据统计,概念设计阶段实际投入的费用只占产品开发总成本的5%,却决定了产品总成本的70%,后续详细设计阶段很难甚至无法修正概念设计阶段产生的设计缺陷和错误。因此概念设计阶段在产品设计中具有十分重要的地位。另外,产品创新的过程主要集中在概念设计阶段,该阶段很大程度上决定了产品的新颖性和市场竞争力。本文以相互联系型时序式执行机构系统为对象,研究基于功能-行为-结构(Function-Behaviour-Structure,FBS)设计过程模型的计算机辅助概念设计的理论、方法和应用。对执行机构系统计算机辅助概念设计的五个关键问题进行了系统、深入的研究:1.研究了基于神经网络的设计专家经验学习方法通过LVQ神经网络进行专家经验的学习。学习一旦完成,那么只要知道机构的编码,缺乏经验的设计者也可以象经验丰富的设计专家一样进行概念设计阶段的评价。2.提出了功能到工作时刻动作的计算机化映射方法通过对执行机构动作形式的分析,定义了工作行程中工作时刻动作形式概念。为了在实现工艺动作过程的工作时刻动作方案集中寻求最优动作方案,建立了最优工作时刻动作方案的评价规则、数学模型和求解方法,实现了映射过程的计算机化。3.实现了执行机构系统概念设计中的计算机辅助行为结构创新提出行为在行为集合内的表示方法,建立行为集合分组规则和分组评价规则,并给出行为结构创新的程序化步骤。将之转化为组合优化求解问题,引入遗传算法,实现最优行为分组。4.提出了行为到机构的计算机辅助映射求解方法系统研究数百个现有的机构和机械,确定了执行机构执行构件的(输出)运动类型。从机构学角度建立了执行动作与执行机构的对应关系表。为选择执行机构系统的最优方案,建立了执行机构系统的方案评价体系,建立了数学模型和基于遗传算法的求解方法。5.提出了运动循环图设计中时间和时间关系评价与调整的优化方法分析并找出了现有研究方法的问题所在。针对执行机构协调设计中的运动循环图设计问题,建立了线性最大值最小化数学模型及其优化求解方法,实现了时间和时间关系的评价与调整。