本發明專利技術公開了一種基于混合Petri網的產品行為流建模方法，其特征在于，包括：水平方向，一方面是從客觀的行為映射到主觀的功能領域，建立符合人類認識的功能模型，另一方面是從客觀的行為模型到行為的實現-結構模型的轉換，實現具體的產品；垂直方向，包括至少兩個層次，且從最頂層可以實現從起始狀態到目標狀態的單個抽象行為開始，到最底層的每個行為直接對應一個簡單的實現結構結束。本發明專利技術從產品的行為來建立了產品的行為流模型，提供了一種精確的模型的數學表示，為數學建模的計算機應用提供了新的思維，提高了產品建模的通用性和實用性。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及產品建模技術，具體地說，是涉及。
技術介紹
產品設計是一項復雜的腦力勞動，需要多方面的經驗和專業知識的綜合運用，是一個分析、綜合、推理的過程，傳統CAD系統無法體現出這種智能。ICAD的目標是盡可能地使計算機參與設計活動，利用設計專家的知識、經驗、和數據完成產品的方案決策、結構設計、性能分析、圖形處理等設計任務。ICAD的顯著特征是擁有解決產品設計問題的知識庫，具有選擇知識、協調工程數據庫與圖形庫共同完成設計任務的推理決策機制。從上世紀80,90年代起，盡管人們對產品設計的模式及過程的認識和定義有不同見解，但基本都可歸結為一個逐步細化、循環迭代的過程，是一個設計約束不斷分解、傳播與滿足的過程。整個設計過程中以概念設計、結構設計和詳細設計三個階段屬于設計范疇。而當前的智能設計模型以較為成熟的概念設計理論作為基礎，同時引入智能算法作為手段解決基礎理論中的全部或某一方面問題，常見的基礎概念設計理論如Suh提出的公理化設計理論(AxiomaticDesign Theory)、Qian 和 Gero 提出的 FBS(Function-behavior-structure)模型等。為了能更好的使用智能化手段，一般還需要在上述基礎理論的基礎上作一些補充或變化，如:肖人彬等基于工程免疫計算方法，給出一種面向耦合設計的產品功能規劃方法，在功能不獨立的情況下完成產品設計提供功能規劃的解決方案，有效處理公理設計過程中出現的耦合設計問題；鄒慧君和金熙哲等基于FBS模型提出“功能-行為-結構”映射的機構系統概念設計模型，通過與功能相關聯物理行為的綜合，實現功能到結構的轉換，引入遺傳算法構建行為-機構映射優化求解數學模型和方法。此外還有大量學者采用遺傳算法、免疫算法手段研究概念設計的概念設計的方案生成和優化。可見，當前的模型幾乎都是從功能設計為起點，把概念設計集中在功能表達的基礎上，概念設計、結構設計和詳細設計依然是設計的主線。功能沒有通用表達式，即使有，也會存在歧義，因此通用性很低，不適于計算機描述；而且，功能的是主觀的，屬于人的語言表達，而對人的語言理解在當代仍然是計算機科學的巨大難題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供，從產品的行為上進行研究，并建立產品的行為流模型，以解決從功能上進行建模帶來的問題。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下:，包括:水平方向一方面是從客觀的行為映射到主觀的功能領域，建立符合人類認識的功能模型，另一方面是從客觀的行為模型到行為的實現-結構模型的轉換，實現具體的產品；垂直方向包括至少兩個層次，且從最頂層可以實現從起始狀態到目標狀態的單個抽象行為開始，到最底層的每個行為直接對應一個簡單的實現結構結束。進一步地，在垂直方向的每個層次上，都是從輸入物質組合成的產品起始狀態到實現目標物質組合組成的輸出狀態的過程。更進一步地，水平方向和垂直方向的過程相互交互。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于:1、本專利技術注重對產品行為的研究，并從產品的行為上來建立產品的行為流模型，從而有效解決了通過功能建模帶來的通用性低、計算機難以識別等問題。2、產品行為是客觀的，和功能不同的是，它可以有無歧義的通用表達，具有通用性，也適合于計算機描述，因此，本專利技術具有良好的通用性和實用性；3、通過直接對行為的研究，可以定義一個產品的狀態，特別是起始狀態和目標狀態。通過這兩個狀態以及之間的影響狀態的行為，一方面可以直接對已有產品建模，另一方面，可以根據這兩個狀態，找到合適的行為變化序列來實現狀態的轉變，從而實現新產品的設計，建立新產品的行為流模型；再者，行為可以直接對應到結構，得到產品的實現；4、產品的行為流模型具有實用性，覆蓋了智能設計的整個生命周期；同時，每個行為可以作為行為庫的一個元素，通過建立行為庫來保存已有的產品的行為，從而實現人類知識的積累和重復使用，具有學習和重復使用等智能因素，可以實現產品的智能演化。