黃敬猛 陳作超

摘要：叉車創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指充分利用設(shè)計(jì)者的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出具有新穎性和實(shí)用性的叉車型號(hào)的實(shí)踐活動(dòng)。由于設(shè)計(jì)意圖的不確定性和復(fù)雜性，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖捕捉方法成為創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)重要研究方向。本文提出了一種基于知識(shí)重用的叉車設(shè)計(jì)意圖捕捉方法，就其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。該方法對(duì)提升叉車設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)意圖捕捉；知識(shí)重用；叉車創(chuàng)新設(shè)計(jì)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)是指充分利用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性思維的設(shè)計(jì)活動(dòng)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖捕捉方法是創(chuàng)新設(shè)計(jì)的一個(gè)重要研究方向。通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)意圖捕捉，可以快速的幫助設(shè)計(jì)者做出相應(yīng)決策，調(diào)用已有的設(shè)計(jì)知識(shí)，提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。設(shè)計(jì)意圖捕捉過(guò)程可分為引導(dǎo)設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)問(wèn)題產(chǎn)生意圖，進(jìn)而生成設(shè)計(jì)意圖模型，然后以實(shí)體模型作為設(shè)計(jì)意圖求解的結(jié)果[1]。設(shè)計(jì)意圖捕捉主要包括三方面的工作[2][4]：

（1）對(duì)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行提取、綜合，充分利用已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。

（2）記錄設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)步驟，合理高效的利用已有知識(shí)輔助設(shè)計(jì)者進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

（3）設(shè)計(jì)方案的生成，即對(duì)設(shè)計(jì)方案快速求解，生成實(shí)體模型。

叉車是對(duì)貨物進(jìn)行裝卸、堆垛和短距離運(yùn)輸作業(yè)的工業(yè)搬運(yùn)車輛，廣泛應(yīng)用于港口、車站、機(jī)場(chǎng)、貨場(chǎng)、工廠車間、倉(cāng)庫(kù)、流通中心和配送中心等，在企業(yè)的物流系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色[3]。叉車的技術(shù)參數(shù)是用來(lái)表明叉車的結(jié)構(gòu)特征和工作性能的。叉車包括如下基本參數(shù)：額定起重量；載荷中心距；最大起升高度；自由提升高度；滿載最大起升速度；門架前、后傾角；滿載行駛速度；最大爬坡度；最小外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑；最小離地間隙。以上基本參數(shù)體現(xiàn)了叉車的基本性能。額定起重量決定了叉車的載重性能；最大起升高度、自由提升高度和門架前、后傾角反映叉車的起升性能；最大起升速度、滿載行駛速度和最大爬坡度反映叉車的動(dòng)力性能；最大外側(cè)轉(zhuǎn)彎半徑和最小離地間隙則反映叉車的機(jī)動(dòng)性能。[3]

叉車的設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，具體映射到叉車的基本參數(shù)上。根據(jù)叉車設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)者把設(shè)計(jì)意圖映射到載重性能、起升性能、動(dòng)力性能和機(jī)動(dòng)性能四個(gè)子意圖，再依據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)子意圖進(jìn)行分解，例如把載重性能可以映射到載荷質(zhì)量和載荷體積。

根據(jù)已有的叉車設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)意圖的分解過(guò)程和載體域建立相應(yīng)映射機(jī)制，以確定是否繼續(xù)分解下一級(jí)子意圖，如有匹配結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)t停止分解，如無(wú)則繼續(xù)[7]。設(shè)計(jì)意圖分解級(jí)數(shù)達(dá)到設(shè)定的最低層級(jí)后，如依然匹配不到對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，則表明此設(shè)計(jì)意圖需要產(chǎn)品定制[5]。以叉車載重性能為例，利用設(shè)計(jì)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)此載重性能進(jìn)行分解，尋找匹配的結(jié)構(gòu)單元。其分解過(guò)程產(chǎn)生了三個(gè)意圖單元，載荷質(zhì)量、載荷長(zhǎng)度和載荷體積。載重性能是叉車的主要性能參數(shù)，關(guān)系到叉車各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。載重性能映射到載體域，尋找其匹配的結(jié)構(gòu)單元，整個(gè)過(guò)程形成對(duì)應(yīng)的映射表。具體到載重性能，將其映射到起升系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，有相關(guān)性則在表1中關(guān)系都表示為“1”；載荷中心距和起升系統(tǒng)具有映射關(guān)系，進(jìn)一步向下分解，則和貨叉單元產(chǎn)生映射關(guān)系；按此方法，結(jié)合已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，順著結(jié)構(gòu)樹尋找，意圖單元載荷寬度和起身系統(tǒng)中叉架和叉架側(cè)向滾輪具有映射關(guān)系。直到分解到系統(tǒng)中最基本的結(jié)構(gòu)單元或者分解到設(shè)定的層級(jí)。利用匹配到的結(jié)果，調(diào)用其結(jié)構(gòu)單元，對(duì)其進(jìn)行適用性修改即形成設(shè)計(jì)方案[6][8]。

表1 叉車設(shè)計(jì)映射表

針對(duì)意圖捕捉包含的方法內(nèi)容，本文提出了一種設(shè)計(jì)意圖捕捉方法實(shí)現(xiàn)框架，并應(yīng)用到叉車創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。設(shè)計(jì)者通過(guò)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)將設(shè)計(jì)需求轉(zhuǎn)化成設(shè)計(jì)意圖，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)意圖進(jìn)行分解和映射。設(shè)計(jì)意圖的實(shí)現(xiàn)是意圖單元映射到對(duì)應(yīng)的物理結(jié)構(gòu)單元集合，即載體域。最后，設(shè)計(jì)者利用匹配到的結(jié)構(gòu)單元形成設(shè)計(jì)方案。實(shí)例證明，該方法滿足了設(shè)計(jì)意圖捕捉的三方面要求，對(duì)提升叉車設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：黃敬猛（1985年11月生），男，工學(xué)碩士，檢驗(yàn)師，工程師， 主要研究領(lǐng)域：機(jī)械設(shè)計(jì)、特種設(shè)備安全檢驗(yàn)