一种候选池局部动态激活下确定性约束求解方法及系统

本发明属于机械智能设计，具体地说是一种候选池局部动态激活下确定性约束求解方法及系统。

背景技术：

1、在机械产品智能设计场景中，用户往往以自然语言形式提交非结构化设计需求，需求信息模糊、约束关系隐蔽，传统方案直接进行零部件匹配求解容易出现需求理解偏差。现有技术大多采用全局零部件候选池进行约束求解，候选集合规模庞大，每次发生约束冲突时需要对全部零部件候选进行重新检索与筛选，产生大量无效计算，系统运算开销高；同时冲突发生后缺乏精准定位机制，无法聚焦冲突对应的零部件功能角色定向补充候选零部件，只能整体刷新候选池，迭代收敛速度慢。另外，常规设计系统缺少规范化的需求澄清机制，不能量化评估待澄清字段的优先级，难以基于字段影响力与信息增益筛选关键待澄清项，容易遗漏关键设计参数或者对低价值字段反复交互，造成人机交互效率低下。部分方案单纯依靠大模型直接生成装配方案，缺少确定性约束求解器做规则化校验，模型输出结果容易出现接口不兼容、参数越界、装配耦合不一致等问题，方案可行性难以保障；而部分约束求解系统又缺少局部动态候选激活能力，面对冲突时处理手段粗放，难以兼顾求解效率与方案输出质量。因此，亟需一种能够实现需求结构化转换、精准需求澄清、候选池局部动态激活以及定向冲突修复的机械设计约束求解方法，降低计算冗余，加快迭代收敛，提升机械智能设计方案生成的可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出了一种候选池局部动态激活下确定性约束求解方法及系统，获取用户非结构化机械设计需求并转换为结构化需求状态；构建待澄清字段候选池，依托类型关系与两步前瞻价值选出待澄清字段并输出澄清问题；对用户应答进行来源记录、类型校验与硬约束预校验，得到完成验证的结构化需求状态；按零部件功能角色生成规模受控的初始候选零部件池，完成候选池局部动态激活；将激活候选零部件输入确定性约束求解器统一校验，循环迭代直至得到可行装配配置或触发终止条件；本发明实现候选池局部更新，减少无效计算，提升机械装配方案生成效率与约束求解可靠性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种候选池局部动态激活下确定性约束求解方法，包括：

4、s1：获取用户输入的非结构化机械设计需求，并转换为包含字段类型、重要度、获取成本、状态标记和约束关联关系的结构化需求状态；

5、s2：依据结构化需求状态构建待澄清字段候选池，利用类型关系和两步前瞻价值从待澄清字段候选池选择待澄清字段，输出澄清问题；

6、s3：接收用户针对澄清问题返回的应答内容，对应答内容执行来源记录、类型校验和硬约束预校验，生成完成验证的结构化需求状态；

7、s4：基于完成验证的结构化需求状态，按照零部件功能角色划分生成规模受控的初始候选零部件池，并调用语言模型输出零部件候选编号，再对零部件候选编号执行白名单校验、功能角色匹配、使用场景适配和重复项剔除，完成候选池局部动态激活；

8、s5：将经过局部动态激活得到的候选零部件输入确定性约束求解器执行统一校验；若校验通过则输出可行装配配置；若校验不通过，则解析确定性约束求解器输出的冲突信息，定位冲突对应的零部件功能角色，仅针对冲突对应的零部件功能角色调用语言模型补充零部件候选；

9、s6：进行循环迭代，直至输出可行装配配置或达到预设候选补充终止条件。

10、具体地，所述s1的具体步骤包括：

11、基于自然语言处理接口获取用户输入的非结构化机械设计需求文本；

12、基于非结构化机械设计需求，调用自然语言处理分词算法获取需求词语序列；

13、基于需求词语序列，利用命名实体识别算法提取实体词，生成初始实体集合；

14、基于初始实体集合，采用规则匹配方法将每个实体词映射至预定义字段类型，生成字段类型标注结果；

15、基于字段类型标注结果，调用层次分析法计算各字段的重要度；

16、基于重要度，结合预先设定的字段采集耗时阈值，采用成本评估函数计算获取成本；

17、基于获取成本，根据成本数值所处的区间范围设定状态标记；所述状态标记包括未处理、待澄清、已验证和已锁定；

18、基于状态标记，利用关联规则挖掘算法分析字段之间的依赖关系，建立约束关联关系，生成结构化需求状态。

19、具体地，所述s2的具体步骤包括：

20、基于所述结构化需求状态，筛选出所述状态标记为未处理或待澄清的字段，构建初始待澄清字段候选池；

21、针对所述初始待澄清字段候选池中的每一个候选字段，遍历计算候选字段在机械设计约束网络中直接约束和间接约束的字段数量，生成第一影响力分值；

22、基于所述字段类型和重要度，从历史设计案例库中检索与候选字段相似的已完成案例，统计相似的已完成案例中对应候选字段的取值分布并计算预期信息熵降低量，生成第二信息增益分值；

