3 原理方案设计模型
基于以上分析，在本文所提出的原理方案设计模型中，整个设计进程是在面向对象的设计模型的基础上融合了逐步求精模型闭环设计思想而建立的，在功能分解中采用了FBS方法。具体模型描述如图2所示：
图2 原理方案设计模型结构图
在模型中各个模块的具体功能为：
3.1 设计模型S
设计模型S表示要设计的目标对象，它可以由一个或几个设计对象组成，其中包括设计实体对象(E0)和设计关系对象(R0)，其中实体对象可以是功能实体或结构实体。即：
S={［E01，E02，…，E0n］，［E01，E02，…，E0m］}
因为每个设计要求一般有若干个可选择的模型与之相匹配，并在设计过程中不断迭代更新，这里用SKG来表示设计模型K的第G代模型，则有：
SKG={［E01K，E02K，…，E0nK］G，［R01K，R02K，…，E0mK］G}
3.2 设计算法A
设计算法A为针对某一设计模型SKG，根据要求和约束(R&C)以及知识库中与本领域的专家知识，在模型库中搜索与其匹配的设计对象，创建该设计对象的一个实例Oi并将其添加到设计模型SKG中，若无匹配的设计对象，则基于知识推理创建一个新的满足要求的对象。评价算法还对设计模型进行评价测试，对不满足要求和约束部分进行修改。
3.3 要求和约束R & C
在产品需求建模辅助工具系统［7］的辅助下，通过对当前设计模型需求信息的获取、拓展和分析所得到的要求和约束R&C；对设计模型的要求、存在的条件以及其重要性的权重。最后形成一系列的功能需求{Ro.p}，Ro.p为功能需求O的属性P。
3.4 设计实体对象E0
设计实体对象E0i与要求与约束中的Ri相匹配。它包括功能实体对象或结构实体对象。
对于功能实体对象，其本身是一设计模型S，该模型的构成将递归调用图3的模型算法。递归结束的条件是当所得的实体对象是结构对象，隐含其中的功能分解算法为FBS方法。功能实体对象的递归求解可以并行。
3.5 设计关系对象R0
设计关系对象R0的构成为：构成该关系的设计实体对象中的相关属性为设计关系对象的属性，它的方法为属性间相互约束关系，包括［8］
(1)等式约束：工程中大量的计算公式，如：
H+V2/2g+p/r=C
(2)限制约束：对一些设主变量的某种限制，如噪声级的限定范围。
(3)函数约束：面向对象的工程数据库中的操作函数，如标准件库中选型函数。
(4)规则约束：用于表达工程设计中的一些经验性知识。
对于设计关系对象则不进行递归求解调用，其本身构成评判层，主要作用为在递归回溯时，对解进行测试和评判。在其中某一层得到存在设计关系对象的两个或几个设计实体对象的解后，由该设计关系对象出发，测试各个设计实体对象的解是否满足设计关系对象中的约束关系，如不满足则对各个设计对象的解进行调整。
设计关系对象构成的评判层与评价规划(E)及要求与约束(R&C)构成的评判层不同，后者的作用是对设计模型的整体性能的评价，设计关系对象的作用则是设计模型内部各个组成模块间协调性、一致性的评价。
3.6 与后续设计的接口
原理方案设计的后续步骤为详细设计，即确定各个零件或组件的形状、尺寸、材料要素，进而得到各个零件的详细描述，同时还需确定各个组件(零件)间的关系，当某一组件(零件)的涉及其他组件(零件)的要素变动时，能将此变动扩展到各个零件［9］。与原理方案设计层相对应，详细设计层的产品可由装配实体对象和装配关系对象来描述。从本文所给出的原理方案模型出发，可建立设计实体对象与装配实体对象、设计关系对象和装配关系对象的对应转换关系。因此本文所给出的原理方案模型具有较好的扩展性。
从以上分析可见，本原理方案设计模型考虑了设计中各种因素互相影响和相互独立的特点，以及工程设计中大量存在的问题求解策略的调整概念，即先产生一个不费事的有错误的解，然后再修改它，使它逐步与精确解逼近(实践证明这种做法一般比坚持要求第一个解就完全没有缺陷的做法有效得多)，融合了面向对象的设计思想和逐步求精模型闭环设计思想，使泵设计的自身特点对其原理方案设计模型所提出的两个要求得到满足。同时利用本模型进行设计时可以进行并行求解，提高求解效率，并可与后续设计环节较好地衔接。
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