專利名稱：一種基于多色集合的面向耐腐蝕管道的形式化設計方法
技術領域：
本發明屬于機械設計領域，涉及一種耐腐蝕管道的形式化設計方法，特別是一種 基于多色集合的面向耐腐蝕管道的形式化設計方法。
背景技術：
(1)產品早期設計階段中應充分考慮用戶需求，并對其進行分解，便可得到若干可 行的設計方法，此時需要建立起一個有效地方案評估和優化模型，對所有可行性方案進行 評價，最終選出最優方案。建立層次模型是形式化設計中的關鍵步驟，多色集合使用形式上 相同的數學模型來仿真不同的對象，使得仿真系統更加具有柔性，從而為建立產品生命周 期設計的統一信息處理自動化系統奠定了理論基礎。多色集合可以顯示普通集合所顯示不出的性質。例如，設元素的全體用傳統集合 可以表示為A = Ca1, . . . , ai . . . , an)從形式上看，盡管這些元素各不相同，但用此種傳統集合的表示方式，所表現出不 同的僅僅是它們的名字。它們的任何其它性質用傳統集合的方式在形式上都不能表示出 來。這些性質在普通集合理論中用顯現的方式是無論如何也表示不出來的。多色集合，是 一種新的信息處理工具。其元素及整體本身都能夠同時被涂上一些不同的顏色，用來表示 研究對象和它的元素的性質。對于多色集合中的元素A= (a1; ···， ，…，an)，顏色集合F( )對應每個元素 其中 e A，顏色集合F㈧=(Fl，-,Fi,…，Fm)對應集合A整體。著色統一的顏色集合F包含多色集合整體的顏色成分F(A)和它的元素的顏色成 分 F(ai)。F 3 F(A); F(Q1), i = 1，2，· · ·，η其中F(A)和F(ai)被稱為著色。在以多色集合的形式表示仿真對象時，對象及元素的某個性質，與對象的顏色 F(A)以及元素ai的顏色F(ai)相對應。圍道圍道概念是諸如性質、屬性、參數、特征和指標等技術概念的抽象和概括。 在應用多色集合和多色圖對復雜生產系統或進行機械產品信息等仿真時，習慣使用“圍道” 這一概念，而不適用“顏色”這一術語。個人著色F(A)和F(ai)被稱為著色，其中，屬于元素本身的顏色集合F(ai)被稱
為這個元素的個人著色。多色集合所有元素的個人著色可用布爾矩陣來表示
權利要求
1.一種基于多色集合的面向耐腐蝕管道的形式化設計方法，其特征在于，按照如下步驟(1)提取管道防腐蝕設計的功能需求，完成需求分析；此處的需求所考慮的方面主要 有材料及工藝特征，結構特征；(2)根據(1)中各個方面的功能需求找出各自所對應的實現方法，即找到要實現功能 所需的工藝方法；以在具體生產中實現設計功能需求，從而得到底層設計方法元；所需的 工藝方法是指使用機械性能、耐腐蝕性、焊接性好的材料，使用腐蝕介質不易滯留、環境差 異小的結構；(3)將步驟(1)和步驟( 中逐層分解得到的功能元素按照多色集合理論進行分類，建 立多色集合防腐蝕概念設計層次式模型，對防腐蝕概念設計的功能結構提供形式化表示， 在層次式模型中，將用戶的產品防腐蝕設計的要求表示成多色集合的形式PS = [BijF(Bi), Fi]，其中， 表示第i個設計元素，F(Bi)表示第i個設計元素所要實現的功能需求，Fi表 示實現第i個元素的功能需求所需的方法，即獲取了以多色集合形式表示的功能需求；(4)依據步驟(3)中建立的多色集合防腐蝕概念設計層次式模型，建立基于多色集合 的防腐蝕概念設計推理矩陣，以實現從產品防腐蝕性能需求到最終設計方法的形式化推理 過程。
2.如權利要求1所述一種基于多色集合的面向耐腐蝕管道的形式化設計方法，其特 征在于所述步驟(1)是指對待設計的耐腐蝕管道的材料特征、工藝特征、結構特征以及環 境約束特征等方面的技術指標進行評估，按照設計標準抽象出建立設計模型所需的功能需求。
3.如權利要求1所述一種基于多色集合的面向耐腐蝕管道的形式化設計方法，其特征 在于所述步驟( 提到的底層設計方法元是指針對步驟(1)中各技術指標的評估結果，提 出相應的工藝方法以具體實現該技術指標，從而為建立多色集合層次式模型提供功能需求 及其實現方法。在多色集合理論中，將設計過程用層次式模型的形式來表示，將功能需求分 為多個層次細化，根據多色集合中的概念，每一層分為統一顏色和個人顏色，統一顏色即本 層的功能需求，而個人顏色是該功能的實現方法，不同的功能和方法被染成不同的顏色，形 成對不同層次之間關系的描述。
4.如權利要求1所述一種基于多色集合的面向耐腐蝕管道的形式化設計方法，其特征 在于，所述步驟(3)按照如下步驟(a)按照多色集合理論，對前兩步驟中分析得到的功能和方法之間的關系進行分析，將 各功能與方法表示成多色集合的形式PS= [ai; F(ai)，Fi],建立各層功能和方法之間的映 射關系；(b)進一步依據功能和方法之間的映射關系建立多色集合形式化模型。
5.如權利要求1所述一種基于多色集合的面向耐腐蝕管道的形式化設計方法，其特征 在于，所述步驟(4)按照如下步驟(a)按照多色集合理論，對前兩步驟中分析得到的功能和方法之間的關系進行分析，建 立各層功能和方法之間的映射關系；(b)根據(a)中建立的映射關系，利用布爾矩陣為建模工具，建立防腐蝕概念設計推理 矩陣集，形成一套系統的描述對象信息以及推理的方法；(C)將建立的推理矩陣集輸入計算機用于搜索即可實現支持計算機表達及自動化設計 的基于多色集合理論的防腐蝕形式化設計方法；(C)在具體設計過程中，設計人員只需面向耐腐蝕管道，確定防腐蝕概念設計層次式模 型中的最初功能需求，并將其作為輸入項，利用上面建立的推理矩陣進行推理，得到實現最 初功能需求所需的底層方案元，從而實現了從耐腐蝕管道防腐蝕設計功能需求到底層方案 元的實施的設計工藝過程。
全文摘要
本發明公開了一種基于多色集合的管道防腐蝕設計的形式化方法，按照如下步驟(1)提取管道防腐蝕設計材料及工藝特征和結構特征的功能需求，完成需求分析；(2)根據步驟(1)中各個方面的功能需求找出其對應的具體工藝方法。以在具體生產中實現設計功能需求；(3)將步驟(1)和步驟(2)中分析得到的功能需求及其實現工藝方法按照多色集合理論建立層次式結構模型，對管道防腐蝕概念設計的功能結構提供形式化表示；(4)依據步驟(3)中建立的層次式模型，建立基于多色集合的防腐蝕概念設計推理矩陣，以實現從產品防腐蝕性能需求到最終設計方法的形式化推理過程。本發明的有益效果是為產品的防腐蝕設計命題提供了有效地解決方法，形成了一種基于多色集合理論的，面向易腐蝕管道的，支持計算機表達的基于多色集合理論的防腐蝕形式化設計方法。
文檔編號G06F17/50GK102117355SQ20101057293
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者李宗斌, 趙鵬飛 申請人:西安交通大學