CN108491581B - 一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法和系统，其中，所述方法包括：采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型；以设计理性模型为基础，对设计任务的过程知识进行记录；根据记录结果，采用语义计算检索设计理性模型，得到满足设定相似关系的关联设计理性模型，并输出。本发明为设计提供参考知识，实现了设计过程知识的记录、检索和重用。

Description

一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法和系统

技术领域

本发明属于设计知识重用技术领域，尤其涉及一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法和系统。

背景技术

现代设计理论认为，设计是以知识为基础，以知识获取和运用为核心的创造性活动。设计知识中的对象知识属于显性知识，主要包括设计对象的功能、行为、性能、结构、材料等信息，一般以设计图纸、产品三维模型、设计说明书等形式存在，展现的是设计完成后的结果。设计知识中的过程知识属于隐性知识，主要包括设计意图、设计依据、设计情境、设计决策和权衡等设计信息及其演进过程，是设计过程及相关知识的总和。

获取、组织和应用设计过程知识对提升设计效率和设计质量具有决定性作用。一方面，对设计者自身而言，获取设计过程知识，不仅有助于更好地理清设计思路，而且，当设计找不到合适解而无法进展时，可以帮助设计者快速回溯到导致问题产生的起点，并确定问题产生根源；另一方面，一个设计者解决某个设计问题的设计过程知识对于其他设计者而言，是直接准确地把握该设计者的设计思路的重要依据，可以消除因错误推测设计者的设计意图或无法理解设计者的思路而造成的不必要的误解和沟通困难，从而促进设计交流和设计重用。可见，设计知识重用方法具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法和系统，旨在为设计提供参考知识，实现设计过程知识的记录、检索和重用。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法，包括：

采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型；

以设计理性模型为基础，对设计任务的过程知识进行记录；

根据记录结果，采用语义计算检索设计理性模型，得到满足设定相似关系的关联设计理性模型，并输出。

在上述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法中，

所述七种元素，包括：设计情境、设计意图、设计方案、设计依据、设计决策、设计操作和设计产品；

所述十种关系，包括：分解关系、满足关系、决策关系、依据关系、实现关系、触发关系、迁移关系、融合关系、顺序关系和结束关系。

在上述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法中，还包括：

采用第一特征属性描述设计情境：其中，所述第一特征属性，包括：第一基本特征属性和第一扩展特征属性；

所述第一基本特征属性，包括：设计情境标识、设计情境名称和设计情境描述；

所述第一扩展特征属性，包括：设计者标识、设计者从事当前设计工作时的空间位置、设计者所属单位或组织名称、设计者所属部门、设计者在单位中的职务或职称、设计者在设计过程中可供利用的设计资源、设计者在设计过程中承担的设计任务、设计者的当前设计目标、设计者的能力、设计者的设计倾向、共识度和外部因素。

