专利名称：一种基于多色集合的面向耐腐蚀管道的形式化设计方法
技术领域：
本发明属于机械设计领域，涉及一种耐腐蚀管道的形式化设计方法，特别是一种 基于多色集合的面向耐腐蚀管道的形式化设计方法。
背景技术：
(1)产品早期设计阶段中应充分考虑用户需求，并对其进行分解，便可得到若干可 行的设计方法，此时需要建立起一个有效地方案评估和优化模型，对所有可行性方案进行 评价，最终选出最优方案。建立层次模型是形式化设计中的关键步骤，多色集合使用形式上 相同的数学模型来仿真不同的对象，使得仿真系统更加具有柔性，从而为建立产品生命周 期设计的统一信息处理自动化系统奠定了理论基础。多色集合可以显示普通集合所显示不出的性质。例如，设元素的全体用传统集合 可以表示为A = Ca1, . . . , ai . . . , an)从形式上看，尽管这些元素各不相同，但用此种传统集合的表示方式，所表现出不 同的仅仅是它们的名字。它们的任何其它性质用传统集合的方式在形式上都不能表示出 来。这些性质在普通集合理论中用显现的方式是无论如何也表示不出来的。多色集合，是 一种新的信息处理工具。其元素及整体本身都能够同时被涂上一些不同的颜色，用来表示 研究对象和它的元素的性质。对于多色集合中的元素A= (a1; ···， ，…，an)，颜色集合F( )对应每个元素 其中 e A，颜色集合F㈧=(Fl，-,Fi,…，Fm)对应集合A整体。着色统一的颜色集合F包含多色集合整体的颜色成分F(A)和它的元素的颜色成 分 F(ai)。F 3 F(A); F(Q1), i = 1，2，· · ·，η其中F(A)和F(ai)被称为着色。在以多色集合的形式表示仿真对象时，对象及元素的某个性质，与对象的颜色 F(A)以及元素ai的颜色F(ai)相对应。围道围道概念是诸如性质、属性、参数、特征和指标等技术概念的抽象和概括。 在应用多色集合和多色图对复杂生产系统或进行机械产品信息等仿真时，习惯使用“围道” 这一概念，而不适用“颜色”这一术语。个人着色F(A)和F(ai)被称为着色，其中，属于元素本身的颜色集合F(ai)被称
为这个元素的个人着色。多色集合所有元素的个人着色可用布尔矩阵来表示
权利要求
1.一种基于多色集合的面向耐腐蚀管道的形式化设计方法，其特征在于，按照如下步骤(1)提取管道防腐蚀设计的功能需求，完成需求分析；此处的需求所考虑的方面主要 有材料及工艺特征，结构特征；(2)根据(1)中各个方面的功能需求找出各自所对应的实现方法，即找到要实现功能 所需的工艺方法；以在具体生产中实现设计功能需求，从而得到底层设计方法元；所需的 工艺方法是指使用机械性能、耐腐蚀性、焊接性好的材料，使用腐蚀介质不易滞留、环境差 异小的结构；(3)将步骤(1)和步骤( 中逐层分解得到的功能元素按照多色集合理论进行分类，建 立多色集合防腐蚀概念设计层次式模型，对防腐蚀概念设计的功能结构提供形式化表示， 在层次式模型中，将用户的产品防腐蚀设计的要求表示成多色集合的形式PS = [BijF(Bi), Fi]，其中， 表示第i个设计元素，F(Bi)表示第i个设计元素所要实现的功能需求，Fi表 示实现第i个元素的功能需求所需的方法，即获取了以多色集合形式表示的功能需求；(4)依据步骤(3)中建立的多色集合防腐蚀概念设计层次式模型，建立基于多色集合 的防腐蚀概念设计推理矩阵，以实现从产品防腐蚀性能需求到最终设计方法的形式化推理 过程。
2.如权利要求1所述一种基于多色集合的面向耐腐蚀管道的形式化设计方法，其特 征在于所述步骤(1)是指对待设计的耐腐蚀管道的材料特征、工艺特征、结构特征以及环 境约束特征等方面的技术指标进行评估，按照设计标准抽象出建立设计模型所需的功能需求。
3.如权利要求1所述一种基于多色集合的面向耐腐蚀管道的形式化设计方法，其特征 在于所述步骤( 提到的底层设计方法元是指针对步骤(1)中各技术指标的评估结果，提 出相应的工艺方法以具体实现该技术指标，从而为建立多色集合层次式模型提供功能需求 及其实现方法。在多色集合理论中，将设计过程用层次式模型的形式来表示，将功能需求分 为多个层次细化，根据多色集合中的概念，每一层分为统一颜色和个人颜色，统一颜色即本 层的功能需求，而个人颜色是该功能的实现方法，不同的功能和方法被染成不同的颜色，形 成对不同层次之间关系的描述。
4.如权利要求1所述一种基于多色集合的面向耐腐蚀管道的形式化设计方法，其特征 在于，所述步骤(3)按照如下步骤(a)按照多色集合理论，对前两步骤中分析得到的功能和方法之间的关系进行分析，将 各功能与方法表示成多色集合的形式PS= [ai; F(ai)，Fi],建立各层功能和方法之间的映 射关系；(b)进一步依据功能和方法之间的映射关系建立多色集合形式化模型。
5.如权利要求1所述一种基于多色集合的面向耐腐蚀管道的形式化设计方法，其特征 在于，所述步骤(4)按照如下步骤(a)按照多色集合理论，对前两步骤中分析得到的功能和方法之间的关系进行分析，建 立各层功能和方法之间的映射关系；(b)根据(a)中建立的映射关系，利用布尔矩阵为建模工具，建立防腐蚀概念设计推理 矩阵集，形成一套系统的描述对象信息以及推理的方法；(C)将建立的推理矩阵集输入计算机用于搜索即可实现支持计算机表达及自动化设计 的基于多色集合理论的防腐蚀形式化设计方法；(C)在具体设计过程中，设计人员只需面向耐腐蚀管道，确定防腐蚀概念设计层次式模 型中的最初功能需求，并将其作为输入项，利用上面建立的推理矩阵进行推理，得到实现最 初功能需求所需的底层方案元，从而实现了从耐腐蚀管道防腐蚀设计功能需求到底层方案 元的实施的设计工艺过程。
全文摘要
本发明公开了一种基于多色集合的管道防腐蚀设计的形式化方法，按照如下步骤(1)提取管道防腐蚀设计材料及工艺特征和结构特征的功能需求，完成需求分析；(2)根据步骤(1)中各个方面的功能需求找出其对应的具体工艺方法。以在具体生产中实现设计功能需求；(3)将步骤(1)和步骤(2)中分析得到的功能需求及其实现工艺方法按照多色集合理论建立层次式结构模型，对管道防腐蚀概念设计的功能结构提供形式化表示；(4)依据步骤(3)中建立的层次式模型，建立基于多色集合的防腐蚀概念设计推理矩阵，以实现从产品防腐蚀性能需求到最终设计方法的形式化推理过程。本发明的有益效果是为产品的防腐蚀设计命题提供了有效地解决方法，形成了一种基于多色集合理论的，面向易腐蚀管道的，支持计算机表达的基于多色集合理论的防腐蚀形式化设计方法。
文档编号G06F17/50GK102117355SQ20101057293
公开日2011年7月6日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者李宗斌, 赵鹏飞 申请人:西安交通大学