附圖說明圖1為本專利技術的原理框圖。圖2為本專利技術-實施例的產品行為流模型框圖。圖3為本專利技術-實施例中發動機進氣流程的Petri網示意圖。圖4為本專利技術-實施例中發動機壓縮流程的Petri網示意圖。圖5為本專利技術-實施例中發動機燃燒流程的Petri網示意圖。圖6為本專利技術-實施例中發動機排氣流程的Petri網示意圖。具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本專利技術作進一步說明，本專利技術的實施方式包括但不限于下列實施例。實施例在描述產品行為流建模方法之前，首先對產品行為流建模框架的基本概念進行闡述。一、行為流模型中的物質，行為和行為流狀態(I)行為借鑒于FBS模型對行為的認識，同時采用本體的觀點來看待行為。首先，認為行為是客觀的，是對產品取得的客觀效果的客觀描述。我們采用了一個設備本體概念來描述行為，這擴展于系統工程的本體和面向組件的本體。設備本體指定了以設備為中心的觀點來看待產品，認為任何產品或組件是設備的組成元素，設備處理輸入，產生我們需要的輸出。我們稱從設備的入口到出口，引起物質的變化的過程為行為。行為是對客觀的產品結構產生效果的表示和抽象，是引起物質狀態變化的原因，其操作對象是物質。如圖1所示，其中P，N代表行為，M代表操作的物質，對物質操作的結果是引起物質狀態的變化，因此，行為是一個算子，是一個單元操作符，符號為Λ，可以實現如下計算:A (M1,...Mn) = (Mi,.., Mj)其中，(M1,...Mn)代表輸入的物質組合，(Mi,.., Mj)代表操作后輸出的物質組合，前后不同的是物質的狀態，因此，行為是引起物質狀態變化的原因，所以可以定義Λ為:A = (Mi,..,Mj)/(M1,...Mn)(2)行為的對象一物質之前說到了物質和物質狀態，下面將闡述物質和物質的狀態。稱經過從設備的入口到出口并在這個過程中被設備處理的東西叫做物質，通常劃分物質為三種類型:實體物質，是指我們可以感受到實體存在的物質，比如水，各種加工的原材料等等;能量物質，是指產品運行過程中涉及到的熱能，動能等能量；信息物質，是指在在產品運行過程中涉及到的控制信號等信息。因為物質是在客觀世界的客觀存在，因此可以通過物質的屬性對物質進行描述，這是物理參數。我們可以通過面向對象的方法來定義物質，定義如下:類名:物質的名稱屬性列表:類型:類型的身份識別數字標識符:物質的唯一的身份識別數字父類:物質的超級父類數量:物質的數量相位:物質表現出來的狀態，固體，液體等位置:入口，出口，內部參數:對應物質的物理參數列表參數關系:參數之間的關系因此，通過物質屬性項的值列表，我們可以唯一標識一個物質當前的狀況，稱這個屬性列表為物質狀態，表示如下:物質狀態S:〈類型，標識符，父類，數量，相位，位置>(3)產品的行為流和行為流狀態如前所述，行為處理輸入物質，輸出處理后的物質，改變的是物質的狀態。同時如圖1所示，產品的總行為往往不是由單獨的一個行為可以完成的，相反，是把一個行為的輸出作為下一個行為的輸入，這種輸入輸出之間自然而然的構成一個“流”的關系。這個“流”有兩方面的概念范疇:一是物質在所有的行為過程中的流動；二是這些前后銜接的行為構成行為串，“流”中的元素是行為。如圖1所示，通過產品的行為“流”實現了產品的功能，行為“流”描述了產品功 能實現的過程本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于混合Petri網的產品行為流建模方法，其特征在于，包括：水平方向一方面是從客觀的行為映射到主觀的功能領域，建立符合人類認識的功能模型，另一方面是從客觀的行為模型到行為的實現?結構模型的轉換，實現具體的產品；垂直方向包括至少兩個層次，且從最頂層可以實現從起始狀態到目標狀態的單個抽象行為開始，到最底層的每個行為直接對應一個簡單的實現結構結束。
【技術特征摘要】
1.種基于混合Petri網的產品行為流建模方法，其特征在于，包括: 水平方向 一方面是從客觀的行為映射到主觀的功能領域，建立符合人類認識的功能模型，另一方面是從客觀的行為模型到行為的實現-結構模型的轉換，實現具體的產品； 垂直方向 包括至少兩個層次，且從最頂層可以實現從起始狀態到目標狀態的單個抽象行為開始，到最底層的每...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郝泳濤，樓狄明，王力生，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：
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