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产品设计是一个知识驱动的创造性过程，其中实例知识作为一种经验知识，在产品设计中已受到越来越多的关注。但是，相似实例处理问题和创新设计问题一直是基于实例知识设计(CBD)方法在产品设计中应用的瓶颈。
为了解决上述问题，本文分别从实例知识聚类和实例知识融合两方面进行研究，提出了面向概念设计的实例知识聚类和融合方法，开发了相应的实例知识融合原型系统，把本文理论方法应用到实际的产品概念设计中，为解决传统产品设计中产品设计结构复杂、设计实例重用率低、创新设计难等问题提供技术支持。本文主要研究内容如下：
(1)研究了基于概念设计模型的实例知识建模方法。本文在对概念设计中传统实例知识建模方法分析的基础上，提出了面向概念设计的实例知识功能．结构映射模型，并把功能，结构映射作为实例的知识元。实例知识的层次架构包含有：设计需求层、设计功能层、设计结构层和结构约束层。同时，本文采用集合论方法构建了实例知识数学模型。
(2)研究了实例知识设计需求相似性计算(SM)方法。根据新设计需求描述类型的不同，采用混合的相似性计算算法。在模糊相似性计算(FSM)算法研究中，本文针对传统的基于模糊转化FSM算法和基于隶属度函数的FSM算法的不足，提出了采用高斯隶属度函数代替三角隶属度函数并引入修正参数的方法，即基于修正高斯隶属度函数的新FSM算法(AGFSM)，并从计算精度和计算量上验证AGFSM算法的优越性。
(3)研究了基于设计需求相似性的实例知识聚类方法。针对概念设计中相似实例处理问题，本文从知识聚类研究角度，提出了实例知识聚类算法，从而在相似实例中获得满足基本设计功能和扩展设计功能的功能，结构映射知识元，组成基本知识元集和扩展知识元集。另外，本文从设计结构的环境性约束和关联性约束两方面对聚类结果进行了约束分析。
(4)研究了面向创新设计的实例知识融合方法。为了解决概念设计中创新设计问题，本文提出了实例知识融合算法，以构建融合知识元集。同时，本文分别采用TRIZ理论和模糊多目标决策方法，研究融合知识元集中创新性问题和制造性问题，实现融合知识元集的优化。通过融合知识元集的构建与优化，从而获得满足创新设计功能且符合新设计要求的的功能．结构映射知识元。
(5)开发了原型系统。基于理论方法研究，本文开发了面向概念设计的实例知识融合原型系统，以液氢火箭发动机试验台管道通断装置的概念设计为例，验证了本文提出的理论方法有效性。