汽车球头销人机知识辅助原型系统.docx
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汽车球头销人机知识辅助原型系统
河北科技大学
硕士研究生学位论文开题报告
课题名称:
汽车球头销人-机知识辅助原型系统
研究生姓名:
黄峰
导师姓名:
崔洪斌张锡爱
所在院、系:
机械电子工程学院
学科、专业:
机械制造及其自动化
河北科技大学研究生学院
2006年月日
说明
一、硕士研究生开题报告各项内容,要客观实际,逐条认真填写。
表达要明确、严谨,外来语要同时用原文和中文表达。
第一次出现缩写词,须注出全称。
二、硕士研究生开题报告评议组由教授或具有硕士研究生指导教师资格的副教授组成,评议组成员一般不得少于五人。
每个评议组成员应有一位组长。
每个评议组可另有一位记录员,记录员应具有讲师以上(含讲师)职称,并应熟悉相应专业。
三、开题报告应对评议组成员所提出的问题及研究生的回答给出具体、准确的记录。
开题报告结束后,由评议组成员综合评议意见,写出具体评议结论。
并由专业负责人审核签字后,报研究生学院备案。
四、本报告中,研究生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述部分应不少于5000字。
第二页以后各栏空格不够时,可另行加页。
五、根据论文工作的最终研究结果,研究生所提交学位论文的题目可以在本开题报告的基础上有适当改动。
六、本开题报告一式三份,学生个人和导师留一份,学科留一份,交研究生学院学位办一份备案(除签字部分外必须按A4纸打印),研究生学院不负责查询。
姓名
性别
年龄
入学时间
开题时间
黄峰
男
24
2005
课题来源
报告时间
开题报告
评议组成员
姓名
职称
姓名
职称
评议组对课题及报告的评议:
评议组组长:
年月日
专业负责人意见:
专业负责人:
年月日
一、立论依据(所选课题的科学意义和应用前景,国内外研究现状分析,主要参考文献目录):
1.课题的提出和意义
智能设计是一种知识处理的自动化技术,其初衷在于充分解放人类的智力和大幅度降低智力劳动的强度。
经验证明:
单纯凭借机器智能实现这一愿望的难度过大、效果不佳;必须走人-机智能协作的道路[1-3]。
但是如何具体地实现将人机协作,还需要进一步深入的研究和探索。
针对上述问题,提出机器向人的主动知识辅助系统的研究课题。
拟将该系统加入智能设计中的人-机决策环(Humaninloop)中;从而在不排斥利用人来协助机器进行知识处理的同时,大大降低整个系统对人的预学习知识的要求;进而降低人类的知识劳动成本、提高人机系统的效率、实现真正实用意义上的人机结合。
本课题就是针对汽车球头销为例试验开发一套人机知识辅助系统。
球头销(图1.1)是汽车后悬挂的主要受力构件,其一旦损坏,即造成较大的经济损失。
对球头销的分析主要包括拉拔分析、疲劳分析、压脱分析等等。
但是目前国内的工作人员都是手工校核,并非所有的工作人员对球头销的校核过程非常熟悉,尤其是有限元分析部分。
如果要求工作人员再去慢慢去学,那是非常费时、费力的事。
因此设计针对汽车球头销的一个人机知识利用的CAE(ComputerAidedEngineering)原型系统,显得十分的必要。
CAE是产品设计人员进行创造型思维的有力工具,它在设计过程中主要起模拟分析作用。
CAE系统不但有深刻的数学、力学、热学、计算机科学等多学科的综合分析,而且凝聚了专家们的丰富经验和知识,是专业性很强的系统。
CAE系统对工程中的力学、热学等现象具有模拟和预测作用,可以自动给出最优的设计方案,用计算机模拟试验代替实际试验,节省了人力、物力,缩短了产品制造周期,提高了产品的质量。
CAE的优越性赋予了无限的生命力,使其迅速发展和广泛应用。
无论在提高生产率、改善质量方面,还是在降低成本、减轻劳动强度方面,CAE技术的优越性是传统的模具设计制造方法所不能比拟的。
图1.1
2.应用前景
由于此系统建立了球头销的设计活动所需要的知识集合,通过自动化的个人知识结构评测方法可以调查出参与产品设计的技术人员的知识结构,对设计人员用ANSYS进行球头销有限元分析过程中所欠缺的知识,给你最直接明了的说明,辅助设计人员进行有限元分析,这样可以使设计人员很快捷的知道自己的知识漏洞,在系统的帮助下很快的入手,从而省去了大量的去自己慢速的知识预学习。
这样让设计人员省时省力,大大提高了工司的办事效率、经济效益,并使设计人员从枯燥的知识预学习中解放出来。
因此这种人机知识利用的原型系统大有发展前途,此系统可以拓展到其它领域。
3.国内外研究动态
很多近代设计系统与本题所述方法相关,但均没能注意到“主动的知识辅助”研究方向。
这些系统包括:
智能设计、公理设计、创新设计、Triz、知识辅助系统和工具软件的在线帮助系统。
智能设计(IntelligenceDesign)[11]是一种强调知识自动处理的设计方法,其中阐述了人机结合哲理,但是必须丰富可操作的部分才能实现真正的人机结合系统。
公理设计(AxiomaticDesign)[12]和创新设计研究的是设计或者创新设计的一般原则,结论是一种适合人或机器使用的公理方法,与本题的手段关系稍远。
Triz是前苏联发明的一种创造性发明技法,它从专利库中总结发明创造的规律并模型化;虽然它的实例部分给人以知识启示,但它的目的还是寻求规律[13-14]并表达成书本或机器模型化。
知识辅助/辅导系统(KnowledgeSupport/TutorSystem)[15-20]是与本申请提出的主动知识辅助系统最为相近似的方法。
但是它是一种知识辅助的预学习方法,而不是主动或在线的知识辅助方法。