在上述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法中，还包括：

采用第二特征属性描述设计意图：其中，所述第二特征属性，包括：第二基本特征属性和第二扩展特征属性；

所述第二基本特征属性，包括：设计意图标识、设计意图名称和意图描述；

所述第二扩展特征属性，包括：意图功能、技术指标和约束条件。

在上述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法中，还包括：

采用第三特征属性描述设计方案：其中，所述第三特征属性，包括：第三基本特征属性和第三扩展特征属性；

所述第三基本特征属性，包括：设计方案标识、设计方案名称和方案描述；

所述第三扩展特征属性，包括：方案状态、方案可行性描述和方案类型。

在上述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法中，还包括：

采用第四特征属性描述设计依据：其中，所述第四特征属性，包括：第四基本特征属性和第四扩展特征属性；

所述第四基本特征属性，包括：设计依据标识、设计依据名称和设计依据描述；

所述第四扩展特征属性，包括：依据类型、依据可信度、依据立场、依据权重和依据链接。

在上述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法中，还包括：

采用第五特征属性描述设计决策：其中，所述第五特征属性，包括：第五基本特征属性和第五扩展特征属性；

所述第五基本特征属性，包括：设计决策标识、设计决策名称和设计决策描述；

所述第五扩展特征属性，包括：决策可行性和决策来源。

在上述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法中，还包括：

采用第六特征属性描述设计操作：其中，所述第六特征属性，包括：第六基本特征属性和第六扩展特征属性；

所述第六基本特征属性，包括：设计操作标识、设计操作名称和设计操作描述；

所述第六扩展特征属性，包括：操作类型、操作工具、操作输入和操作输出。

在上述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法中，还包括：

采用第七特征属性描述设计产品：其中，所述第七特征属性，包括：第七基本特征属性和第七扩展特征属性；

所述第七基本特征属性，包括：设计产品标识、设计产品名称和产品描述；

所述第七扩展特征属性，包括产品功能、产品行为和产品结构。

相应的，本发明还公开了一种基于设计理性模型的设计过程知识重用系统，包括：

构建模块，用于采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型；

记录模块，用于基于所述设计理性模型，对设计任务的过程知识进行记录，得到期望产品设计结果；

建立模块，用于建立设计理性模型与期望产品设计结果对应的文档之间的关联关系。

本发明具有以下优点：

本发明采用结构化的记录描述设计过程中产品为什么按照某种方式进行设计，解释设计过程的意图变化、方案选择、产品实现等设计活动的原由和依据。依据设计师当前所需要完成的设计任务和设计情境，通过短文本相似度计算匹配相应的设计理性模型，进而调取出设计过程知识，为设计师探索更多解决方案和设计方案间的分析与决策提供基础、有力的支持设计修改、产品维护和设计重用。

附图说明

图1是本发明实施例中一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法的步骤流程图；

图2是本发明实施例中一种设计过程知识描述框架示意图；

图3是本发明实施例中一种基于语义的设计意图节点相似度计算方法的流程示意图；

图4是本发明实施例中一种基于词典的双向匹配分词算法的流程示意图；

图5是本发明实施例中一种导弹武器系统本体的示意图；

图6是本发明实施例中一种自动打标机设计过程知识的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。

本发明公开了一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法，以设计理性模型为基础记录、组织设计过程知识，通过语义计算检索设计理性模型从数据库中发现设计意图、设计情境相近的设计理性模型，为设计提供参考知识，实现设计过程知识的记录、检索和重用。

参照图1，示出了本发明实施例中一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法的步骤流程图。在本实施例中，所述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法，包括：

步骤101，采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型。

在本实施例中，如图2，所述七种元素，包括：设计情境(design situation)、设计意图(design intent)、设计方案(design scheme)、设计依据(design justification)、设计决策(design decision)、设计操作(design operation)和设计产品(design product)；所述十种关系，包括：分解关系(decomposed-into)、满足关系(achieved-by)、决策关系(decided-by)、依据关系(refer-to)、实现关系(realized-by)、触发关系(initiate)、迁移关系(remove-to)、融合关系(merged-into)、顺序关系(after-of)和结束关系(finish)。

在本发明的一优选实施例中，所述基于设计理性模型的设计过程知识重用方法还可以包括：采用第一特征属性描述设计情境；以及，采用第二特征属性描述设计意图；以及，采用第三特征属性描述设计方案：以及，采用第四特征属性描述设计依据：以及，采用第五特征属性描述设计决策：以及，采用第六特征属性描述设计操作：以及，采用第七特征属性描述设计产品。

优选的，第一特征属性，包括：第一基本特征属性和第一扩展特征属性。其中，第一基本特征属性，包括：设计情境标识、设计情境名称和设计情境描述(Design_TextDescription)；第一扩展特征属性，包括：设计者标识、设计者从事当前设计工作时的空间位置、设计者所属单位或组织名称、设计者所属部门、设计者在单位中的职务或职称、设计者在设计过程中可供利用的设计资源、设计者在设计过程中承担的设计任务、设计者的当前设计目标、设计者的能力、设计者的设计倾向、共识度和外部因素。

优选的，第二特征属性，包括：第二基本特征属性和第二扩展特征属性。其中，第二基本特征属性，包括：设计意图标识、设计意图名称和意图描述(Intent_TextDescription)；第二扩展特征属性，包括：意图功能(Intent_Function)、技术指标(Intent_Goal)和约束条件(Intent_Constraint)。

优选的，第三特征属性，包括：第三基本特征属性和第三扩展特征属性。其中，第三基本特征属性，包括：设计方案标识、设计方案名称和方案描述(Scheme_TextDescription)；第三扩展特征属性，包括：方案状态(Scheme_State)、方案可行性描述(Scheme_Feasibility)和方案类型(Scheme_Type)。

优选的，第四特征属性，包括：第四基本特征属性和第四扩展特征属性。其中，第四基本特征属性，包括：设计依据标识、设计依据名称和设计依据描述(Justification_TextDescription)；第四扩展特征属性，包括：依据类型(Justification_Type)、依据可信度(Justification_Reliability)、依据立场(Justification_Position)、依据权重(Justification_Weight)和依据链接(Justification_Link)。

优选的，第五特征属性，包括：第五基本特征属性和第五扩展特征属性。其中，第五基本特征属性，包括：设计决策标识、设计决策名称和设计决策描述(Decision_TextDescription)；第五扩展特征属性，包括：决策可行性(Decision_Feasibility)和决策来源(Decision_From)。

