1、毕业设计开题报告 机械设计制造及其自动化 辅助产品设计的专利管理系统的实现 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 专利文献中含有超过了 80%的人类科学知识 ,可以提供大量的用于创新设计的技术知识和启发原理。同时 ,专利又受法律的保护 ,未经专利权人的许可 ,实施其专利 ,将引起侵权 ,受到法律制裁。因此在产品设计中应善于合理有效地利用已有专利知识。目前 ,对专利知识的研究主要集中在专利知识的手工整理、分级和初步利用的设想上 ,尚未给出设计中具体利用专利知识的过程。 1.创新设计 1.1产品创新设计 文献【 16】 论述了 设计对象知识的处理方法与产品的创新设计“规则、框架”等都
2、是最基本的知识表示方法 , 只能表达设计过程中某个具体的知识点 , 还不能从整体上描述某个设计对象。要达到从整体上描述设计对象的目的 , 必须建立设计对象模型。本文中 , 设计对象模型包括 :功能模型、参数化模型、实例模型 , 其信息组成详见文献。设计作为人类改进生活条件的基本活动之一，其本质是创新。产品创新是市场经济企业过程的一个重要组成，它是为达到企业经营目标，创新具有市场竞争优势商品的过程。产品设计是产 品创新的重要阶段，他决定性地影响到后续的产品生产开发、产品市场开发以及企业经营战略目标的实现 1.2产品创新设计 概念 文献【 42】 论述了 产品设计是一种创造性活动，产品设计的本质是
3、创造和革新，从这个意义上讲，创新是设计的灵魂。如果把产品设计分为产品定义、概念设计、技术设计及详细设计几个阶段，概念设计是与创新 (Innovation)紧密相关的一个设计阶段。所谓创新是指新的可行解或概念，该解或概念与已有的解或概念相比具有明显的竞争优势 文献【 11】 论述了 产品设计概念语义网络的生成以提取词典中的关系为核心内容 考虑 到词典文件的不断完善和扩充 ,提取关系模块采用了开放式的设计方法 ,可以方便地修改 更新已生成的网状数据结构 根据出品设计创新所需信息的实际特点 ,建立了个性化的产品设计语义网络 ,由呈树状结构的概念节点相互连接构成 概念节点是语义网络的基本元素 ,节点之
4、间的连接关系表达了概念之间不同的语义关联 文献【 2】 论述了 现代信息论认为 ,一件产品所要传达的信息可分为三类 : “符号信息” ,传达关于产品本身 ,如产品的功能、特性、性能、结构、材料以及产品各部分之间的联系等 ; “语义信息” ,描述产品的外延 ,包括特定的社会价值、文化 内涵等 ; “表现信息” ,包括产品所要表达的情绪与情感等。 文献【 4】 论述了 真正具有强解的产品 , 创新需要深度知识。基于此观点 , 论证得出专利是深度技术知识的主要资源。所有专利按 5个等级重新组织 , 其研究的主要结果是各种启发式原理和技术效应。启发式原理库应该按照 2个参数构成的技术冲突对寻找相应的解
5、决原理来构建 , 效应库应按照功能 - 效应的结构形式组织与管理 , 能给设计师提供解决工程问题的多种途径 , 产品的创新性强。 文献【 5】 论述了 概念设计的目标是获得产品的基本形式或形状，是根据产品总的功能要求，设计出相 应的产品方案，而且概念设计是一个相当复杂的过程。因为一个好的产品设计方案，既要有合理的功能结构、美观的造型、简便的操作，还要富有创造性。要做到这些必须获取多方面的设计。 文献【 6】 论述了 知识运用就是综合运用前面获得的设计知识 ,根据已有知识生成新知识或形成新产品知识。 文献【 7】 论述了 根据机械产品开发中设计知识特点，将设计知识分为：确定性知识与不确定性知识。
6、对于确定性知识，由于可用规则、公式和数表等确定的数学模型表示，所以可采用规则、框架和面向对象的知识表示方式；对于不确定性知识，由于难以用确定的数学模型表示 ，所以可采用模糊逻辑和人工神经网络对这类知识进行表示 。 1.3产品创新设计目的 文献【 17】 论述了 由于传统的知识表示的缺点，不能满足人们进行创新设计的要求，国内外的学者都在这一方面做了大量的工作进行产品的拓扑结构设计，并由交互方式在领域内产生新的拓扑方案将机构归纳分类，构建机构矩阵，实现机构拓扑设计自动化的方法。 文献【 18】 论述了 采用工程领域中少为人知的方法或知识完全替代原有的技术 , 并且待开发机械产品的功能原理是全新的