按照其创始人的提法,该类系统包含了三部分知识:
*关于领域的知识;
*关于学生的知识;
*关于教学的知识。
这种系统只适合预学习。
主动知识辅助系统应该包括四个知识部分:
*关于领域的知识;
*关于学生的知识;
*关于教学的知识;
*关于当前工具系统及其任务类型的知识。
主动知识系统的运行目的不是一般意义上的教学,而是设法快速提供向人的知识辅助以便启动人-机结合的问题求解系统。
图书馆领域研究的知识辅助系统[4][6][21]是一种应对知识爆炸的知识存储和检索系统,不具有向人的主动知识辅助能力。
工具软件的在线帮助系统从功能上与本题提出的内容有些类似,但是这种在线帮助系统一般仅仅是一个简单的文档系统。
且仅仅在软件使用上给予帮助,达不到在领域机理层次上的知识辅助,也不具备主动判断人类知识缺陷并提供辅助的智能机制。
仅仅依靠在线帮助系统达不到实现实用人机协作系统的目的。
目前各种现代设计方法大多由国外提出,研究在不充分成熟的同时,长期停留在一个平台上,迫切需要一个新的途径来实现一个突破。
本题是面向这一突破的新尝试;如能成功,将对现代设计方向做出较明显的贡献。
4.主要参考文献目录
[1]路甬祥,陈鹰.人机一体化系统与技术立论.机械工程学报,1994,30(6)
[2]路甬祥,陈鹰.人机一体化系统与技术--21世纪机械科学的重要发展方向.机械工程学报,1994,30(5)
[3]路甬祥,陈鹰.人机一体化系统科学体系和关键技术.机械工程学报,1995,31
(1)
[4]刘宗祥,屈文.回眸知识爆炸.图书与情报,2002,
(2)
[5]刘道玉,知识爆炸与学习的革命,黄河科技大学学报,1999
(1)
[6]郭春艳.知识工程与图书馆事业.科技情报开发与经济,2001,3(11)
[7]李卫平.基于人机一体化思想实现模式分类器的智能化.浙江工业大学学报,1998,26
(1)
[8]史越东.试论作战决策中的人机结合问题.系统工程理论与实践,1999,(3)
[9]刘金垠,王树青.基于Agent技术的人机智能决策支持系统研究.系统工程理论践,2000,
(2)
[10]钱志勤,滕弘飞,孙治国.人机交互的遗传算法及其在约束布局优化中的应用.计算机学报,2001,24(5):
553-559
[11]周济,查建中,肖人彬.智能设计.北京:
高等教育出版社,1999
[12]Suh,NP.AxiomaticDesign,NewYork:
OxfordUniversityPress,2001
[13]檀润华.创新设计-TRIZ:
发明问题解决理论.北京:
机械工业出版社2002
[14]Stratton,R.&Mann,D.SystematicinnovationandtheunderlyingprinciplesbehindTRIZandTOC.JournalofMaterialsProcessingTechnology,2003,139(1-3):
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[15]Hartley,J&Sleeman,D.Towardsmoreintelligentteachingsystems.InternationalJournalofMan-MachineStudies,1973,2,215-236
[16]Dean,C&Whitlock,Q.AHandbookofComputerBasedTraining(thirded.).London:
KoganPage,1992
[17]Heines,JM&O'Shea,T.Thedesignofarule-basedCAItutorial.InternationalJournalofMan-MachineStudies,1985,23:
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[19]Sclater,N&Howie,K.Userrequirementsofthe"ultimate"onlineassessmentengine.ComputersandEducation,2003,40(3):
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[20]Gore,JW.Distancelearning:
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707-712
[21]Sit,RA.Onlinelibrarycatalogsearchperformancebyolderadultusers.LibraryandInformationScienceResearch,1998,20
(2):
115-131
二、研究内容,预期目标或成果(具体说明课题研究内容,要重点解决的关键问题和本课题所要达到的目标或要取得的成果):
1.汽车球头销人机知识利用的原型系统总体方案设计
1.1人机知识利用的原型设计模块划分
人机知识利用原型系统主要由知识结构模型、人机单元知识预测模型、人类快速知识利用的模型、
机器知识存储/提取模型。
知识结构模型:
本课题针对汽车球头销为研究对象,研究其可能涉及到的知识分布的广度和深度,搜集其各种形式知识的来源,包括教科书、设计参考书、基础理论知识等等,尽量给与机器实现,机器实现时候的图文如何处理,如何组织其结构。
人机单元知识预测模型:
在上述模型的基础上,主要研究设计室人员的个人知识分布模型
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