轻工业作为我国重要的制造业领域,近年来发展迅速,不断提升着国家经济的发展水平。随着轻工业的快速发展,对轻工装备的创新制造能力提出了更高的要求。与发达国家相比,我国在轻工装备领域仍面临制造能力和技术水平不高,创新能力不足,市场竞争力不强等问题,经济建设和高新技术产业所需的轻工装备大多还依赖进口。当前,造成我国轻工装备创新能力不足的原因,一方面是轻工装备领域知识复杂,缺乏系统规范的知识表示,设计者很难获取准确全面的领域知识;另一方面是产品设计水平相对较低,特别是缺乏针对轻工装备领域的创新设计方法和手段。基于本体的知识表达形式能够将复杂的轻工装备领域知识准确、全面地表示,便于知识的共享和重用;此外,TRIZ(发明问题解决原理)作为一种多学科融合的创新设计理论,在国内外应用广泛,其中的科学效应是以大量不同领域、不同范围的创新实例为基础的快速创新方法,科学地促进TRIZ理论的应用是实现领域创新设计的关键。因此,本文在研究基于本体的轻工装备领域知识表达和基于科学效应的深度知识库构建及应用的基础上,开发了面向轻工装备领域的计算机辅助创新设计原型系统。本文主要的研究工作和成果体现在以下几个方面:(1)基于改进七步法构建了轻工装备领域本体知识库。通过对本体理论进行研究,改进本体构建方法,提出基于改进七步法的轻工装备领域本体知识库构建模型,以轻工装备领域知识为基础,重点以皮革装备领域的皮革产品、加工工艺、加工设备和设备功能等知识为研究对象,运用protege工具和OWL语言构建轻工装备领域本体知识库,实现了对复杂轻工装备领域知识的表达和存储。(2)从深度知识获取、重组和应用的角度对TRIZ理论中的科学效应进行了研究。建立深度知识词典和基于科学效应库的深度知识挖掘模型,实现对科学效应知识的获取;基于FE模型构建深度知识库,实现对科学效应知识的重组;创建基于科学效应库和情景分解法的创新设计模型实现对深度知识的应用。(3)构建了面向轻工装备领域的计算机辅助创新设计软件原型系统。以轻工装备领域知识库和深度知识库为基础,基于用SQL Server 2005数据库和C#编程等技术,设计并实现了面向轻工准备领域的计算机辅助创新设计原型系统。该系统包含理论介绍模块、轻工装备领域知识库模块、科学效应深度知识库模块,能够为设计者提供支持轻工装备创新设计的领域知识和科学效应深度知识,提高创新设计的效率。(4)软件系统的实例验证。以皮革装备领域的皮革转鼓创新设计为例,利用面向轻工装备领域的计算机辅助创新设计原型系统,对现有皮革转鼓湿加工过程中鞣剂利用不充分等问题进行分析和解决,获得了一种皮革真空转鼓,有效地解决了上述问题,实现了对现有转鼓的创新设计。同时,将该创新实例添加入系统中,验证了本系统对于解决轻工装备领域创新设计技术难题的合理性和实用性。综上,本文的研究内容有效地解决了轻工装备领域知识有待完善、创新方法和手段不足,TRTZ理论面向领域应用难的问题,为开展轻工装备领域创新设计提供了研究思路。