工程上求解問題時包括分析過程和最適化兩部分，在分析過程中一般先假設未知狀態，
再以有限元素法將問題解出，便可得到一組數值解，另傳統計算亦可採經驗式，透過邊界條 件以及斷面積、有效長度與慣性矩等物理性質之計算，進一步求算結構之應力分佈。由於有 限元素法分析結果與正確解之誤差相當小，因此本文針對相關參數建立案例知識庫，再將上 述之案例相似性推論結果。依據上述設計考量，完成 5 層結構之細部設計，此設計配合有限 元素法進行分析之結果如圖2-11 所示，由結果顯示，修正後之設計之結果符合輕量化與容許 強度之要求，因此本知識架構結合修正的AHP 法與分群式 TRIZ 發明法則之考量模式，可快 速應用於設計分析，而獲得良好的新式設計，間接得到驗證。
五. 結論
本計畫第二年以多層結構設計為例，利用整體知識架構來進行工程知識分類。運用本文 所提出之分類層級工程知識盤點，以層級知識之關聯性建立第二年之關聯式工程知識庫。本 研究的知識分類盤點分層級實施，延續第一年成果，結合代理人所建立之工程知識編碼，利 用參數直接搜尋比對分析，藉由權重比值與相似性排序分析，據以進行案例相似性計算。藉 由各代理人編碼訊息間的驅動與傳遞，可快速結合編碼進行一般性計算，並可藉由細部尺寸 進行模型網格，結合有限元素分析軟體，以求解強度相關問題，實用性相當高。
本年度透過技術文件、專利及參考文獻等技術功能關鍵詞出現次數比值，並增加挫曲要 求功能，找出AHP 所需層級重要度權重值，結合修正式層級程序分析法(AHP)，以四種技術 功能為例，分析結構之物理性質與相關技術功能，找出這些技術及功能常用之排序比，有效 提供創新研發之優先順序決策參考。本研究並提出分群法 TRIZ 判讀模式，進行工程設計創 研分析，找出 TRIZ 發明法則群組之優先考慮次序。進而配合修正之 AHP 法以及應用 TRIZ 特徵群組與創新決策步驟方法，進行二維設計創新及改善以求得較佳設計方案，完成二維多 層支撐結構輕量化之設計案例。依據工程知識及重要參數，並結合代理人技術進行工程知識 編碼與案例相似性分析，運用JAVA 語言結合 MySQL 資料庫，完成相關程式介面之建置與應
用。期藉由這項研究建立整體設計技術，以提升創新研發設計能力。透過本系統之建置應用，
將有助於強化多層結構設計分析之效能以及分析研發流程之建立，經由尋得較佳的案例，再 加以修正，縮短新的類似結構設計分析的時間。
六.參考文獻
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表 2-1 多層結構關聯式工程知識欄位規劃
表2-2 多層結構技術功能矩陣表
表2-3 多層結構屬性知識新增編碼原則
表2-4 利用群組改善挫曲但不惡化壓力
表2-5 改善挫曲但不惡化壓力
表2-6 改善強度但不惡化重量
表2-7 多層結構輕量化前後相關尺寸比較表
圖2-1 多層結構層級工程知識架構與設計視圖
圖2-2 多層結構部份關聯式工程知識庫程式介面
圖2-3 應用代理人進行多層結構知識編碼與案例分析之系統架構圖
圖2-4 各代理人與編碼訊息間的傳遞
圖2-5 挫曲代理人介面
圖2-6 以相似性代理人分析振動頻率之介面
圖2-7 四種技術及四種功能 AHP 評估矩陣表運算後之權重排序比
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Uniform load(T/m^2) 0
10000 20000 30000 40000
Member area(mm^2)
Len=13600 Len=6800 Len=3400
圖2-8 不同荷載狀況斷面積之比較圖
圖2-9 物理性質優先考慮之發明法則
圖2-10 多層結構於支柱處之新式設計示意圖
圖2-11 多層結構 FEM 分析結果
行政院國家科學委員會專題研究成果報告 多層支撐結構設計研究及相關知識架構和創研流程模式之建立(3/3)
Study on the design of the multi-layered support structure and the establishment of knowledge structure and innovation process model (3/3)
研究編號：NSC-96-2221-E-011-106-MY3 執行期間：98 年 08 月 1 日至 99 年 07 月 31 日 一、第三年中文摘要
本計畫第三年針對駛上駛下船舶之三維多層支撐結構進行解析探討，將二維設計結 果延伸到整個三維多層結構設計，以駛上駛下船舶結構為例，利用以往設計經驗，比較 不同結構設計型態之差異；編碼部分加入疲勞分析相關參數與知識屬性，利用運動與受 力反應與疲勞強度分析模擬技術，結合修正式層級程序分析法(AHP)，增加疲勞要求功 能，以五種技術功能為例，分析結構之物理性質與相關技術功能，找出這些技術及功能 常用之排序比，有效提供創新研發之優先順序決策參考。同時利用修正式層級程序分析 法與修正式 TRIZ 創新決策步驟，探討新設計型態，透過多面向設計考量，完成相關知 識架構、結構分析驗證與改良創新設計，迅速掌握三維多層支撐結構斷面之設計、佈置，
評估並改善交接結構與支柱之疲勞壽命，完成相關知識架構與創研流程模式以及駛上駛 下船之多層支撐結構滿足強度、挫曲、疲勞與輕量化設計案例，有效縮短分析計算的時 程，使結構設計更臻週詳。
關鍵字：多層結構設計、代理人、AHP、TRIZ、疲勞分析 二.研究背景與目的
隨著電腦處理速度之演進，無論計算或呈現能力皆已蓬勃發展，加上網路科技與知 識工程實務之精進，使得結構設計分析與專家知識之整合，已變得更為實用可行，若能 將以往設計分析成果與經驗，結合工程知識庫，配合修正式AHP 法與應用 TRIZ 特徵群 組與創新決策步驟，研擬一套良好的設計模式，找出可行設計決策之優先順序，將有助 於掌握設計分析工作之效能，精進工程實務創新之推展。
本計畫利用各層次工程知識代理人配合知識盤點與知識編碼、以駛上駛下船之三維 多層支撐結構為例進行解析，持續建立工程知識庫，提供知識搜尋與知識分析，並結合 修正式AHP 法與修正式 TRIZ 分層解析多層結構設計考慮要點，快速進行三維結構之降 伏、挫曲、疲勞與輕量化結構設計之解析評估與應用。