一种基于用户反馈知识图谱的产品优化设计方法与流程

1.本发明涉及自动化产品设计领域，具体涉及一种基于用户反馈知识图谱的产品优化设计方法。


背景技术：

2.传统产品设计方法包括人工设计方法、基于数据库的自动化产品设计方法。由产品设计者直接设计的方法过于依赖人工，使得人工成本较高，需要时间长，且设计者的知识储备可能会有不足或不对的地方，使设计方案出现不严谨或错误之处。基于sql查询语言的数据库自动化或半自动化产品设计方法则存在数据直观性和可视性差、数据之间关联性差、数据查询时数据对于用户的可解读性差、深层关系数据查询速度慢的不足。
3.①
在服装的个性化设计中存在利用知识图谱生产设计方案的案例，其首先从不同的数据源获取服装流行趋势和服装工程技术信息，从公共知识图谱生成服装设计知识图谱，然后将服装流行趋势和工程技术信息与服装设计知识图谱相融合，构造能实施反映服装流行趋势动态变化和工程技术最新发展的动态服装设计知识图谱，最后将用户需求导入动态服装设计知识图谱中，生成设计方案。目前诸如此类的基于知识图谱的产品设计方法，缺少对用户体验信息和用户满意度的考察和反映，产品设计过程为“系统根据用户需求生成设计方案”的单向过程，没有形成“用户需求到产品设计，用户针对设计方案产生评价信息，用户评价作为反馈信息反向作用于产品设计”的闭环，没有充分考虑用户对设计方案的满意程度，所以也无法根据用户反馈改善或更新设计原则和方法。因此针对于同样的用户需求会生成较为固定的几种设计方案，而这些设计方案中可能存在用户不满意的方案。
4.②
现有基于知识图谱的产品设计方法根据用户需求产生若生成了多种设计方案，这些设计方案并没有优先级排序，或者只按产品设计系统已规定的某性能指标排序，难以反映设计方案的实际应用效果和用户的满意度，没有结合用户体验的历史反馈数据进行排序和筛选。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供一种基于用户反馈知识图谱的产品优化设计方法。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
7.一种基于用户反馈知识图谱的产品优化设计方法，利用知识图谱系统生成设计方案，包括以下步骤：
8.步骤一：采集目标产品的设计信息，构建用于产品设计的知识图谱；
9.步骤二：将用户对目标产品的要求导入知识图谱系统，知识图谱系统根据知识图谱以及用户要求，并利用基于遗传算法的多目标优化方法生成多种设计方案；
10.步骤三：将设计方案转化为的方案实体节点，融合到知识图谱中，方案实体节点的名称为目标产品名称；为方案实体节点增加至少一个属性a，属性a的名称为目标产品的性
能指标a的名称，属性a的值为用户对性能指标a的要求值；为每个方案实体节点创建相互关联的评分实体节点，并为评分实体节点增加平均分数属性，且平均分数属性的初始值为0；
11.步骤四：用户对设计方案进行评分，将用户对设计方案的评分进行算术平均后的值，作为该设计方案的平均分数属性的属性值；评分均大于0，评分越高代表用户对该设计方案越满意；
12.步骤五：知识图谱系统再次根据知识图谱生成设计方案时，如果再次生成的设计方案对应的方案实体节点已存在于知识图谱中，且设计方案对应的平均分数属性值大于0，则将设计方案区别于其他设计方案进行显示；
13.步骤六：知识图谱系统将已被用户评分过且平均分数属性值小于或者等于m的设计方案，发送至设计者处进行改进或者删除，或者对设计方法进行改进：m为设定的合格评分。
14.具体地，所述产品信息包括目标产品及目标产品组件的结构信息、材质信息、参数信息、设计规则、工程技术、生产工艺。
15.具体地，将区别显示的设计方案按照平均分数属性的属性值大小依次排列。
16.具体地，步骤三中为评分实体节点增加历史评分次数属性且初始值为0，用户每对设计方案进行一次评分，则该设计方案的历史评分次数属性的属性值加1；步骤五中，如果再次生成的设计方案对应的方案实体节点未存在于知识图谱中、或者设计方案对应的平均分数属性值为0、或者设计方案对应的历史评分次数属性值为0，则按照设计方案的首要性能指标的符合度排列；其中首要性能指标为针对设计方案预先设定好的、最重要的性能指标。
17.具体地，步骤五中，如果再次生成的设计方案对应的方案实体节点未存在于知识图谱中，则按照步骤三的方式对该设计方案增加方案实体节点、评分实体节点。
18.与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
19.1.本发明采用基于知识图谱的自动化产品设计方法，面向工业化产品的智能设计，可以从互联网、公共知识库和企业知识库中实时地抽取目标产品类的相关信息，经过数据处理形成用于产品设计的知识图谱，从而保证知识的完备性、实时性、可视性、关联性、数据查询和设计方案生成的快速性；并致力于构建“用户需求到产品设计、用户针对设计方案产生评价信息、用户评价作为反馈信息反向作用于产品设计”的闭环，在产品设计方法中增加了用户对知识图谱系统生成的设计方案进行评价反馈的环节，用户可根据对设计方案的满意程度为对应的设计方案进行评分，将设计方案和对应的评分信息加入到知识图谱中，进而将方案的评分信息呈递给设计者，设计者可根据该评分信息对系统的设计原则和方法进行调整或优化。
20.2.针对背景技术中的问题
②
