[发明专利]一种基于混合Petri网的产品行为流建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及产品建模技术，具体地说，是涉及一种基于混合Petri网的产品行为流建模方法。

背景技术

产品设计是一项复杂的脑力劳动，需要多方面的经验和专业知识的综合运用，是一个分析、综合、推理的过程，传统CAD系统无法体现出这种智能。ICAD的目标是尽可能地使计算机参与设计活动，利用设计专家的知识、经验、和数据完成产品的方案决策、结构设计、性能分析、图形处理等设计任务。ICAD的显著特征是拥有解决产品设计问题的知识库，具有选择知识、协调工程数据库与图形库共同完成设计任务的推理决策机制。从上世纪80、90年代起，尽管人们对产品设计的模式及过程的认识和定义有不同见解，但基本都可归结为一个逐步细化、循环迭代的过程，是一个设计约束不断分解、传播与满足的过程。整个设计过程中以概念设计、结构设计和详细设计三个阶段属于设计范畴。而当前的智能设计模型以较为成熟的概念设计理论作为基础，同时引入智能算法作为手段解决基础理论中的全部或某一方面问题，常见的基础概念设计理论如Suh提出的公理化设计理论(Axiomatic Design Theory)、Qian和Gero提出的FBS(Function-behavior-structure)模型等。为了能更好的使用智能化手段，一般还需要在上述基础理论的基础上作一些补充或变化，如：肖人彬等基于工程免疫计算方法，给出一种面向耦合设计的产品功能规划方法，在功能不独立的情况下完成产品设计提供功能规划的解决方案，有效处理公理设计过程中出现的耦合设计问题；邹慧君和金熙哲等基于FBS模型提出“功能-行为-结构”映射的机构系统概念设计模型，通过与功能相关联物理行为的综合，实现功能到结构的转换，引入遗传算法构建行为-机构映射优化求解数学模型和方法。此外还有大量学者采用遗传算法、免疫算法手段研究概念设计的概念设计的方案生成和优化。可见，当前的模型几乎都是从功能设计为起点，把概念设计集中在功能表达的基础上，概念设计、结构设计和详细设计依然是设计的主线。功能没有通用表达式，即使有，也会存在歧义，因此通用性很低，不适于计算机描述；而且，功能的是主观的，属于人的语言表达，而对人的语言理解在当代仍然是计算机科学的巨大难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于混合Petri网的产品行为流建模方法，从产品的行为上进行研究，并建立产品的行为流模型，以解决从功能上进行建模带来的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于混合Petri网的产品行为流建模方法，包括：

水平方向

一方面是从客观的行为映射到主观的功能领域，建立符合人类认识的功能模型，另一方面是从客观的行为模型到行为的实现-结构模型的转换，实现具体的产品；

垂直方向

包括至少两个层次，且从最顶层可以实现从起始状态到目标状态的单个抽象行为开始，到最底层的每个行为直接对应一个简单的实现结构结束。

进一步地，在垂直方向的每个层次上，都是从输入物质组合成的产品起始状态到实现目标物质组合组成的输出状态的过程。

更进一步地，水平方向和垂直方向的过程相互交互。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明注重对产品行为的研究，并从产品的行为上来建立产品的行为流模型，从而有效解决了通过功能建模带来的通用性低、计算机难以识别等问题。

2、产品行为是客观的，和功能不同的是，它可以有无歧义的通用表达，具有通用性，也适合于计算机描述，因此，本发明具有良好的通用性和实用性；

3、通过直接对行为的研究，可以定义一个产品的状态，特别是起始状态和目标状态。通过这两个状态以及之间的影响状态的行为，一方面可以直接对已有产品建模，另一方面，可以根据这两个状态，找到合适的行为变化序列来实现状态的转变，从而实现新产品的设计，建立新产品的行为流模型；再者，行为可以直接对应到结构，得到产品的实现；

4、产品的行为流模型具有实用性，覆盖了智能设计的整个生命周期；同时，每个行为可以作为行为库的一个元素，通过建立行为库来保存已有的产品的行为，从而实现人类知识的积累和重复使用，具有学习和重复使用等智能因素，可以实现产品的智能演化。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明-实施例的产品行为流模型框图。

图3为本发明-实施例中发动机进气流程的Petri网示意图。

图4为本发明-实施例中发动机压缩流程的Petri网示意图。