汽车设计研究——王巍－基于案例的工业设计辅助系统在汽车设计方面的研究.ppt

在汽车外形设计应用研究,基于案例的工业设计辅助系统（CBD）,2005.03,Cased-Based Industrial Design System Applying to Automobile Form Design,目录,0、前期项目1、汽车外形设计的理论研究2、汽车外形设计的计算机辅助问题3、CBD于辅助汽车外形设计的构想,0、前期项目,0、前期项目,a、完成多项汽车外形设计项目课题b、完成“十、五”攻关课题ICAID系统构建,0、前期项目,a、完成多项汽车外形设计项目课题（长丰猎豹、菱形车）,0、前期项目,以长丰项目为例,0、前期项目,调研与分析,概念构思,建模与验证,最终方案,0、前期项目,调研与分析,概念构思,建模与验证,最终方案,0、前期项目,调研与分析,概念构思,建模与验证,最终方案,0、前期项目,调研与分析,概念构思,建模与验证,最终方案,0、前期项目,b、完成“十、五”攻关课题ICAID系统构建（2004年4月专题通过国家验收）,0、前期项目,0、前期项目,在吸取前期项目经验的基础上，我们发现了以下问题：汽车外形设计，尤其是设计的前期阶段（概念设计）缺乏有效的辅助工具。工业设计的求解规则很大一部分是隐性的，很难显性化（formalize）。由于审美等方面的领域知识（domain knowledge）具有不精确性，在计算机辅助工业设计系统中，知识处理机制有其特殊性。,1、汽车外形设计的理论研究,1、汽车外形设计的理论研究,a、影响造型的要素b、工业设计的认知过程和求解规则c、典型类产品的知识处理机制,1、汽车外形设计的理论研究,a、影响造型的要素,1、汽车外形设计的理论研究,1、汽车外形设计的理论研究,Speaking the Buick language:capturing,understanding,and exploring brand identity with shape grammarsJay P.McCormack，Jonathan Cagan，Craig M.VogelCarnegie Mellon2004,1、汽车外形设计的理论研究,TOWARDS THE SYNTHESIS OF AESTHETIC RODUCT FORMFrom Proceedings of DETC00ASME 2000 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering ConferenceStephen N.Smyth,David R.WallaceMIT,1、汽车外形设计的理论研究,汽车轮廓形态意象与区分特征关系之研究陈鸿源 张育铭台湾成功大学2001,1、汽车外形设计的理论研究,汽车轮廓形态意象与区分特征关系之研究陈鸿源 张育铭台湾成功大学2001,1、汽车外形设计的理论研究,汽车造型元素的理论模型赵江洪 王巍2004,1、汽车外形设计的理论研究,b、工业设计的认知过程与求解规则,1、汽车外形设计的理论研究,Product Design ProcessFrom Product DesignMike Baxter1995,丰田量产车设计流程From Toyota Technical Review,1、汽车外形设计的理论研究,产品设计中信息的编码/解码过程朱上上，潘云鹤浙江大学2003,产品设计中的求解过程宋慧军等 西安交通大学2003,1、汽车外形设计的理论研究,两种典型设计思维过程的比较赵江洪，曾栋2005,Top-down processing,Bottom-up processing,Creative thinking process in designFrom Representations of Design ThinkingYukari NAGAI,Linda ANDY,Ernest EDMONDSTsukuba College of Technology2003,1、汽车外形设计的理论研究,c、典型类产品的知识处理机制,1、汽车外形设计的理论研究,Knowledge lifecycle in product lifecyclesKeiichi SattoIIT2000,Using meta-knowledge within a multilevelframework for KBS developmentROBERT T.PLANT,ROSE GAMBLEUniversity of Miami1997,1、汽车外形设计的理论研究,元知识的提炼研究曾栋，赵江洪2004,Meta-knowledge to Encode and Decode Products DNA in Knowledge LifecycleWang Wei,Zhao JianghongFrom Proceedings of De Identitate International Conference，Rome2004,1、汽车外形设计的理论研究,ICAID系统的知识处理机制赵江洪，王巍2004,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,a、计算机辅助手段在汽车外形设计的应用b、汽车造型问题域的CBD的理论,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,a、计算机辅助手段在汽车外形设计的应用,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,不同CAD系统的速度因子趋势G.Spur，F.L.Krause 2000,应用系统扩展的分类G.Spur，F.L.Krause 2000,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,传统的CAx系统Alias Studio Tools 12.0,计算机辅助汽车外形设计过程赵江洪，王巍2004,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,KBS系统实例,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,An Evolutionary Product Design System Based on Synthesis ModelStephen N.Smyth,David R.WallaceMIT2000,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,A Generative and Evolutionary