2.4相似性的量化方法及改进的遗传算法

　　每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。

　　在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。

　　实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。

　　设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1,2,…,n}; F={Fj|j=1,2,…,m}; G={Gk|k=1,2,…,q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：

　　rkj  = 

　　又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：

　　rkm = 

　　隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。

　　3 结论

　　本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。

　　参考文献

　　1.G•帕尔，W•拜茨. 冯培恩，等译. 工程设计学[M]. 北京：机械工业出版社，1992

　　2.张亮. 演化式事例改写策略. 武汉大学学报（自然科学版）. 1997，43（1）：51-56

　　3.Wynne Hsu, Irene M Y Woon, Current research in the conceptual design of mechanical products Computer-aided Design, 1998, 30(5): 377-389

　　4.王漫，王志海，胡学钢，张奠成. 智能概念设计的设计知识表示. 合肥工业大学学报，1997，20（2）：34-38

　　5.牛占文，徐燕申，林岳，陈永亮. 实现产品创新的关键技术—计算机辅助创新技术. 机械工程学报. 2000，36（1）：11-14

　　6.阎平凡，张长水. 人工神经网络与模拟进化计算. 北京：清华大学出版社，2000

　　Research on application of Web-based computer-aided mechanical creative design system

　　Abstract: Two item of principle of creative design thinking were summarized in this paper: shortest route principle and similarity association principle. It analyzed the disadvantage of the current study on CBR and proposed applying GA in combination and optimize to resolve them, and introduced a kind of web-based creative design repository. It advanced a kind of  measure method of similarity among function demand、action principium and substance structure using similarity degree as the bases on which computer-aided association can be realized and the original colony of GA can be selected reasonably, thus a kind of improved GA came into being. A web-based computer-aided creative design system has been developed based on above theory.

　　Keywords: Mechanical design; Creative design; Creative thinking; Similarity

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