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《华中科技大学》 2012年 博士论文
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产品设计中多领域知识表达、获取及应用研究

向东  
【摘要】:知识是人们在改造世界的实践中积累的认识和经验的总和。作为制造行业的一类重要资源,知识可以用来提高产品的技术与价值,是建立持久竞争力的关键之一。为了增添市场活力,满足市场需求,构筑产品竞争优势,提高设计效率和质量,制造业正在探索以知识为驱动力的新型产品设计模式。该模式是一个以知识为基础,由多个领域的设计团队在需求和资源的约束下,从产品的整体性能出发,综合和权衡各组成要素之间相互关系,改进或创造新产品的协同过程。它除了需要有效的协同设计机制和平台外,更重要的是表达、获取、集成与综合设计中涉及的各种知识。因此,有效地表达与获取知识对于产品设计具有现实意义。知识贯穿于产品设计的全生命周期,具有多领域、多学科、形式多样等特点,需要一个概念化、明确化、形式化的模型来满足产品设计对知识的要求。产品设计中的知识不仅包括显性知识,还包括存在于专家头脑中的隐性知识。在大多设计者眼中,隐性知识比显性知识更能创造价值,是创新的重要源泉,也是产品设计成功与否的关键资源之一,如何有效的挖掘与利用这类知识正成为研究的一个热点。另外,设计过程中、尤其是概念设计阶段,经常会遇到不确定或不完备的知识,这些知识也直接影响着产品设计的质量。针对产品设计对知识的需求,本文研究了知识的表达、知识的可视化、相似度计算、隐性知识获取等内容。具体地,在多领域知识分类的基础上,提出了基于工作分解结构的本体建模方法,给出了知识的本体模型和框架,为知识与设计过程的彼此衔接提供基础;为了快速地、有效地从知识库中找到一类相似知识,本文结合图论方法将知识中的概念、属性与关系映射为图的节点与边,用图形化方法直观地展现知识内容,以提高知识的可理解性,并探讨了基于语义距离与属性的相似度计算方法:认识到专家是隐性知识的重要载体,研讨厅是隐性知识显性化的一个有效平台,本文提出了借助专家模型来表达隐性知识的研究思路,并围绕研讨厅中专家的选择,设计了一个专家推荐引擎,分析与研究了专家推荐的机制、流程和检索算法等,旨在表达与获取产品设计中的隐性知识;尝试性地引入粗糙集理论,研究了不完备知识的粗糙集模型,探讨了知识冗余的分析方法,这对于获取与挖掘产品设计中不完备知识具有一定的参考价值。另外,本文结合国家863项目“多领域知识驱动的复杂产品创新设计方法和技术的研究与开发”,在理论方法研究的基础上设计和实现了一个支持产品设计的原型系统。该系统一定程度上说明了本文研究成果的可行性和有效性,可为产品的创新设计提供方法与技术上的支持。


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