Product Design System Based on Genetic AlgorithmsFrazer,J.H.Hong Kong Polytechnic University2002,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,基于神经网络的汽车车身美学评价系统黄向东广东工业大学 2001,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,b、汽车造型问题域与CBD理论,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,The relationship between novelty and aesthetic in automobile designPeter Coughlan,Robert MashmanIDEOUniversity ofCalifornia1999,以汽车造型为代表的工业设计问题域是一个典型的病态结构域（ill-structured domain）。由于审美领域知识的不精确性，以及设计思维的自身特点，导致合理的解空间的模糊性。,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,A sample of Buicks shape grammar created to fill a specified need.(a,b)small SUVs;(c,d)sporty Buicks and exploration with the hood flow line;(e,f)large luxury vehicles;(g,h)angular designs using Bill Mitchell era shapesJay P.McCormack，Jonathan Cagan，Craig M.VogelCarnegie Mellon2004,汽车造型“形状文法”（shape grammar）的获取、表征和品牌形象特征的描述是具体性领域知识，即受具体情境限制、不可规则化的知识，也称情境知识。,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,The CBR cyclingAgnar Aamodt,Enric PlazaUniversity of Trondheim1994,基于案例的推理（CBR）作为一种以案例为知识载体的知识供应方法和派生类比推理的问题求解方法，是现代创新设计和智能CAD领域近的研究热点之一。,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,Dynamic Memory Theory-Memory StructuresCarlos RamirezUniversity of Kent1997,CBR的心理学基础是Schank的动态记忆理论,Central tasks that all case-based reasoning methods have to deal with are to identify the current problem situation,find a past case similar to the new one,use that case to suggest a solution to the current problem,evaluate the proposed solution,and update the system by learning from this experience.,2、汽车外形设计的计算机辅助问题,CBD 系统应用于产品变型设计过程赵继云钟廷修上海交通大学1999,CBD（Case-based Design）是CBR理论应用于CAD领域的KBS系统。由于其科学思路和知识表达最接近汽车造型设计过程中，人的认知过程和设计思维过程模型，CBD特别适合揭示工业设计这个形象思维和逻辑思维并重的设计过程中与新方案产生有关的创新思维问题。,3、CBD于辅助汽车外形设计的构想,3、CBD于辅助汽车外形设计的构想（“863”在研项目）,A task-method decomposition of CBRAgnar Aamodt,Enric PlazaUniversity of Trondheim1994,3、CBD于辅助汽车外形设计的构想,应用于汽车外形设计的CBD系统的关键问题*Knowledge representation*Retrieval methods*Reuse methods*Revise methods*Retain methods,3、CBD于辅助汽车外形设计的构想,Knowledge representation,Dynamic Memory Model,Category&Exemplar Model,汽车造型案例的独特性不仅表现在一般知识（General knowledge）和领域知识（specific knowledge）两者之间关系复杂，且一般知识对于案例表达的支撑也是案例知识表达的难点之一。,3、CBD于辅助汽车外形设计的构想,A retrieve model based on“k-Nearest Neighbor”method,Retrieval methods,案例检索可分为两大类：基于“语法”的案例检索和基于“语义”的案例检索。前者适合于领域知识匮乏（领域知识无法直接获取）的领域，后者适合于领域知识密集的领域。,3、CBD于辅助汽车外形设计的构想,Reuse methods Revise methodsRetain methods,案例重用的研究重点是：（1）目前案例与先前案例之间的差异；（2）案例的可用部分。汽车造型案例重用涉及到类特征的提取和重用，重用与差异性之间的关系是难点之一。,案例修改研究包括两个子任务：1、评价重用案例，如果重用成功，储存新案例；2、基于领域一般知识和领域知识修补案例。案例修改是一个特殊过程，可分为：1、人工干预，即由设计者人工修改案例；2、基于知识的修改，即在修改过程中可使用具体的领域知识；3、案例组合。对于汽车造型而言，案例修改主要是人工干预方式的，案例修改辅助方式以及修改过程中的创新研究是研究的难点之一。,案例存储研究包括存储案例信息、存储信息的结构、存储的索引和新案例与先前案例的组装形式。案例存储是基于案例推理系统的学习。汽车造型案例储存的难点之一是如何优化储存结构防止索引集发生爆炸性增长。,3、CBD于辅助汽车外形设计的构想,面向人工干预的汽车造型CBD系统框架,3、CBD于辅助汽车外形设计的构想,谢谢,