23、将所述第一影响力分值与所述第二信息增益分值进行加权求和，计算得到每个候选字段的两步前瞻价值，选取所述两步前瞻价值最大的候选字段作为待澄清字段；

24、根据所述待澄清字段的字段类型及其所述约束关联关系，从预设的澄清问题模板库中匹配对应的问题句式，生成所述澄清问题并输出。

25、具体地，所述s3的具体步骤包括：

26、通过用户交互界面接收用户返回的应答内容，并记录所述应答内容的数据来源类型；

27、基于所述待澄清字段的字段类型，调用对应的类型校验器对所述应答内容执行类型校验；若类型校验不通过，则生成错误提示并请求用户重新输入；若类型校验通过，则基于所述约束关联关系，提取与所述待澄清字段具有直接硬性依赖关系的关联字段及其硬性约束条件，对所述应答内容执行硬约束预校验；若硬约束预校验通过，则将所述应答内容作为已验证取值填入所述结构化需求状态中，并将对应字段的所述状态标记更新为已验证；若硬约束预校验不通过，则生成冲突报告并返回至用户；

28、在所有待澄清字段均通过类型校验和硬约束预校验后，生成所述完成验证的结构化需求状态。

29、具体地，所述基于完成验证的结构化需求状态，按照零部件功能角色划分生成规模受控的初始候选零部件池，包括：

30、解析所述完成验证的结构化需求状态，提取全部已验证字段及其已验证取值；

31、基于预设的机械功能角色分类树，为每个所述已验证字段匹配其所属的零部件功能角色，生成功能角色需求映射表；

32、针对所述功能角色需求映射表中的每一个功能角色，从企业资源计划系统的物料主数据库中检索符合对应功能角色技术参数范围的零部件，形成候选零部件集合；

33、获取预设的候选池规模上限阈值，当任一所述候选零部件集合中的零部件数量超过所述候选池规模上限阈值时，采用基于空间填充设计的最大最小距离采样算法对所述候选零部件集合进行均匀子集抽取，使抽取后的候选零部件集合规模不超过所述候选池规模上限阈值，生成规模受控的初始候选零部件池。

34、具体地，所述调用语言模型输出零部件候选编号，再对零部件候选编号执行白名单校验、功能角色匹配、使用场景适配和重复项剔除，完成候选池局部动态激活，包括：

35、将所述初始候选零部件池中的每个零部件的技术参数封装为提示词序列，调用预训练的语言模型接口，获取所述语言模型输出的对应于每个所述功能角色的零部件候选编号列表；

36、基于预设的白名单，剔除所述零部件候选编号列表中不在所述白名单内的编号，生成第一中间列表；

37、基于所述功能角色需求映射表，保留所述第一中间列表中功能角色与所述已验证字段匹配的编号，生成第二中间列表；

38、基于所述完成验证的结构化需求状态中的工作环境参数，剔除所述第二中间列表中工作环境适配性不达标的编号，生成第三中间列表；

39、对所述第三中间列表进行去重处理，将最终保留的编号作为激活后的局部候选零部件编号集合。

40、具体地，所述将经过局部动态激活得到的候选零部件输入确定性约束求解器执行统一校验，包括：

41、获取所述激活后的局部候选零部件编号集合，基于所述物料主数据库，提取所述激活后的局部候选零部件编号集合中每个编号对应的详细技术参数表；

42、将所述详细技术参数表以及所述完成验证的结构化需求状态中的全部已验证字段和所述约束关联关系，共同编码为确定性约束求解器的输入事实集；

43、启动所述确定性约束求解器；所述确定性约束求解器内部预设有一组校验规则，所述校验规则包括基于区间算术的数值边界校验规则、基于接口标准库的接口类型兼容性校验规则和基于装配连接图的跨零部件耦合一致性校验规则；所述确定性约束求解器基于所述输入事实集，依次执行数值边界校验、接口类型兼容性校验和跨零部件耦合一致性校验，并输出统一的校验结果。

44、具体地，所述若校验通过则输出可行装配配置；若校验不通过，则解析确定性约束求解器输出的冲突信息，定位冲突对应的零部件功能角色，包括：

45、当所述统一的校验结果指示所有所述校验规则均被满足时，判定校验通过；基于所述激活后的局部候选零部件编号集合，从产品数据管理系统中提取每个编号对应的三维模型文件和物料清单文件；将所述三维模型文件、物料清单文件与所述激活后的零部件编号集合进行关联打包，并将所述完成验证的结构化需求状态中的全部已验证字段及所述约束关联关系作为元数据附加至打包文件中，生成可行装配配置，并将所述可行装配配置输出至计算机辅助设计系统；

