产品的方案设计是产品创新的关键环节。对产品方案设计的研究一直是计算机集成制造领域的前沿性课题。本文受国家自然科学基金和国家高科技研究发展计划(863计划)资助,采用了可拓学理论等来研究产品方案设计的若干关键技术。 论文首先介绍了可拓学的基础理论,将目前普遍采用的知识表示方式与可拓学相结合,分析了谓词、产生式规则的基元表示方法、可拓语义网络表示方法以及框架的可拓表示方法等,建立定性(基元可拓性等)与定量(关联函数等)相结合的可拓知识表达模型。分析了菱形思维模型,同时将它用在吸尘器设计实例中。 论文运用模糊物元分析方法建立机械产品方案的多目标优化设计模型,形成一种模糊物元优化方法。针对多目标优化问题,论文运用粒子群算法作为求解策略,提出新的改进方法,给出模糊物元多目标优化设计问题的改进自适应粒子群算法(MAPSO)求解过程,并分别与标准粒子群算法(PSO)、自适应粒子群算法(APSO)加以比较,证明该算法具有较高的执行效率。将基于粒子群算法的多目标模糊物元优化方法应用于机械传动方案优化设计中,详细地讨论机械传动方案粒子表示、适应值计算方法和粒子更新等操作,通过实例设计进一步验证所提出方法的可行性。 针对目前综合评价中采用的各种权重分配方法不能跟踪环境变化的缺陷,提出了基于遗传算法的权重分配新算法。算法通过个体与环境的交互作用解决了在线权重分配问题。结合遗传算法的特点及可拓故障诊断问题,给出了交互作用方式下的适应值函数的定义策略。论文同时提出了基于关联函数的可拓综合评价,并将其用于手机的综合评价中,验证了该方法的有效性。 最后,应用论文提出的各种方法,开发出基于UG NX1.0平台、