概念设计是产品设计过程中的早期阶段，对产品全生命周期有着极为重要的影响。在概念设计研究中，核心问题在于概念设计的求解过程和为实现这一过程的知识运用。产品设计的目标是以实现产品功能为目的的。功能定义的规范化使得利用知识实现概念设计的求解成为必然。本文在分析了现存的概念设计过程理论研究和应用基础上，提出了基于功能的概念设计过程，引用本体论，研究了本体知识在该设计过程中的运用。本文的主要研究内容如下：1．在研究了国内外概念设计过程理论和实现方法的基础上，着重论述了功能在概念设计求解过程中的作用。通过分析现存功能定义存在的问题，提出了采用功能语义进行功能表达；提出采用本体理论，确立概念设计求解过程的领域知识。基于上述的研究，本文建立了概念设计求解过程模型FSFM，讨论了模型的特点和实现方法。2．为实现计算机辅助概念设计，给出了FSFM中元模型FPS的信息概念表达，建立了通用的FPS的信息元素和数据模型，并采用XML的扩展标记语言CPML的Schema，对信息进行了封装，从而为过程求解的知识共享、重用和协同设计奠定基础。3．分析了本体论的基本理论和思想，提出功能本体、原理本体和结构本体作为概念设计求解中的知识表示。基于功能语义自然语言，重点探讨了通过语义相似度实现功能本体库的自动构建。利用概念从属理论，建立功能本体语义树，实现功能语义的关联。采用本体论的建模原语，描述了功能本体、原理本体和结构本体的知识形式。4．探讨了概念设计知识重用和共享的关键技术。建立了一个面向对象的知识库系统。采用实例推理，描述概念设计的知识重用，研究了基于实例推理的概念设计过程。分析了基于WEB的FSFM模型的协同设计形式，为协同过程的数据和语义提供了统一的语法操作性。5．建立了概念设计求解过程，为计算机辅助实现概念设计提供基础。以机械手的设计过程为例，说明了概念设计部分实现方式。