工业产品设计专家系统思索.doc

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1、工业产品设计专家系统思索随着商品竞争程度不断加强，这就要求企业不但要提高产品性能，而且要尽可能缩短产品供应周期。传统的产品设计方法将设计对象分解为许多独立部件分别进行研究，孤立静止的分析问题，因此使得设计结论带有片面性和局限性，难以满足需要。随着现代设计理论、方法不断完善，特别是基于知识的专家系统设计方法的产生和发展，使利用计算机求解工业产品设计过程中大量数值和非数值性问题成为可能。通过引入专家系统对设计过程进行控制，对设计结果进行评价，减少了设计过程中的盲目性，节省了设计时间。然而考虑到产品设计过程存在着大量的非理性的因素，可定位该专家系统为一个辅助工具，为充分发挥设计者的能力，可将系统意见

2、作为设计参考，而把最后的决策权交给设计者。1专家系统与工业产品设计1.1专家系统及其发展状况专家系统是人工智能的一个重要研究分支。它是一种具有大量知识和经验的计算机程序。专家系统从领域专家那里获得知识，用一定的方法进行表达、存储、管理和维护，通过对专家知识和经验的综合运用，进行推理和判断，从而解决现实世界中的复杂问题。[1]目前已有多种类型的专家系统被广泛应用于国民经济的各个领域，包括解释型、诊断型、设计型等多种不同的类型。虽然它们的功能不同，但是它们具有下列共同的特点：1)以足够复杂的问题为对象；2)从某个问题领域的专家处获取专业知识；3)能对知识进行推理或控制；4)具有与专家同等程度的解决

3、该专业领域内问题的能力。不同领域的专家系统，其功能和结构也不尽相同。但一个完整的专家系统有以下六个主要部件:即知识库、推理机、综合数据库、知识获取、解释机制和人机接口。现在流行的专家系统的一般结构如图1所示。其中，知识库和推理机是主要部件。1.2工业产品设计与专家系统5学海无涯通过上面的阐述，知道一个专家系统能利用专家的知识进行启发式推理，能解释其推理过程，对用户的询问做出回答，并且能够不断地、灵活地增加新的知识。专家系统把许多事实和有关专业内的经验法则结合在一起，通过系统地应用这些事实和启发规则，不断地缩小搜索范围，引导问题的解决。[2]对于工业设计来讲，目前工业设计被广泛采用的定义为：“就

4、批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术知识、经验及视觉感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰以新的品质和资格，叫做工业设计。”通常工业产品设计具有以下两个特点：第一，在设计过程中，很多工作是非数值计算性的，更多问题要通过思考、推理和判断来解决。设计过程不能追求唯一解，往往是在多个设计可行解中进行优化决策，且设计结果具有模糊性；第二，由于大多数设计模型不是简单的数学模型，而是建立在大量知识基础上的知识模型，因而，设计结果的优劣大多取决于设计者的知识、经验和思考问题的方法。工业产品设计也是一项系统工程，在总体设计过程中，要对大量的信息进行处理，需要运用多学科的专门知识与丰富的设计经验，并

5、要通过多次反复的综合分析才能得到一个好的设计结果。通过上面的定义和分析我们可以看出，一个工业设计师的能力是通过训练，学习相关的技术知识和经验得来。设计过程是在综合大量的知识基础上推理、思考和判断。由此工业设计专家系统的知识库即包含产品的主要组成要素——材料、结构、形态、色彩、表面加工及装饰的相关知识，以及基本的设计理论，其推理过程则是对相关的信息作出比较、筛选、判断，用专家的设计经验结合在一起进行而得出能够解决问题的方案。2专家系统在工业产品设计过程中的应用工业设计的宗旨就是创造更为合理的生存方式，一个新产品的诞生不是一蹴而就的事，而是一个不断发展、渐进和系统的过程。设计的起点首先是从生活中发

6、现问题，收集各种信息，然后是分析问题。通过前期设计调研和分析，对收集的各种信息进行分析使之概念化，也就是确定一个可开展的方向。接下进入创意设计阶段，即把产品概念转换成可视化的具体若干形态方案。形成形态方案后，必须通过设计评估，以选择最优设计方案，最后实现设计的商品化。基本的产品设计过程可以抽象成图2所示。在工业产品设计的这几个流程中，用专家系统来解决相关的设计问题，将对设计时间的缩短和设计质量的提高有着实际的作用。2.1信息搜集与整理5学海无涯信息的获取将是整个系统最首要的工作。建立智能信息采集系统，根据事先的设定目标，自动在一些信息载体上采集相关的设计信息和资料，在获取包含所需信息后，能够有

7、效的提取出所需信息和数据，将这些数据下载到本地进行分类整理，以特定的形式存入数据库，为设计人员检索资料奠定基础。当然如果能从已有的设计资料中直接获取所需要得资料信息是最理想得，通过市场调查，获得需要设计的产品的相关信息，主要有文字的描述信息，产品的尺寸信息以及产品的图形图像信息，一般以图形图像信息居多。于是就要求系统能够自动从图片中提取产品的一些关键要素，如色彩，线型等信息，并能按照一定的规则，如