7、, 产品的设计具有突破性 ; 文献【 19】 论述了 随着计算机辅助设计的蓬勃发展 , 在现代设 计中 , 如何解决知识在概念设计中的应用 , 实现产品的创新 , 是当今设计中的新课题 . 概念设计是产 品设计的先导 , 又是产品构型设计的前提 , 概念设计搞好了 , 产品设计才有可能达到高水平 ，概念设计的特点是 : 创造性、多解性、近似性、综合性、知识性 . 建立在基于知识的传感器概念设计 , 是通过对已有效应知识的利用和重新开发 , 是实现产品创新的前提 . 1.5产品创新概念设计的基本条件： 文献【 15】 论述了 （ 1）创新设计中知识的表达和存储，这是利用计算机辅助创新设计所必需的
8、，同时也体现了设计中利用以往知识经验的特点； （ 2）有一个创新设计方法论；通过此途径产生新的设计；（ 3）有一个符合创新设计思维方法的辅助设计系统 。 文献【 22】 论述了 概念设计是设计过程的早期阶段 ,广义上的概念设计包含了从产品的需求分析到详细设计之前的设计过程 ,包括功能设计、原理设计、形状设计、布局设计、初步的结构设计 ,以及最近发展起来的人机工程设计和设计管理，产品概念设计是产品开发过程中最重要的环节之一，据统计 ,产品生命周期成本的 80% 90% 是由设计阶段最早的 10% 20% 环节决定的 。 1.6产品创新的内容 文献【 15】 论述了 一般创新设计 支持系统的知识库
9、通常成为存储推理规则等规则性知识的狭义知识库 ,无法表达实际问题中存在的大量难以用数学公式描述的、可反映事物内在规律性的实验数据对同类工程设计的指导性作用。而可拓学的三元组知识表示方法，通过特征值，可以有效的查找知识与知识之间的联系，这样使得设计者更加的容易发现潜在的相关知识，从而更加有力的进行创新设计。 文献【 21】 论述了 产品创新是一个古老而又新颖的命题，新产品的不断涌现推动了生产力的发展人们在不断的研究中认识到创新和发明是有规律可循的，产品创新也逐渐成为一门科学近 10年来在欧美兴起的计 算机辅助创 新技术极大地推动了产品创新技术的发展 文献【 37】 论述了 创新设计的模糊综合评价
10、是对生成创新设计模型和优化设计过程重要支撑技术之一，根据评价结果进行方案排序，有助于模型设计过程的完善。 2 专利 2.1 专利的研究 文献【 20】 论述了 专利作为知识的重要组成，是创新设计的重要资源。为了能够给创新设计提供有效的知识支持，从功能、结构和作用原理三个方面研究了专利信息的获取方法和规范描述，进而构建了专利知识库，同时，利用本体的语意检索功能为专利知识库构建了一个有效的检索模块，由此产生了完整的专利知识库系统。 文献 26论述了理 论上，被授予专利的发明创造必须符合新颖性、创造性、实用性。专利一般分为三种：发明专利、实用新型专利以及产品外观设计专利。专利之所以受到保护，是因为专
11、利中包含设计者创造性的劳动。一项发明专利常常具有很高的创造性，实用性稍次，外观设计为后，如图 1 所示。 从设计角度来看，专利，尤其是发明和实用新型专利具有很高的参考价值。一般来说，一个专利对应着一个设计方案，这些设计方案可以看作创新设计实例形式的知识。 数据创造性产品外观设计图 1 专利类型、数量及创造性关系图 2.2 专利知识服务系统 文献【 50】 论述了 1 知识产权数字图书馆的研发， 2 企业的专利专用数据库系统的研发 ,主要集中在与本企业产品有关的专利信息的收集工作 ,形成自已的数据库以便利用。但是这些数据库都是由企业自行开发的 ,例如小天鹅有限公司的专利专用数据库系统。 3 专利
12、数据库的开发 ,就目前来说 ,由于专利数据是高度格式化的信息 ,其检索结果的查全率以及查准率都很高 ,不会出现太大的问题 ,相反我们应该利用专利数据库的优势 , 思考如何能提供高质量的知识服务。 2.3 专利库 文献 26专利库是知识的直接来源，系统从互联网上搜集专利 资源并把它下载到专利库中。专利库中的专利信息经过系统挖掘成为专利知识。 2.4 专利库设计 文献 26论述了 专利库存储着后台从互联网上搜索的相关专利信息，同时专利库还是知识挖掘的直接来源。在考虑到信息量和信息管理方面的问题，采用 SQL Server2000作为专利库管理系统。 2.5 专利数据准备 文献【 14】 论述了 专
13、利文献是专利信息的载体，本文以发明专利和实用新型专利文献为主要专利知识源专利数据准备是根据用户设计需求，进行专利检索和下载，删 除误检的和重复的专利，对专利进行过滤，同时进行 文档格式转换图 像格式的专利文档通过识别技术 转换为义字，超文本格式的专利文档利用专用的网页分析器剖析全文，采用正则表达式的模式匹配，提取结构化信息，同时将说明书中的发明领域、发明背景、发明目的、发明摘要、权利要求等内容分段存储，形成具有统一数据格式的专利数据库该数据库存储了专利文献所有信息 2.6 专利技术知识冲突的解决 文献【 18】 论述了 机械产品创新设计的实践表明 ,当不同领域或不同级别的专利技术知识进行汇总
