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智能設計智能設計概述

1知識處理

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智能設計系統(tǒng)構造方法3主要內容簡介§1智能設計概述智能設計系統(tǒng)是以知識處理為核心的CAD系統(tǒng)，是計算機輔助設計向更高階段發(fā)展的必然。主要闡述了智能設計的產(chǎn)生與智能設計系統(tǒng)的功能構成，并以實例的形式講解了知識的表示、獲取和基于知識的推理，最后介紹了智能設計系統(tǒng)的構造方法和過程。

§1智能設計概述1.1智能設計的產(chǎn)生與領域設計的本質是功能到結構的映射，包括基于數(shù)學模型的計算型工作和基于知識模型的推理型工作。產(chǎn)品設計是人的創(chuàng)造力與條件交互作用的復雜過程，難以對其建立精確的數(shù)學模型并求解，需要設計者運用多學科知識和實踐經(jīng)驗，分析推理、運籌決策、綜合評價，才能取得合理的結果?！?智能設計概述（續(xù)）對設計的全過程提供有效的計算機支持，傳統(tǒng)CAD系統(tǒng)需要擴展為智能CAD系統(tǒng),其領域包括1）自動方案生成自動方案生成系統(tǒng)由于減少了大量的人機交互步驟，充分發(fā)揮了計算機的速度，使得設計效率高。2）智能交互采用AI技術后，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶輸入的信息自動獲得更多的所需信息，從而使交互變得更簡便。3）智能顯示在設計方案的最終輸出時，計算機自動地搭配上色彩.4）自動數(shù)據(jù)獲取1、工程圖紙的自動輸入；2、三維模型的重建。

§1智能設計概述（續(xù)）1.2智能設計系統(tǒng)的功能構成智能設計系統(tǒng)是以知識處理為核心的CAD系統(tǒng)，將知識系統(tǒng)的知識處理與一般CAD系統(tǒng)的計算分析、數(shù)據(jù)庫管理、圖形處理等有機結合起來，從而能夠協(xié)助設計者完成方案設計、參數(shù)選擇、性能分析、結構設計、圖形處理等不同階段、不同復雜程度的設計任務。§1智能設計概述（續(xù)）1）智能設計系統(tǒng)的基本功能（1）知識處理功能（2）分析計算功能（3）數(shù)據(jù)服務功能（4）圖形處理功能§1智能設計概述（續(xù)）

2）智能設計系統(tǒng)的體系結構§2知識處理2.1知識的表示典型的知識表達模式有產(chǎn)生式規(guī)則表示、謂詞邏輯表示、框架表示、語義網(wǎng)絡表示、過程表示和不精確知識表示等。一般，深化表達宜采用框架表示和語義網(wǎng)絡表示；表層表達宜采用產(chǎn)生式規(guī)則表示。產(chǎn)生式規(guī)則的一般表達形式為P—＞C(1)其中，P表示一組前提或狀態(tài)，C表示若干個結論或事件。上式的含義是“如果前提P滿足則可推出C(或應該執(zhí)行動作C)”。前提P和結論C可以進一步表達為：P=P1^…^Pm，C=C1^…^Cn，符號“^”表示“與”的關系。于是，式(1)可以細化為

P=P1^…^Pm—＞C=C1^…^Cn(2)§2知識處理（續(xù)）“產(chǎn)生式”是一種邏輯上具有因果關系的表示模式。它在語義上表示“如果A，則B”的因果關系。產(chǎn)生式規(guī)則的存儲結構可以采用多種形式，最常用的是鏈表結構，其基本形式如下圖3所示。圖3規(guī)則的存儲結構§2知識處理（續(xù)）

