概念设计是产品设计过程中最关键最具创造性的阶段,在整个产品生命周期中占有越来越重要的地位。机电产品概念设计由设计需求出发,最终目的是获得求解的原理,功能-结构的转化过程就是解的实现过程。功能行为结构模型(FBS model,Function-Behavior-Structure model)因符合设计思维、易生成创新设计而被广泛应用于概念设计,但是由于目前学术领域对于行为的理解模糊,未形成一致性定义,同时功能到结构的映射规则较难构建。研究的关键是在知识密集型设计环境下,如何在保证机电产品概念设计创新性要求的同时,实现计算机化的功能到结构的映射的问题。本课题重点研究面向机电产品概念设计的功能行为结构映射方法,对考虑知识重用下的FBS模型、设计元素表示方法、功能分解方法、映射规则生成方法等技术进行了深入研究,并以地面无人平台概念设计为例进行了研究。具体研究内容如下:(1)功能行为结构框架构建。本文在知识重用背景下给出了明确的功能、行为、结构定义,并考虑知识重用对传统FBS模型进行重构,给出了三种不同知识重用层次下的映射模型,为实现机电产品概念设计功能到结构的映射提供设计框架基础。(2)基于生命系统理论的设计元素表示方法。本文基于生命系统理论对FBS模型设计元素功能、行为、结构进行表达,为机电产品概念设计功能到结构的映射提供表示基础。(3)基于概念目标分流法的功能分解模型。本文通过结合FBS模型以及生命系统理论,构建面向机电产品的功能分解框架。通过设定区间目标代替点目标,并且考虑不确定性的影响,构建基于概率目标分流法的机电系统指标分解模型,为实现机电产品功能到结构的映射提供功能求解支持。(4)基于本体和Apriori算法的功能—结构映射研究。本文探究FBS模型中功能元到结构模块的映射规则以及映射方法,构建了针对具体设计产品和通用类两类机电产品概念设计功能到结构的映射规则。基于Apriori算法挖掘详细设计产品功能与结构之间的映射规则;基于本体构建了功能—行为—结构的通用映射方法。