46、当所述统一的校验结果指示存在未满足的校验规则时，判定校验不通过并获取所述确定性约束求解器输出的冲突信息，所述冲突信息包含冲突类型标识、冲突涉及的零部件编号及违反的约束条件表达式；基于所述冲突涉及的零部件编号，反向查询所述功能角色需求映射表，确定所述冲突涉及的零部件编号对应的零部件功能角色，并将其标记为冲突功能角色。

47、具体地，所述仅针对冲突对应的零部件功能角色调用语言模型补充零部件候选，包括：

48、基于所述冲突类型标识和所述违反的约束条件表达式，生成针对所述冲突功能角色的补充检索关键词；

49、基于所述补充检索关键词，从所述物料主数据库中执行二次检索，获取针对所述冲突功能角色的补充候选零部件集合；

50、将所述补充候选零部件集合中的每个零部件的技术参数封装为新的提示词序列，再次调用所述预训练的语言模型接口，获取所述语言模型输出的补充零部件候选编号列表；

51、将所述补充零部件候选编号列表中的零部件作为新激活的局部候选零部件，替换或增添至所述激活后的局部候选零部件编号集合中，形成更新后的局部候选零部件编号集合。

52、具体地，所述s6的具体步骤包括：

53、将所述更新后的局部候选零部件编号集合作为新的输入，重复执行将经过局部动态激活得到的候选零部件输入确定性约束求解器执行统一校验的步骤；

54、在每次循环迭代开始时更新循环计数器；当所述确定性约束求解器输出校验不通过的结果后，比较所述循环计数器的当前值与预设的最大迭代次数阈值；若所述当前值小于或等于所述最大迭代次数阈值，则继续执行解析确定性约束求解器输出的冲突信息，定位冲突对应的零部件功能角色的步骤；若所述当前值大于所述最大迭代次数阈值，则停止迭代并判定达到候选补充终止条件，生成包含已遍历全部候选零部件及对应冲突原因的诊断报告；若在任一次迭代中所述确定性约束求解器输出校验通过，则立即停止迭代并输出所述可行装配配置。

55、一种候选池局部动态激活下确定性约束求解系统，包括：

56、需求结构化转换模块，用于获取用户输入的非结构化机械设计需求，并输出结构化需求状态；

57、问题生成模块，依据结构化需求状态构建待澄清字段候选池，计算两步前瞻价值，并选取两步前瞻价值最大的候选字段作为待澄清字段，匹配澄清问题模板库生成并输出澄清问题；

58、用户应答验证处理模块，用于接收用户针对澄清问题返回的应答内容并执行校验，在全部待澄清字段验证完成后，输出完成验证的结构化需求状态；

59、候选池局部动态激活模块，解析完成验证的结构化需求状态，构建功能角色需求映射表，生成规模受控的初始候选零部件池；调用语言模型获取零部件候选编号，完成候选池局部动态激活；

60、确定性约束求解校验模块，用于读取激活后的局部候选零部件技术参数，执行统一校验后输出校验结果、可行装配配置或者冲突信息；

61、冲突定位模块，用于解析确定性约束求解器输出的冲突信息，反向定位冲突对应的零部件功能角色，生成补充检索关键词，针对冲突功能角色调用语言模型补充零部件候选，更新局部候选零部件编号集合。

62、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

63、1.本发明提出一种候选池局部动态激活下确定性约束求解方法，通过对用户非结构化自然语言设计需求做实体提取、字段映射，构建带有重要度、获取成本、状态标记与约束关联关系的结构化需求状态；采用两步前瞻价值综合考量字段约束网络影响力与信息增益，优先选择高价值字段生成澄清问题，避免无意义的人机问答；同时对接应答内容完成类型校验和硬约束预校验，提前拦截参数错误与约束冲突，减少零部件匹配阶段因需求输入缺陷带来的求解失败，有效提升需求理解准确度，降低无效交互次数。

64、2.本发明提出一种候选池局部动态激活下确定性约束求解方法，采用候选池局部动态激活结合确定性约束求解的技术路径，降低系统计算开销，提升装配方案迭代求解效率与输出可靠性；本发明生成规模受控的初始零部件候选池，经由语言模型输出候选编号后做多维度过滤校验完成局部候选激活；当约束求解出现冲突时，不再全局刷新全部零部件候选，而是定位冲突对应的零部件功能角色，仅对冲突角色定向补充零部件候选，削减重复检索、校验带来的冗余计算；借助确定性约束求解器完成数值边界、接口兼容、跨零部件装配耦合一致性的规则化校验，弥补纯语言模型生成方案逻辑性不足的缺陷，配合循环迭代机制，在达到终止条件前持续修复装配冲突，既保障装配配置方案的工程可行性，又加快算法收敛速度，可稳定输出附带三维模型、物料清单与元数据的可行装配配置，适配计算机辅助设计系统实际使用场景。