由圖3可知，一條產(chǎn)生式規(guī)則用一個基本的結構體存放。該結構體包含兩個指針，分別指向規(guī)則的前提和規(guī)則的結論，而規(guī)則的前提和結論分別又由鏈表構成。知識的裝入和保存過程與規(guī)則的結構相關，一般在系統(tǒng)開發(fā)時需要確定好知識庫文件的存取格式，常用的格式有文本格式或二進制格式?！?知識處理（續(xù)）知識庫采用文本格式時，每條規(guī)則的表達可以與規(guī)則的邏輯表達形式一致，例如，Rule1If(為（加工方式，外圓加工）)And(為(加工表面，淬火表面)Then(選用(加工機床，外圓磨床類機床)……Rule2If（選用(加工機床，外圓磨床類機床))And(為(加工零件的精度要求，一般精度要求))Then(選用(加工機床．萬能外圓磨床))§2知識處理（續(xù)）Rule3If(選用(加工機床．外圓磨床類機床))And(為(加工零件的精度要求，高精度要求))Then（選用(加工機床，高精度外圓磨床))……

§2知識處理（續(xù)）§2知識處理（續(xù)）對應上述規(guī)則集合的推理網(wǎng)絡如圖§2知識處理（續(xù)）2.2知識獲取知識獲取就是把用于問題求解的專門知識從某些知識源中提煉出來，將之轉換成計算機內可執(zhí)行代碼的過程。知識源就是知識獲取的對象，知識的來源是多種多樣的，可從書本文獻中得到；也可從領域專家處得到。知識獲取系統(tǒng)最難獲取的就是領域專家的經(jīng)驗知識。知識來源的復雜性決定了知識獲取的復雜性。1）知識獲取的任務§2知識處理（續(xù)）知識獲取過程之一是提煉知識，應做到以下四點：（1）準確性：獲取到的知識應能準確地代表領域專家的經(jīng)驗和思維方法。（2）可靠性：這種知識能被大多數(shù)領域專家所公認和理解，并能經(jīng)得起實踐的驗證。（3）完整性：檢查或保持已獲取知識集合的一致性或無矛盾性和完整性。（4）精煉性：盡量保證已獲取的知識集合無冗余?！?知識處理（續(xù)）2）知識獲取的方法知識獲取由從外部取得信息和在系統(tǒng)內部體系化這兩種功能組成。獲取方法按其能力可分為以下四類：（1）無推理能力的知識獲取方法(即人工獲取方法)。（2）利用知識編輯工具的知識獲取方法(即半自動知識獲取方法)。（3）具有推理能力的知識獲取方法(即自動知識獲取方法)。它又可分為演繹式和歸納式等。（4）超水平的自主式知識獲取方法§2知識處理（續(xù)）3）知識的獲取的步驟知識獲取過程大體分三個步驟：知識獲取過程大體分三個步驟：知識獲取過程大體分三個步驟：(1)識別領域知識的基本結構，尋找相對應的知識表示方法，這是知識獲取最為困難的第一步。

