机械工程学报

作者：郭鑫, 黄泽川, 王杰, 张凯, 赵武

单位：1. 四川大学机械工程学院 成都 610065;2. 创新方法与创新设计四川省重点实验室 成都 610065

关键词：产品设计,知识图谱,交互式遗传算法,知识推理；

基金：国家自然科学基金(52175241)和四川省重大科技专项(2022ZDZX0040)资助项目。

产品设计是面向用户需求的反复迭代并逐步进化的创造性活动，其核心是多领域知识应用。为了解决产品设计中知识可视化程度低、人机交互下知识推理弱等问题，提高产品设计智能化程度，提出了基于知识图谱(Knowledge graph, KG)技术的产品交互式设计知识应用模型。首先，基于产品设计活动间的作用与交互演进机制，分析产品设计问题与求解知识间的关联关系，构建一种可扩展的多层产品设计知识图谱(An expandable multi-layer knowledge graph for product design, m-KGPD)用以结构化组织多领域、跨学科求解知识，建立知识需求-求解知识信息检索通道。其次，利用数据标注平台doccano开展知识文本标注和模型训练集构建并基于双向编码表征模型-双向长短时记忆网络-条件随机场(BERT-BiLSTM-CRF)模型开展求解知识实体关系抽取，减轻在大规模文本知识提取工作中的人工重复性操作，利用知识图谱可视化平台GraphXR完成图谱搭建。最后，基于交互式遗传算法(Interactive genetic algorithm，IGA)提出满足产品交互式设计演进规律的求解知识集迭代化推理方法，通过人机混合交互方式为产品设计知识需求匹配最优求解知识集。以复杂地形多岩层成孔装备交互设计过程为例，验证了方法的可行性与有效性。

来源：2025年第3期

《机械工程学报》期刊编辑部

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