智能化产品创新设计是当前产品设计领域的热门研究方向之一，先进的计算方法和相关技术正在改变工程师与信息基础设施交互的方式。显式知识表示形式和新的推理技术不再是计算机科学的唯一领域。对于工程中的知识密集型任务，一种新的哲学和知识体系——工程信息学正在兴起。随着工业4.0时代的到来，越来越多的企业和研究机构开始关注智能化产品的设计和开发，以满足市场的需求和不断提高产品的竞争力。作为该领域的重要研究团队之一，中心在智能化产品创新设计领域取得了重大成就，2020-2022年中心在国际知名工程信息学领域期刊Advanced Engineering Informatics 上共发表6篇高水平论文。具体研究内容如下：

1、通过类比生物原型，提出了一种面向功能的智能产品设计方法。基于功能-行为-结构（FBS）本体提出了一种统一的功能表示来抽象生物原型，然后采用基于模糊三角数的算法来定位合适的生物原型，作为智能产品开发的类比源。此外，通过整合几种现有的工程设计方法，制定了功能创新策略和混合设计流程，以开发智能产品的设计概念。

A function-oriented biologically analogical approach for constructing the design concept of smart product in Industry 4.0（2021）

2、通过对大量产品进行研究，为设计知识建立了转换参数和转换原理的案例库。提出了应用设计知识的系统设计过程，将变换设计问题从问题域映射到由变换参数表示的知识域，在知识域中获得一般解决方案，使用多分类支持向量机来训练基于变换参数的变换推荐模型并使用类比设计将一般解决方案映射到特定解决方案的问题域中。

A systematic knowledge-based method for design of transformable product（2022）

3、提出了一种使用从关系型功能模型（RFM）到具有数字孪生的层次型功能模型（HFM）获得的功能回溯的产品重新设计方法。基于选定的目标产品，所提出的方法构建源自反向鱼骨和组件之间关系的产品RFM，获得部件的相关参数。使用RFM和基于目标物理产品的参数构建数字孪生实体，并以“动词+名词”的形式提取功能。此外，根据功能级别和边界，使用Dempster–Shafer理论将RFM中的功能划分为不同级别。此外，形成HFM以指示问题功能的级别和解决空间的范围区域。基于数字孪生实体获取有害函数的成分和参数。使用创造性问题解决理论（TRIZ）产生产品重新设计的创意，以解决不同功能级别的创造性问题。引入了基于逼近理想值的排序法（TOPSIS）来评估和选择解。

Product redesign using functional backtrack with digital twin（2021）

4、提出了一种利用神经网络辅助技术进化过程来控制复杂性负面影响的复杂产品开发的整体方法。工程参数首次被用作复杂性和技术进化之间的中介。通过自然语言过程从当前现实树模型中提取有问题的工程参数。基于现有的成功样本，训练人工神经网络来预测技术进化规律。通过工程参数的相似性分析，在发明原理案例库中形成适当的类比对象。利用系数变异法和Dempster组合规则，客观地确定了最优设计方案。

A holistic method of complex product development based on a neural network-aided technological evolution system（2021）

5、将新兴的数字孪生技术与工程创新理论和知识重用概念相结合，通过引入特征参数来建立系统的可持续创新路径（SIP）。该方法避免了对设计师相关经验的需求，并利用了现有创新方法的可持续性。SIP的推导可分为六个步骤：1.根据用户和市场需求分析现有机械产品，以综合一般功能需求；2.导出对应于功能要求的特征参数；3.指定特征参数，并初步解决特征参数诱导中可能出现的潜在问题；4.数字孪生技术用于动态地诱导特征参数；5.监测由于特性参数变化引起的相关参数变化，变化中出现的问题可能会提出新的方案，方案表明了新的创新方向；6.根据不同的需求确定了机械产品的候选方案。制定的创新计划和方向存档在知识库中，以建立与SIP匹配的可检索解决方案。

Sustainable innovation pathway for mechanical products by inducing characteristic parameters（2021）

6、将复杂机电系统与生物系统进行比较，并通过将生物系统的隐性遗传机制引入复杂机电系统设计过程，提出一种可用于智能概念设计的复杂机电系统隐性遗传机制。使用功能修剪来构建新的复杂机电系统的功能基因。结合长度和时间维度图（L-T图）和计算机辅助创新（CAI），找出新一代系统设计中可能存在的隐性参数，并分析隐性参数之间可能的耦合现象。然后，使用发明问题解决理论（TRIZ）工具解决隐性参数之间的耦合关系，以减少新一代系统中出现异常现象的可能性，形成新一代复杂机电系统智能概念设计理论框架。

Smart concept design based on recessive inheritance in complex electromechanical system（2020）

Advanced Engineering Informatics是国际知名的工程信息学领域期刊，由Elsevier出版。期刊影响因子为7.862，属于SCI Q1分区，2022年12月被中科院升级版划定为大类学科一区、小类学科一区、TOP期刊。该期刊涵盖了计算机科学、机械工程、电子工程、自动化工程、管理科学等学科，涵盖的主题包括智能制造、产品设计、机器学习、数据挖掘、工程管理等，是工程信息学领域学者和工程师了解前沿研究成果和应用最新技术的重要渠道之一。旨在为学者、工程师和企业提供最新的研究成果、创新方法和技术应用。该期刊拥有严格的审稿制度和高质量的论文要求，为读者提供了一流的学术成果和前沿技术。

Advaned Engineering Informatics期刊概况

综上所述，中心在Advaned Engineering Informatics短期内发表六篇高水平论文，不仅是国家创新中心的荣誉，更是我们在智能化产品创新设计领域取得重大成就的重要标志。国家创新中心所提出了一系列新颖的智能化产品设计方法，为学术研究机构和各大企业提供了新的思路和方法，同时也为工业4.0时代智能化产品的设计和研发做出了积极的贡献。中心将继续致力于智能化产品设计领域的研究，推动领域的发展；继续探索新的智能化产品设计方法和技术，提高产品设计效率和质量，促进创新产品的快速落地和应用。

文图/审核 曹国忠