(2)抽取細節(jié)知識轉換成計算機可識別的代碼。

(3)調試精練知識庫?！?知識處理（續(xù)）2.3知識的應用1）推理方法與策略一個性能良好的推理機滿足如下基本要求：（1）高效率的搜索和匹配機制（2)可控制性系統(tǒng)的推理過程應該是可控制的。（3）可觀測性即過程及狀態(tài)的透明性。（4）啟發(fā)性能在不確定、不完全的知識環(huán)境下工作，能夠在信息不充分的條件下進行試探性求解?！?知識處理（續(xù)）推理機設計包括兩方面內容：推理方法與推理控制策略。推理方法研究的是前提與結論之間的種種邏輯關系及其信息傳遞規(guī)律等，控制策略則是指導推理過程中進行搜索的策略?！?知識處理（續(xù)）推理方法可以分為多種類型。按推理方式可分為演繹推理和歸納推理；按推理過程中的確定性可分為精確推理和不精確推理，按推理的單調性可分為單調推理和非單調推理?！?知識處理（續(xù)）搜索方向包括正向搜索、反向搜索和混合搜索(1)正向搜索是沿著有向弧所指的方向在圖上進行搜索的方法。(2)反向搜索是沿著有向弧所指的反方向在圖上進行搜索的方法。(3)混合搜索是上述兩種方法的結全．是從源結點和目標結點兩頭分別以正向和反向進行搜索，以便在中間某處會合，這種雙向搜索若能在某結點會合就稱搜索成功?！?知識處理（續(xù)）推理中的搜索策略分為盲目搜索及啟發(fā)式搜索兩大類。深度優(yōu)先搜索和廣度優(yōu)先搜索都屬盲目搜索策略，其特點是：(1)搜索按規(guī)定的路線進行，不使用與問題有關的啟發(fā)性信息。(2)適用于其狀態(tài)空間圖是樹狀結構的一類問題?！?知識處理（續(xù)）2）正向推理正向推理是從已知事實(數(shù)據(jù))到結論的推理，也叫事實驅動或數(shù)據(jù)驅動推理。其基本思想是由用戶事先提供一批事實并放入事實庫中。推理機將這些事實與規(guī)則的前提條件進行匹配．把匹配成功的規(guī)則的結論作為新事實加入事實庫，并繼續(xù)上述過程．將更新的事實庫中所有事實再與規(guī)則相匹配，直到?jīng)]有可匹配的規(guī)則為止。其基本算法描述如下：§2知識處理（續(xù)）(1)用戶提供一批事實并放入事實庫中；(2)將事實庫中的事實與知識庫中的規(guī)則的前提條件進行比較(匹配)；(3)如果匹配成功，則將匹配成功的規(guī)則的結論部分作為新的事實添加到事實庫中；(4)如果事實庫中的事實與知識庫中的規(guī)則可以繼續(xù)進行匹配，則轉(2)．否則，正向推理過程結束。正向推理的一種詳細算法流程如圖6和圖7所示。§7.2知識處理（續(xù)）圖6正向推理機啟動程序流程§2知識處理（續(xù)）圖7正向推理主推理機§2知識處理（續(xù)）以圖8所示知識推理樹為例，扼要說明正向推理過程及其實現(xiàn)方法。圖8齒輪熱處理方式推理樹簡例§2知識處理（續(xù)）假設用戶首先提供初始事實為：“齒輪材料為40Cr、沖擊情況為中等沖擊”。推理過程如下：圖9推理機所需數(shù)據(jù)結構及初始狀態(tài)§2知識處理（續(xù)）(1)系統(tǒng)得到初始事實，將事實變量“齒輪材料、沖擊情況”加入事實變量隊列；(2)系統(tǒng)從事實變量隊列中取出隊首的值：“齒輪材料”，并檢索出事實變量“齒輪材料”包含在規(guī)則l中。于是，推理機將規(guī)則序號1和前提序號1壓入堆棧并開始處理規(guī)則l(見圖9所示狀態(tài))；(3)系統(tǒng)檢索到規(guī)則l中第l條前提變量“齒面形式”為規(guī)則4的結論，于是系統(tǒng)將規(guī)則4的序號及其第1條前提的序號l壓人堆棧井開始處理規(guī)則4(圖10)；§2知識處理（續(xù)）圖10推理過程中間狀態(tài)1§2知識處理（續(xù)）(4)規(guī)則4有兩條前提“應用性質”和“載荷情況”。由于這兩條前提對應的事實變量均沒有給定初始值，系統(tǒng)將提示用戶，并接受用戶輸入相應的事實；(5)設用戶的響應是“應用性質為重要應用、載荷情況為重載”；(6)系統(tǒng)匹配第4條規(guī)則的if部分，由于規(guī)則4的第l條前提為“應用情況為一般應用”，與用戶輸入的事實不一致，規(guī)則4被否定并置否定標志。規(guī)則序號4及前提序號1從堆棧中彈出。由于規(guī)則4被否定，則規(guī)則1也被否定，規(guī)則序號l及前提序號1也從堆棧中彈出；(7)推理機繼續(xù)搜索知識庫，檢索出事實變量“齒輪材料”包含在規(guī)則2中，于是，推理機將規(guī)則序號2和前提序號l壓入堆棧并開始處理規(guī)則2(見圖11所示狀態(tài))；§2知識處理（續(xù)）圖11推理過程中間狀態(tài)2§2知識處理（續(xù)）(8)規(guī)則2有4條前提，推理機逐一處理．分別獲得新的事實，設為“沖擊情況為中等沖擊、齒輪結構尺寸是緊湊的”。由于最后一條前提又是規(guī)則5的結論，于是推理機又將規(guī)則序號5和前提序號1壓入堆棧，并開始處理規(guī)則5（見圖12所示的狀態(tài)）§2知識處理（續(xù)）圖12推理過程中間狀態(tài)3§2知識處理（續(xù)）(9)規(guī)則5有2條前提，分別是“載荷情況”和“應用性質”；推理機首先處理前提1，推得“載荷情況為重載”與給定事實相符，于是開始處理前提2，將前提序號1從堆棧中彈出，將前提序號2壓入堆棧（見圖13所示狀態(tài)）；