优选的，第六特征属性，包括：第六基本特征属性和第六扩展特征属性。其中，第六基本特征属性，包括：设计操作标识、设计操作名称和设计操作描述(Operation_TextDescription)；第六扩展特征属性，包括：操作类型(Operation_Type)、操作工具(Operation_Tool)、操作输入(Operation_in)和操作输出(Operation_out)。

优选的，第七特征属性，包括：第七基本特征属性和第七扩展特征属性。其中，第七基本特征属性，包括：设计产品标识、设计产品名称和产品描述(Product_TextDescription)；第七扩展特征属性，包括：产品功能(Product_Function)、产品行为(Product_Behavior)和产品结构(Product_Structure)。

即，七种元素的定义及描述可以如下：

(1)设计情境(design situation)。设计情境元素描述设计行为的外部环境。将设计情境(design situation)定义为Design_Situation类，同时定义了15种属性来描述设计情境。Design_Situation与这些属性之间的关系均由has-类属性表达。其中，ID、Name、TextDescription为基本属性，每个元素除了具有三个基本特征属性外，还有不同的扩展特征属性。Situation_ID属性提供对设计情境实例的唯一标识，不同的设计情境具有不同的ID标识；Situation_Name属性提供对设计情境名称的描述，不同的设计情境可能有相同的名称。Situation_ID属性和Situation_Name属性都是用来对设计情境进行标识的，不过Situation_ID是唯一的，而名称是可以重复的。设计情境元素的扩展特征属性如下：

a)Situation_Designer为设计者标识，本模型采用以设计者为中心的方式描述设计情境，设计者标识也是设计情境表达的中心。一般Situation_Designer为设计者的姓名或工号。

b)Situation_Location为设计者从事此项设计工作时的空间位置。

c)Situation_Organization为设计者所属单位或组织名称。

d)Situation_Department为设计者所在的部门。

e)Situation_Position为设计者在单位中的职务或职称。

f)Situation_Resource为设计者在设计过程中可供利用的设计资源。

g)Situation_Duty为设计者在设计过程中承担的设计任务。

h)Situation_Goal为设计者当前的设计目标。

i)Situation_Skill为设计者所具有的专业知识、业务技能，优势领域等。

j)Situation_Preference为设计者处理设计问题，运用专业知识，完成设计工作的倾向。

k)Situation_Consensus为设计者与业务相关人员或团队内的其他成员对于当前设计工作的共识，是开展当前设计工作的重要前提。

l)Situation_Event为设计过程中发生的影响设计工作的外部因素及其变化。

(2)设计意图(design intent)。设计意图是设计者进行设计活动的目标，是设计工作需要解决的问题，也是设计工作开始的起点。将设计意图(design intent)定义为Design_Intent类，除了具有基础属性Intent_ID、Intent_Name和Intent_TextDescription三个基本特征属性外，还具有三个扩展特征属性即Intent_Function、Intent_Goal和Intent_Constraint。

a)Intent_Function用于描述“期望产品”所能提供的功能。

b)Intent_Goal用于描述“期望产品”的目标，例如“体积尽量小”、“重量尽量轻”、“成本尽量低”等。

c)Intent_Constraint用于描述对于“期望产品”某些参数的约束，通常通过不等式或等式表达。

(3)设计方案(design scheme)。设计方案是设计者针对设计问题依据已有的设计经验和专业知识提出的可能的解决方案。将设计方案(design scheme)定义为Design_Scheme类，除了具有Scheme_ID、Scheme_Name和Scheme_TextDescription三个基本特征属性外，还具有三个扩展特征属性：Scheme_State、Scheme_Feasibility和Scheme_Type。

a)Scheme_State描述设计方案的状态。设计方案是可能的解决方案，它可能通过设计者的评价、权衡等被选为设计决策，也可能被设计者拒绝而终止。所以设计方案共有“接收”，“拒绝”，“待考虑”三种状态。

b)Scheme_Type表示设计方案的类型。设计者提出的设计方案包括思想、方法、原理、机械结构、元器件选型等，不同类型的设计方案详细程度不一样。设计方案会不断分解、融合，逐步细化，设计方案的类型也会逐步从思想、原理等转变为机械机构、元器件型号等。

c)Scheme_Feasibility表达设计者对设计方案可行性的描述。设计方案是由设计者针对设计意图依据自有的专业知识提出的可能的解决方案，但并不能完全保证设计方案是可实现的且完全满足设计意图。可行性越高，表示设计者对设计方案能够实现设计意图的信心越大，反之亦然。设计方案的可行性与支持设计方案的设计依据有关，也与设计方案的类型有关。越详细具体的设计方案，可行性越高。

