调整网格的大小，网格基本单元——单元格可以使用多种基本控件类型作为基类，十分方便扩展，并使用了CComboBox作为单元格的基类，用户可以很方便地选择布尔值0或1。同时CGridCtrl类实现对数据库内容的显示也十分方便，通过DAO(DataAccessObjects)接口可以方便地将Access数据库中存储的数据显示到该网格中，直接操作数据库进行树结构的动态变

8、更。MicrosoftAccess2000的数据库引擎MSJET4.0是目前应用很广的小型数据库引擎，它具有使用简单，费用低廉，对机器的配置要求低和对操作者的技术要求低等特点。程