§2知識處理（續(xù)）圖13推理過程中間初始狀態(tài)4§2知識處理（續(xù)）(10）由于前提2與其所給定的初始事實一致，規(guī)則5匹配成功，其結論部分被觸發(fā)，得到“齒面形式為硬齒面”的結論，該結論同時被添加到事實庫中，由于“齒面形式”可能作為新的條件，因此將其排入事實表中；(11)由于規(guī)則5已處理完畢，推理機便將規(guī)則序號5從堆棧中彈出。此時，規(guī)則序號2又恢復到棧頂（見圖14所示狀態(tài)）；§2知識處理（續(xù)）圖14推理過程中間狀態(tài)5§2知識處理（續(xù)）(12）推理機繼續(xù)處理規(guī)則2。由于規(guī)則2的所有前提與給定或推得的事實相符，于是規(guī)則2被觸發(fā)，獲得推理結論“熱處理方式整體淬火”，于是，推理機將新獲得的事實“熱處理方式為整體淬火”加入到事實庫中；由于針對初始事實“齒輪材料”的推理已全部結束，于是推理機讓“齒輪材料”出隊，“齒面形式”排列到隊首；(13)推理機針對“齒面形式”繼續(xù)推理，直到事實表中的事實變量全部處理為止?！?知識處理（續(xù)）正向推理的優(yōu)點是比較直觀，允許用戶主動提供有用的事實信息，適合于諸如設計、預測、監(jiān)控等類型問題的求解。主要缺點是推理時無明確的目標，求解問題時可能要執(zhí)行許多與解無關的操作，導致推理的效率較低。正向推理時，每當事實隊列中擴展事實后，都要重新遍歷知識庫．這樣規(guī)則數(shù)目越多，就越花費時間。對這一缺點可采用以下措施加以緩解：措施

