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1、河北工业大学硕士学位论文基于通口Agent的概念设计方法姓名：王晨申请学位级别：硕士专业：仪器科学与技术指导教师：曹东兴20091201i基于通口基于通口 Agent 的概念设计方法的概念设计方法 摘摘 要要 设计活动是人类用于创造和丰富自身生存环境的重要手段之一，它是推动人类社会不 断向前发展的主要动力。在设计发展的历史进程中，设计人员的设计主要集中在具体设计 阶段上。但是随着设计活动的日趋复杂，传统的设计方法已经难以满足现代设计发展的需 求。为解决这一难题，有学者提出基于概念的设计方法。通过实践证明，概念设计方法， 在提高产品质量、缩短产品的开发时间上，有着较为理想的效果。因此，概念设计在
2、近年 来逐渐成为研究的热点问题。 首先，本文介绍概念设计的含义以及其重要意义。对概念设计的一般流程进行概述， 并且简要叙述基于人工智能的概念设计方法，它包括模型法和实例推理法。 其次，本文简要回顾 Agent 的发展历程。将整个 Agent 协作系统的结构划分为五个部 分，分别为设计 Agent、通信 Agent、管理 Agent、监视 Agent 以及分析 Agent。每个 Agent 的功能是不同的，它们通过建立起来的通信与协商机制相互协作的实现设计方案的求解。 通口是元件与元件之间进行能量与消息传递的场所。通口 Agent 的建立就是为了实现从能 量与信息传递的角度对设计方案进行辅助设计
3、。设计 Agent 是整个设计系统的核心所在。 通过设计 Agent，设计人员可以得到所需要的设计方案。知识库是整个 Agent 系统中重要 的设计组成，它主要为设计 Agent 在推理过程中提供所需要的知识。同时，它也允许其它 的 Agent 对其进行访问。 最后，本论文将设计 Agent 与遗传算法有效结合实现重复设计，通过交叉、变异及重 组等操作使设计 Agent 能够推理出多个设计方案种群，通过估价这些方案种群以得到 Pareto 最优解，即得到最终的设计方案。 关键词：关键词：通口，Agent，遗传算法，重复设计，概念设计ii A PROT-BASED AGENT APPROACH
4、TOWARDS CONCEPTUAL DESIGN ABSTRACT Design activity is one of the important means that the human use it to create and enrich their living environment. And it is also one of the important driven powers that promote the progress of human society. In the process of the design methodological development,
5、 the first things that the designer focuses on are this particular design stage. However, as design activity is becoming more and more complicated, the traditional design methodology comes to go hard for adapting to this variation circumstance. In order to adopt this kind of changing, the experts pu
6、t forward some theories or suggestions that we called the conceptual design. It has been proved that the theory of the conceptual design could help the designer reduce costs and save design time. So it could achieve the goal of the designers. And more and more experts start to study the conceptual d
7、esign. First, we discuss the definition of the conceptual design. And the conceptual design are summed in design methodology .The method of the design which is based on the AI has been discussed, that is the modeling method and the instantiation method. Secondly, the progress of the Agent developing
8、 has been summed. In the whole system of the Agent, we could divide the Agent system into five parts: design Agent, manage Agent, communication Agent, analyses Agent and stakeout Agent. Their functions are different each other. They can make collaboration with each other towards design the project b
9、ased on the agreement of the communication. Port is the place where the components exchange the energy. The goal of building port-Agents is for aiding the design. Design Agent is the most important Agent among them. The designer could get the product design scheme with the aid of the design Agent as
10、sistants. The knowledge base is the important part of the whole system. It provides the knowledge which aids the design Agent designing. It is also allowed other Agent to visit itself. Finally, the thesis combines the design Agent and genetic algorithms in order to achieve iterative design. The Agen
11、t could ratiocinate and get many design schemes by crossover and mutation and iteration operator. Evaluation are made to select the final solutions from these schemes. KEY WORDS: port, Agent, genetic algorithms, iterative design，conceptual design 原创性声明原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中
12、已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：2009 年 12 月 26 日 关于学位论文版权使用授权的说明关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向
13、国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 日期：2009 年 12 月 26 日 导师签名： 日期：2009 年 12 月 26 日 河北工业大学硕士学位论文 1第一章第一章 绪绪 论论 1-1 概念设计简介 1-1 概念设计简介 1-1-1 概念设计综述 1-1-1 概念设计综述 产品设计是一个复杂的过程，同时也是人类生活的一个基本活动。概念设计处于产品设计的早期，目的是提供产品方案1。 产品的设计过程是人类智慧的杰出表现， 反映了人类改造自然的决心和勇气2。 对于机械产品设计过程,典型的说法有三种3：一是德国学者Pahl
14、和Beitz 的明确任务、概念设计、技术设计和施工设计四个阶段的观点；二是French认为包括问题分析、概念设计、方案具体化和详细设计等过程；三是邹慧君教授提出的产品规划、方案设计、详细设计和改进设计四个阶段。GPahl和WBeitz在其Engineering Design一书中4，将概念设计定义为“在确定任务后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，这部分设计工作叫做概念设计。 ”产品设计是一个不断反复、评估、决策直至评价的设计过程3。一般而言，产品的设计过程是以用户的需求为出发点，定义出待设计产品的某些特定功能，之后提出若干种可能的设计方
15、案，并从这些提出的设计方案中选出最适合用户要求的设计方案来， 然后再进行详细的设计， 最终完成产品的生产4。产品设计是一种创造性活动，其本质是创造和革新，它是一个有目的的人类主动行为，设计的目标是生成有使用价值的产品，设计的一系列活动表现为设计过程5,6。 概念设计过程是由分析用户需求到生成概念产品的过程, 它实际上是一连串相连问题求解活动1,7。传统的设计理论思想是以往的经验总结作为设计的基础，并且运用长期设计实践和理论计算得到的公式、图表、手册、经验的设计手段为设计依据，通过对以往经验的总结，在以静态分析、近似计算、经验设计的设计方法支撑下完成产品的设计工作1。这种方式在以往的设计过程中发
16、挥了巨大的作用，但是，随着社会的发展，科学技术的进步，这种传统的设计方式开始显现出不足之处，逐渐难以满足当今社会和时代的发展需求。现代的设计方法是传统设计活动的发展。它是在知识的依托下，以计算机为主要辅助设计手段，主要通过多种学科的科学方法及技术的相互协作下，研究改进和创造新的产品，从而完成设计工作。 研究表明，产品大部分成本在概念设计阶段就已确定6。概念设计阶段作为产品设计的早期阶段，往往决定了产品后期的设计方式和制造成本，它既体现设计师的创新性，也体现设计者的艺术性。可以说概念设计是二者的完美结合，并且能够在很大程度上影响产品的性能、价格、市场占有率以及市场响应速度和效率等因素。据统计, 在产品开发过程中 80% 的设计工作是在重用的基础上进行的，设计重用能够缩短产品开发周期、降低设计成本和避免重复性错误8,9。 概念产品设计模型