14、,为待定的机械产品新设计服务时 ,由于各专利技术知识间关系的复杂性 , 有时会发生专利技术知识相冲突的现象 ,即当改进产 品功能参数 A 特性时 ,产品功能参数 B 的特性减弱或恶化 ;反之亦然。上述特点 ,决定了在专利技术知识的使用时 ,需要综合所获取的各专利技术知识性能 ,对它们进行协调 ,以避免它们间的冲突 ;同时 ,不同领域内和不同级别的专利技术知识需要满足各自的领域约束。 2.7 基于专利知识的设计侵权分析 文献【 17】 论述了 新设计是基于已有专利及其专利技术知识产生的结果 ,因此为避免侵权并有效保护自主知识产权 ,需要进行专利侵权检查 ,具体分析过程为 : (1)对新设计的结果
15、进行规范描述。结合专利说明书的规范格式 ,从专利检索条件的不同角度对新 设计进行描述 ,并重点突出新设计的创新点和权利申明。 (2)从上述文字描述中 ,提取专利检索条件 ,并检索相关专利。 (3)充分利用专利法和专利战略 ,对已检索到的专利进行筛选。根据专利法 ,有效期已截止的专利和外国专利中未在中国申请的专利不会造成新设计的侵权行为 ,可以先把这些专利筛选出来。 (4)将新设计从文字信息和图档信息两方面结合进行计算机辅助专利检查。将 (1)中对新设计的功能、结构、原理、保护部位等进行的文字描述依次与已有专利中的信息进行计算机辅助对照检查 ,重点检查专利的权利要求 ;同时将新设计的图纸与专利中
16、的 关键图档进行仔细对比。 (5)对检查的结果进行分析。当发生侵权行为时 ,需对设计结果做修改甚至重新设计并再次进行侵权检查。 (6)可将通过检查的新设计申请新专利 ,形成自主的知识产权。 专利管理系统 2.8 专利的新认识 文献【 27】 论述了 通过对大量的专利技术知识进行了研究，根据创新程度的不同，把专利技术知识分为 5 个等级：第一级：对技术系统进行简单改进，要求技术在系统相关的某行业范围内，大约占总专利技术知识的 32%。第二级：包括技术矛盾解决方法的发明，要求系统相关的不同行业知识，大约占总专利技术知识的 45 % 。第 三级：包括物理矛盾解决方法的发明，要求系统相关行业以外的知识
17、，大约占总专利技术知识的18% ，并称为革新。第四级：包括突破性解决方法的新技术，要求不同科学领域知识，大约占总专利技术知识的 4 % ，并称为创新。第五级：新现象的发现，大约占总专利技术知识的 1 % 。 文献【 48】专利通常按工程领域来分 如，机械、电磁、化工、热力学、电子和光学等。 2.9 专利存在的问题， 文献【 29】 论述了 专利技术实施率低，绝非单纯 .偶然的原因，而是多种复杂的因素综合作用的结果，原因 1专利技术不成熟，原因 2忽视专利技术的商业价值， 原因 3企业对专利技术的不重视，原因 4技术市场发育不良，信息不畅，原因 5缺少必要的专利技术开发基金。 文献【 39】 机
18、械产品创新设计的实践表明 , 当不同领域或不同级别的专利技术知识进行汇总 , 为待定的机械产品新设计服务时 , 由于各专利技术知识间关系的复杂性 , 有时会发生专利技术知识相冲突的现象 , 即当改进产品功能参数特性时 , 产品功能参数的特性减弱或恶化 ; 反之亦然。 总结 辅助产品设计 的意义重大，具有 “牵一发而动全局 ”的重要意义 ， 一项成功的设计，应满足多方面的要 求， 必须以满足社会需要为前提 ， 只有更多的了解才能 去设计辅助产品。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1. 查阅相关资料，寻找更好的设计方案和理论依据； 2. 权宜设计方案，确定最终系统框架； 3. 专利信息录入
19、子系统：专利的录入、修改、删除和查询； 4. 专利信息利用子系统：根据功能、原理、专利失效时间搜索设计方案； 5. 结合软件撰写设计论文。 三、研究步骤、方法及措施： 1. 搜集有关产品的发明专利（海洋机 械产品）； 2. 查阅与专利管理系统相关的文献； 3. 查阅相关资料，寻找更好的系统设计方案和理论依据； 4. 权宜软件设计方案，确定最终软件设计方案； 5. 绘制系统功能模块图，确定系统的结构； 6. 对功能模块进行编程，主要是专利信息利用子系统的实现； 7. 对软件进行整理，撰写论文。 四、参考文献 1刘志妩 . 基于 VB和 SQL的数据库编程技术 .清华大学出版社 ， 2008， 4
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