(4)设计依据(design justification)。设计依据是设计者在设计过程中进行方案提出、决策产生、操作执行等一系列设计活动的原因，是重要的设计知识。主要包括行业中的各种标准，设计者自身的专业知识和经验，原有的设计案例等。设计依据是设计者进行设计活动的基础。将设计决策(design decision)定义为Design_Decision类，除了具有Decision_ID、Decision_Name和Decision_TextDescription三个基本特征属性外，还具有两个扩展特征属性：Decision_Feasibility和Decision_From。

a)Decision_Feasibility表达设计者对设计决策可行性的描述。设计决策是设计者从多种设计方案中选出的最优的设计方案，是设计者方案评价的结果。设计决策的可行性同样表现了设计者对设计决策的信心，且由被选为设计决策的设计方案的可行性决定。

b)Decision_From描述设计决策是从哪些设计方案中选择出来的。

(5)设计决策(design decision)。设计决策是设计者从多个可能的设计方案中根据设计依据分析和比较选出的最终解决方案。设计者基于设计决策实现设计意图。设计决策的产生过程体现了设计者在不同设计方案中权衡取舍的过程，与设计依据具有较强的关联。设计依据(design justification)定义为Design_Justification类，除了具有Justification_ID、Justification_Nameh和Justification_TextDescription三个基本特征属性外，还具有五个扩展特征属性：Justification_Type、Justification_Reliability、Justification_Position、Justification_Weight和Justification_Link。

a)Justification_Type描述设计依据的类型。主要包括五类：固有依据(如自然法则或设计要求)、推导依据(设计过程中计算或推导出的事实)、工业标准、设计经验、参考实例。

b)Justification_Reliability描述设计依据的可信度，它主要基于设计依据的类型和设计者的主观臆断决定。设计依据可信度的高低会影响设计者对设计方案的选择。

c)Justification_Position描述设计依据对设计方案或设计决策的态度，表示设计依据是“支持”还是“反对”设计方案或设计决策，且只有“支持”和“反对”两种情况。

d)Justification_Weight描述设计依据在方案提出、方案选择中的权重。不同的设计依据对设计过程的影响的大小是不一样的，Justification_Weight定量的描述设计依据在设计过程中影响的大小，由设计者主观决定。权重越大的设计依据对设计方案或设计决策支持或反对的力度越大，反之亦然。

e)Justification_Link描述设计依据的来源，允许设计者建立一个外链，建立设计理性模型外部的设计知识与设计过程的关联关系。

(6)设计操作(design operation)。设计操作是连接设计者智力活动与设计产品的纽带，设计者通过一系列的设计操作实现设计决策，产生符合设计意图的设计产品。典型的设计操作包括参数计算、创建三维模型、绘制草图、仿真分析等。将设计操作(designoperation)定义为Design_Operation类，除了具有Operation_ID、Operation_Name和Operation_TextDescription三个基本特征属性外，还具有四个扩展特征属性：Operation_Type、Operation_Tool、Operation_in和Operation_out。

a)Operation_Type描述设计操作的类型。设计操作是实现设计决策确定的设计方案的过程，主要有参数计算、建模、仿真、校核、实验等。设计操作的类型决定了设计工具的类型以及设计操作输入和输出的类型。设计者完成设计决策到设计产品的过程往往不是经过一个设计操作完成的，而是一系列设计操作的有序组合。

b)Operation_Tool描述设计操作所使用的工具，将决定设计的输入与输出。

c)Operation_in和Operation_out分别描述设计操作的输入和输出，即允许设计者用文字描述，也允许设计者建立一个外链指向一个外部文件。

(7)设计产品(design product)。设计产品是设计活动的最终结果，是设计意图的具体体现。设计产品可以是整个设计出产品，也可以是某一产品的零部件或模块。利用设计产品元素可以建立设计意图与产品结构的关联，将最终的产品文档与设计理性模型联系起来。设计产品(design product)定义为Design_Product类，除了具有Product_ID、Product_Name和Product_TextDescription三个基本特征属性外，还具有三个扩展特征属性：Product_Function、Product_Behavior和Product_Structure。本发明借鉴FBS(Function-Behavior-Structure，功能-行为-结构)模型描述设计产品，分别从功能、行为、结构三个方面表达最后的设计结果。

a)Product_Function描述设计产品的功能，包含三个部分：功能描述、设计约束、对应的设计意图。Product_Function即描述了最终设计产品所具有的功能和约束并建立了最终产品与设计意图的联系。

b)Product_Behavior描述设计产品的行为特征，描述最终设计产品的运行方式或者物理现象，是设计决策的最终体现，主要包括三个部分：运行描述、运行约束、对应的设计决策。Product_Behavior不仅描述了最终设计产品的运行方式和运行原理还建立了最终设计产品与设计决策的联系。

c)Product_Structure描述设计产品的结构特征，描述设计产品的各种参数且允许设计者建立外链连接外部文件。Product_Structure主要描述设计产品的最终状态，主要包括几何机构、材料信息、装配信息、约束信息。