(1)一條規(guī)則只觸發(fā)一次，即某條規(guī)則觸發(fā)后，就將其從知識庫中動態(tài)地刪除掉。(2)(3)首先選擇最近進入事實隊列中的元素進行匹配．即把先進先出的原則改為先進后出。優(yōu)先選用前提部分多的規(guī)則進行匹配?！?知識處理（續(xù)）3）反向推理反向推理與正向推理的操作相反，是從目標到初始事實(數(shù)據(jù))的推理，也叫目標驅動或假設驅動推理。其基本思想是，首先提出目標或假設，然后試圖通過檢查事實庫中的已知事實或向用戶索取證據(jù)來支持假設。如果事實庫中的事實不支持假設，則該事實成為假設所追蹤的子目標。如果假設不能得到證實系統(tǒng)可提出新的假設，直到所有的假設都得不到事實的支持，這時推理歸于失敗。§2知識處理（續(xù)）反向推理基本算法描述如下：(1)根據(jù)用戶提供的信息生成事實庫和推理目標(結論)集；(2)選定一個推理目標；(3)將包含推理目標的規(guī)則號壓入堆棧；(4)逐一將此規(guī)則中的各個前提變量與事實庫中的事實進行匹配；(5)如果某個前提變量的值沒有確定并且為證據(jù)結點，則詢問用戶并得到相應的回答，轉7）：(6)如果某個前提變量在推理目標集中，即為某條規(guī)則的結論，則將此前提變量作為子推理目標(中間結論)并將此中間結論所屬的規(guī)則號壓入堆棧，然后轉(4)；§2知識處理（續(xù)）(7)如果處于堆棧頂部的規(guī)則的前提與所給事實不能匹配．表明當前推理目標不能滿足，則將其從堆棧頂部移出．并對其置否定標志，轉(10)；(8)如果處于堆棧頂部的規(guī)則的所有前提均匹配成功．觸發(fā)該規(guī)則的結論部分．則將新的事實添加到事實庫中；(9)如果棧底還有包含推理目標的規(guī)則，則將其前提序號加l，并返回(4)，繼續(xù)區(qū)配剩下的前提；如果堆棧已空．則系統(tǒng)已獲得推理結論，反向推理過程結束；(10)如果推理目標集已空，則表明推理失敗，結束推理過程，否則，轉(11)；(11)從推理目標集中取下一個推理目標．則轉(3)?！?知識處理（續(xù)）反向推理啟動程序流程及主推理過程如圖14，圖15所示。圖7-14反向推理啟動程序流程§2知識處理（續(xù)）仍以圖8所示推理網(wǎng)絡為例，扼要說明反向推理過程。為了實現(xiàn)反向推理．對圖8中的數(shù)據(jù)結構需作一些修改，修改后的數(shù)據(jù)結構如圖16所示。其中，推理目標集用于存放知識庫中所有規(guī)則的推理目標．即規(guī)則結論中所包含的屬性名稱，稱之為結論變量，以及包含推理目標的規(guī)則序號；其余數(shù)據(jù)與圖8中的數(shù)據(jù)結構相同。假設用戶需要確定齒輪的熱處理方式，推理過程如下：§2知識處理（續(xù)）圖7-14反向推理啟動程序流程§2知識處理（續(xù)）圖7-15反向推理主推理過程§2知識處理（續(xù)）(1)根據(jù)用戶提供的信息，設定推理目標為“熱處理方式”；(2)系統(tǒng)搜索推理目標集，從規(guī)則集中得到規(guī)則l包含推理目標．于是將規(guī)則l的規(guī)則號及該規(guī)則的第1個前提變量的序號推入堆棧．并開始處理規(guī)則l的前提部分(圖16所示狀態(tài))；(3)規(guī)則1的第l個前提為“齒面形式”，推理機首先在事實庫中搜索“齒面形式”是否已經(jīng)初始化；§2知識處理（續(xù)）(4)由于事實庫中“齒面形式”的值為空，推理機便將其作為推理子目標檢索推理目標集，得到該推理子目標包含在規(guī)則4中，于是又將規(guī)則4的規(guī)則序號及其第l個前提序號壓入堆棧，并開始處理規(guī)則4(圖7.17所示狀態(tài))；(5)規(guī)則4的2個前提“載荷情況”和“應用性質”均不在推理目標集中，因此是證據(jù)結點，即推理樹上的葉結點，于是系統(tǒng)針對這2個證據(jù)向用戶提問，以獲得推理所需的事實支持；(6)設用戶給定的事實為“載荷情況為重載”，推理機將該事實與規(guī)則4的前提l匹配。匹配結果為失敗，于是推理機將整條推理路徑剪去，將規(guī)則4、規(guī)則l的序號從堆棧中彈出，并對其置否定標志，同時從目標集的規(guī)則結點集中清除序號l和4?！?知識處理（續(xù)）(7)系統(tǒng)重新對推理目標“熱處理方式”檢索推理目標集，得到推理目標包含在規(guī)則2中。于是又將規(guī)則2的序號及第1條前提序號壓入堆棧；(8)規(guī)則2有4個前提，前3個均為證據(jù)結點，系統(tǒng)將依次詢問這3個證據(jù)的值。設用戶回答別為：“齒輪材料為40Cr”、“沖擊情況為中等沖擊’、“結構尺寸是緊湊的”。均與規(guī)則2的前3個前提相符；推理機繼續(xù)處理規(guī)則2的第4個前提。