，本发明将设计方案按照历史平均评分从高到低排序，平均评分高的设计方案优先呈现，平均评分低的设计方案呈现顺序靠后，低于合格分数的设计方案则呈递给设计者来决定是否修改或删除设计方案，或对设计方法进行优化。
附图说明
21.图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
23.现阶段制造业的产品设计主要是由设计者结合数据库技术进行半自动化设计，获取产品设计和生产中数据信息的方式，多以采用人工结构化查询语言(structured query language，sql)在传统数据库中查询的形式为主。传统数据库没有形成图形结构的数据形式，存在数据直观性和可视性差、数据之间关联性差、数据查询时数据对于用户的可解读性差、深层关系数据查询速度慢的不足。
24.知识图谱作为机器认知智能实现的重要基础之一，其采用结构化、图形化的形式描述概念、实体及其关系的大型知识网络，将信息表达成更接近人类认知的形式，提供了一种更好地组织、管理和理解海量信息的能力，为制造业产品的智能设计提供了新的方法。目前知识图谱在智能制造、疫情防控及智慧金融等领域已实现了初步的应用实践，并已逐渐取得成效，对推动制造业及其它相关行业和企业进行“知识驱动”下的转型升级具有重要意义。知识图谱中的数据一般都存在明确的关系链，因此基于知识图谱可以更便捷地利用实体间的相互关系进行查询，且在查询具有深层关系的数据时，利用知识图谱查询的速度比传统数据库更快。
25.本发明主要面向于工业化产品的智能设计及优化，如锂电池、变压器等等产品的设计。主要创新点为“用户需求到产品设计、用户针对设计方案产生评价信息、用户评价作为反馈信息反向作用于产品设计”的闭环设计流程的构建，产品优化设计方法具体包括如下方案。
26.(1)从互联网、公共知识库和企业知识库中实时获取目标产品类的构成组件、产品及组件的结构、材质、参数、设计规则、工程技术、生产工艺等信息，经过实体识别、语义标注、实体集扩充和关系抽取等数据处理步骤，转化为三元组的知识表示形式，进而构建并形成知识图谱，详细过程可参考文献：
27.[1]杨玉基,许斌,胡家威,仝美涵,张鹏,郑莉.一种准确而高效的领域知识图谱构建方法[j].软件学报,2018,29(10):2931-2947；
[0028]
[2]胡芳槐.基于多种数据源的中文知识图谱构建方法研究[d].华东理工大学,2015；
[0029]
构建的知识图谱可以获取用户对产品的设计要求，并根据用户要求和设计方法选择合适的组成构件、设计产品的结构和工艺等，最终生成目标产品的设计方案。
[0030]
(2)将用户对产品的要求导入知识图谱系统，根据用户对产品的性能要求和已定设计原则和方法，结合国家标准、行业标准等，知识图谱系统将以上性能要求作为优化目标，将设计原则和标准作为约束条件，通过基于遗传算法的多目标优化方法生成多种设计方案，基于遗传算法的多目标优化方法的具体过程可参考文献：[3]张爽.面向产品设计的知识工程若干关键问题研究[d].东北大学,2014。
[0031]
将各个生成的设计方案转化为新的类型为“设计方案”的方案实体节点融合到原知识图谱中，方案实体节点的名称为目标产品名称，方案实体节点的属性名和属性值分别为目标产品的性能指标名和用户对该性能指标的要求值。
[0032]
再为每个方案实体节点创建类型和名称均为“用户历史评分”的评分实体节点，并创建方案实体节点、评分实体节点之间的关联关系。为评分实体节点创建名称为平均分数
属性、历史评分次数属性，两个属性的初始属性值均为0。
[0033]
(3)知识图谱系统为用户提供对设计方案评分的机会，用户可根据对设计方案满意度的由高到低选择10分到1分对设计方案进行评分。
[0034]
知识图谱系统获取用户的评分，采用计算算术平均值的方法得到新的平均评分，将对应的平均分数属性的属性值更新为新的平均评分。且用户每对设计方案进行一次评分，对应的历史评分次数属性的属性值加1。
[0035]
(4)当知识图谱系统再次运作生成多种设计方案时，若此次生成的设计方案为系统曾经生成过的设计方案，即知识图谱中已经存在该设计方案的方案实体节点，则查询该设计方案对应的平均分数属性的属性值，如果属性值大于0，则将这些设计方案标注为“方案有历史评分”来突出显示，并按照平均分数属性的属性值从大到小依次排列。若此次生成的设计方案为系统未曾生成过的设计方案、或者设计方案对应的平均分数属性值为0、或者历史评分次数属性的属性值为0，则将设计方案标注为“方案无历史评分”，此类设计方案按照首要性能指标值的符合度排列。对初次生成的设计方案再按照(2)中的方法，在知识图谱中创建该设计方案的对应实体节点和属性。最后知识图谱系统再次为用户提供对设计方案的评分机会。
[0036]
符合度是指设计方案中首要性能指标与用户要求的首要性能指标的比值。
[0037]
在知识图谱中，如果一个设计方案被用户评分过且平均分数属性的属性值小于或者等于5分，则将该设计方案发送给设计者，设计者可根据该设计方案的具体信息对该方案进行改进或删除，或对系统的设计方法进行改进和优化。
[0038]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0039]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。