基于FMBS模型的计算机辅助概念设计方法研究.docx

基于FMBS模型的计算机辅助概念设计方法研究
摘要：
本文介绍了一种计算机辅助的概念设计方法，该方法基于FMBS模型，旨在提升概念设计的效率和质量。该方法通过将概念设计分解为功能建模、行为建模和结构建模三个阶段，并通过配对方法将不同阶段的模型进行配对，从而达到提升综合建模效率和质量的目的。本文具体介绍了该方法的流程和步骤，并通过实例进行了验证。
关键词：FMBS模型；计算机辅助概念设计；功能建模、行为建模、结构建模；配对方法。
一、引言
概念设计是一个产品设计过程中非常关键的环节，其主要目的是确定产品的基本特点和结构。然而，由于概念设计过程的复杂性和难度，传统的手工绘图、手动计算等方法已经无法满足设计师对概念设计速度和准确性的需求。因此，计算机辅助概念设计方法被广泛应用到实际的设计工作中。
FMBS模型是一种以需求工程为基础的系统设计方法，具有较高的可重复性和可扩展性，因此被广泛应用到实际的系统设计中。基于该模型，本文提出了一种计算机辅助的概念设计方法，旨在提升概念设计的效率和质量。
本文主要内容如下：第二部分介绍FMBS模型；第三部分介绍计算机辅助概念设计方法的流程和步骤；第四部分通过实例验证本方法；第五部分总结。
二、FMBS模型
FMBS模型是由四个基本部分组成的系统设计模型，其意义如下：
F：功能模型，主要研究系统的功能和目的。
M：行为模型，主要研究系统的行为规则和状态转换。
B：结构模型，主要研究系统的结构和组成。
S：性能模型，主要研究系统的性能和指标。
由于本文的目的是在FMBS模型的基础上进行计算机辅助概念设计的研究，因此本文着重介绍三个基本模型：功能模型、行为模型和结构模型。
1.功能模型
功能模型是系统设计的第一步，其主要目的是确定系统的功能和目的。该模型包括三层架构：组、子功能和功能。其中，组是功能的高层抽象，子功能是组的具体实现方式，而功能则是子功能的具体实现方式。
2.行为模型
行为模型是系统设计的第二步，其主要目的是确定系统的行为规则和状态转换。该模型包括三层架构：状态、事件和活动。其中，状态是系统的一种状态或状态集合，事件是系统中发生的某些操作，而活动则是事件引起的状态变化。
3.结构模型
结构模型是系统设计的第三步，其主要目的是确定系统的结构和组成。该模型包括三层架构：系统、模块和部件。其中，系统是整个系统的高层结构，模块是系统的具体实现方式，而部件则是模块的具体实现方式。
三、计算机辅助概念设计方法
基于FMBS模型，计算机辅助概念设计方法分为三个阶段：功能建模、行为建模和结构建模。每个阶段都包括多个步骤和配对方法。
1.功能建模
功能建模阶段主要包括以下步骤：
（1）需求分析。对产品的使用场景、功能需求、性能指标等进行分析。
（2）功能构建。根据需求分析结果，将产品的功能划分成不同的组、子功能和功能，并绘制功能模型。
（3）功能扩展。对功能模型进行补充和扩展，以满足用户和系统的新增需求。
（4）功能配对。将不同组、子功能和功能进行配对，形成功能间的联系。
2.行为建模
行为建模阶段主要包括以下步骤：
（1）状态分析。对系统的状态进行分析和划分。
（2）事件构建。根据状态分析结果，构建事件和活动，并绘制行为模型。
（3）事件扩展。对行为模型进行补充和扩展，以满足用户和系统的新增需求。
（4）行为配对。将不同事件和活动进行配对，形成行为间的联系。
3.结构建模
结构建模阶段主要包括以下步骤：
（1）系统分析。对系统的整体结构进行分析和划分。
（2）模块设计。根据系统分析结果设计各个模块的结构和组成，并绘制结构模型。
（3）模块扩展。对结构模型进行补充和扩展，以满足用户和系统的新增需求。
（4）结构配对。将不同模块进行配对，形成结构间的联系。
该方法在不同阶段中采用了不同的配对方法：功能配对、行为配对和结构配对。这些配对方法将不同建模阶段的模型互相配对，形成综合建模效果，提升设计效率和质量。
四、案例验证
为了验证计算机辅助概念设计方法的效果，本文选用了一个简单的车灯设计案例进行验证。该案例需要设计一套能够智能监测道路状况的车灯，并根据道路状况自动调节灯光亮度和色温。设计过程如下：
1.功能建模
首先进行需求分析，确定车灯需要具备的功能：监测道路状况、自动调节灯光亮度和色温。然后将这些功能划分成不同的组、子功能和功能，并绘制功能模型。将功能配对，形成功能间的联系。
2.行为建模
根据功能模型，进行状态分析，确定车灯可能出现的状态：晴天、雨天、雪天等。然后根据状态确定事件和活动，并绘制行为模型。将事件配对，形成行为间的联系。
3.结构建模
根据行为模型，进行系统分析，确定车灯的结构和组成。然后根据结构分析结果，设计各个模块的结构和组成，并绘制结构模型。将模块配对，形成结构间的联系。
通过以上设计过