由于前提變量“齒面形式”在事實庫中已有確定的值，且與前提4相符；于是規(guī)則2的4個前提均得到證實，規(guī)則2被觸發(fā)，獲得推理結論為“熱處理方式為整體淬火”(圖7-18所示狀態(tài))；(9)由于推理目標集中的所有目標均得到證實，反向推理至此結束?！?知識處理（續(xù)）圖16反向推理所需數(shù)據(jù)結構及初始狀態(tài)§2知識處理（續(xù)）反向推理的主要優(yōu)點是不必使用與總目標無關的規(guī)則，且有利于向用戶提供解釋；其主要缺點是要求提出的假設要盡量符合實際，否則就要多次提出假設，也會影響問題求解的效率?！?知識處理（續(xù)）圖17反向推理中間狀態(tài)§2知識處理（續(xù)）圖18反向推理最終狀態(tài)§2知識處理（續(xù)）2.4知識處理應用實例專家系統(tǒng)具有知識推理能力，但其計算能力較弱，因此常作為智能CAD系統(tǒng)中的知識處理模塊輔助完成需要專家知識的設計工作。面向對象的專家系統(tǒng)是能針對各類基于規(guī)則的知識處理問題完成其推理過程。面向對象的專家系統(tǒng)主要包括知識獲取功能，知識推理功能，解釋功能，知識庫和數(shù)據(jù)庫等核心模塊構成?！?知識處理（續(xù)）專家系統(tǒng)運行界面如圖20所示。圖20專家系統(tǒng)運行界面§2知識處理（續(xù)）1）問題構造問題構造主菜單下又分為“知識變量定義”和“知識庫定義”兩個子菜單。（1）知識變量定義知識變量按以下格式逐條定義：變量名稱，變量代號，變量數(shù)據(jù)類型，變量單位，定義域類型，變量功用，定義域等等§2知識處理（續(xù)）變量名稱：給定的知識變量的名稱，如“齒輪的材料”，由字符串組成，最大長度為128個字符；變量代號：給定的知識變量的代號，例如，“齒輪材料”的代號可為material，其最大長度為128個字符;變量數(shù)據(jù)類型：可為“整型”、“實型”、“布爾型”、“時間型”和“字符串型”；變量單位：如果知識變量有單位，則給定具體單位，如果沒有單位，則為“空”；定義域類型：每個知識變量都有一定的取值范圍，稱為定義域，定義域類型有“離散型”、“區(qū)間型”、“公式型”三種。離散型直接給出離散數(shù)據(jù)，區(qū)間型給定取值的下界和上界，而公式型則給定取值的計算公式?！?知識處理（續(xù)）變量功用：變量功用分為“事實”和“目標”兩種。變量作為事實表明該變量不能由其他變量推得，只能作為基本事實給定，而變量為“目標”時表明該變量可由其他變量通過相關規(guī)則推得。定義域：由離散值、區(qū)間或公式給出的知識變量取值范圍。按上述格式定義的知識變量構成知識求解問題的論域，其定義方式可以直接用文本編輯格式編輯，也可調用變量定義人機交互工具完成?！?知識處理（續(xù)）（2）知識庫定義面向對象的專家系統(tǒng)知識庫主要由規(guī)則集合組成。每一條規(guī)則按以下格式定義：RuleiIf(Ri1(Ui1,Vi1))And(Ri2(Ui2,Vi2))…And(Rin(Uin,Vin))Then(Rt1(Ut1,Vt1))And(Rt2(Ut2,Vt2))…And(Ttm(Utm,Vtm))Cf(cv)§2知識處理（續(xù)）其中，cf(cv)為該規(guī)則的規(guī)則強度，反映該規(guī)則成立的可能性大小。例如，關于齒輪材料選擇與熱處理方面的知識庫第2條規(guī)則的定義如下：Rule2if(采用(齒輪的傳動方式,閉式))and(為(齒輪的載荷性質,重載))and(為(齒輪的工況,無沖擊))and(是(齒輪的結構尺寸,小))then(選用(齒輪的材料,40Cr))cf(1.0)§2知識處理（續(xù)）2）知識管理模塊應用面向對象的專家系統(tǒng)進行推理分析時，應先加載知識變量表和知識庫，并設置初始數(shù)據(jù)（事實），其操作步驟為：（1）加載知識變量表在系統(tǒng)左邊的樹列表中點選擇“加載問題定義表”，在彈出的文件選擇對話框中選擇相應的變量定義表，確定后即可完成，顯示如圖20所示：§2知識處理（續(xù)）圖21加載知識庫§2知識處理（續(xù)）（2）加載知識庫其操作方法與加載知識變量表相同；加載知識庫如圖21示:（3）初始數(shù)據(jù)設置選擇“初始數(shù)據(jù)設置”操作，系統(tǒng)將彈出初始數(shù)據(jù)設置對話框如圖22所示，按照對話框提示，即可完成初始數(shù)據(jù)設置，為知識推理提供初始事實。§2知識處理（續(xù)）圖22初始數(shù)據(jù)設置對話框§2知識處理（續(xù)）3）問題求解問題求解過程是一個知識推理過程，經(jīng)過對初始事實的推理得到問題的求解。（1）推理點擊推理選項即可完成知識推理過程。（2）解釋如果需要進一步了解問題求解理由，可點擊解釋選項，系統(tǒng)會將推理所依據(jù)的規(guī)則顯示給用戶。如圖23：§2知識處理（續(xù)）

圖23推理結果

§3智能設計系統(tǒng)構造方法3.1智能設計系統(tǒng)的復雜性智能設計系統(tǒng)是一個人機協(xié)同作業(yè)的集成設計系統(tǒng)，設計者和計算機協(xié)同工作，各自完成自己最擅長的任務，因此在具體建造系統(tǒng)時，不必強求設計過程的完全自動化。智能設計系統(tǒng)與一般CAD系統(tǒng)的主要區(qū)別在于它以知識為其核心內容．其解決問題的主要方法是將知識推理與數(shù)值計算緊密結合在一起。數(shù)值計算為推理過程提供可靠依據(jù)，而知識推理解決需要進行判斷、決策才能解決的問題，再輔之以其他一些處理功能，如圖形處理功能、數(shù)據(jù)管理功能等．從而提高智能設計系統(tǒng)解決問題的能力?！?智能設計系統(tǒng)構造方法（續(xù)）智能設計系統(tǒng)之所以復雜，主要是因為設計過程的復雜性：（1）設計是一個單輸入多輸出的過程；（2）設計是一個多層次、多階段、分步驟的迭代開發(fā)過程；（3）設計是一種不良定義的問題；（4）設計是一種知識密集性的刨造性活動；（5）設計是一種對設計對象空間的非單調探索過程?！?智能設計系統(tǒng)構造方法（續(xù)）3.2智能設計系統(tǒng)建造過程建造一個實用的智能設計系統(tǒng)是一項艱巨的任務，通常需要具有不同專業(yè)背景的跨學科研究人員的通力合作。圖25所示為開發(fā)建造一個智能設計系統(tǒng)的基本步驟?！?智能設計系統(tǒng)構造方法（續(xù)）圖25智能設計系統(tǒng)建造基本步驟§3智能設計系統(tǒng)構造方法（續(xù)）1）系統(tǒng)需求分析（1）設計任務的確定確定智能設計系統(tǒng)要完成的設計任務是建造智能設計系統(tǒng)應首先明確的問題。

（2）可行性論證一般是在行業(yè)范圍內進行廣泛地調研，對已有的或正在建造的類似系統(tǒng)進行深入考查分析和比較，學習先進技術，使系統(tǒng)建立在較高水平上，而不是低水平的重復。（3）開發(fā)工具和開發(fā)平臺的選擇選擇合適的智能設計系統(tǒng)開發(fā)工具與開發(fā)平臺，可以提高系統(tǒng)的開發(fā)效率，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，使系統(tǒng)的開發(fā)與建造建立在較高水平之上。因此以在確定了設計問題范圍之后，應注意選擇好合適的智能設計系統(tǒng)開發(fā)工具與開發(fā)平臺?！?智能設計系統(tǒng)構造