在本发明的一优选实施例中，十种关系的定义及描述可以如下：

(1)分解关系(decomposed-into)。分解关系适用于设计意图分解和设计方案分解两种情况。decomposed-into<意图1，意图2>，表示意图2是意图1的子意图。decomposed-into<方案1，方案2>，表示方案2是方案1的子方案。

(2)满足关系(achieved-by)。achieved-by<意图，方案>，表示该方案可以满足设计意图。

(3)迁移关系(remove-to)。迁移关系适用于设计意图迁移和设计方案迁移两种情况。remove-to<意图1，意图2>，表示意图2是意图1的迁移，意图2替代意图1。remove-to<方案1，方案2>，表示方案2是方案1的迁移，方案2替代方案1。

(4)融合关系(merged-into)。融合关系适用于设计意图融合和设计方案融合两种情况。merged-into<意图1，意图2>，表示意图2由意图1与其余意图的融合意图。merged-into<方案1，方案2>，表示方案2是方案1与其余方案的融合方案。。

(5)决策关系(decided-by)。decided-by<方案1，决策1>，表示该方案1是该决策的可选方案之一；

(6)依据关系(refer-to)。依据关系适用于表达依据与方案之间的关系和依据与决策之间的关系。refer-to<依据1,方案1>，表示依据1与方案1之间的关系，refer-to<依据1,决策1>，表示依据1与决策1之间的关系。

(7)实现关系(realized-by)。realized-by<决策1，操作1>，：表示该决策1由该操作1执行、实现.

(8)触发关系(initiate)。触发关系适用于由操作或决策触发新的意图的情况。initiate<决策1，意图1>，表示该决策1触发一个新的设计意图1，initiate<操作1，意图1>，表示该操作1触发一个新的设计意图1。

(9)顺序关系(after-of)。顺序关系用于描述设计操作的先后顺序after-of<操作1，操作2>，表示该操作2在操作1之后开始。

(10)结束关系(finish)。结束关系适用于由操作产生设计产品的情况。finish<操作1，产品1>，表示由操作1设计出产品1。

例如，在本实施例中，元素关系描述如表1和表2所示：

表1，一种元素关系图例示意表

表2，又一种元素关系图例示意表

步骤102，以设计理性模型为基础，对设计任务的过程知识进行记录。

步骤103，根据记录结果，采用语义计算检索设计理性模型，得到满足设定相似关系的关联设计理性模型，并输出。

在本发明的一优选实施例中，设计过程知识描述方法可以如下：

首先，设计者需要创建一个新的项目用以记录该项设计任务的过程知识。在创建项目之后，设计者需要创建至少一个设计者的设计情境元素(如果设计由单个设计者完成则只需创建一个设计情境元素，如果设计者多于一个则需要根据设计团队成员数量创建相应数量的设计情境元素。)构建设计情境后，则需要构建一个设计意图作为设计理性模型的起点，也是设计工作的起点，整个设计工作都是围绕如何实现这个设计意图展开的。在实现这个初始设计意图的过程中，设计者需要分析设计意图，构建相应的子意图节点和decomposed-into、remove-to或merged-into等关系；提出设计方案，构建相应的方案节点(design scheme)、依据节点(design justification)和achieved-by、decomposed-into、remove-to、merged-into或refer-to等关系；然后做出设计决策，构建设计决策(designdecision)节点、设计依据(design justification)节点以及decided-by、refer-to等关系；最后通过设计操作实现设计意图并设计出最终设计产品，构建设计操作(designoperation)节点、设计产品(design product)节点以及realized-by、finish等关系。

步骤一：创建设计情境元素。当设计工作由一位设计者单独完成时只需要创建一个设计情境元素，当设计工作由一个设计团队完成时则需要创建多个设计情境元素，多个设计情境元素组成的联合视图即可以表达一个设计团队开展设计工作的情境了。设计情境元素中的Situation_Resource属性可从设计领域本体中选择合适概念描述。Situation_Duty、Situation_Goal、Situation_Skill、Situation_Preference、Situation_Consensus等属性则允许设计者使用自然语言描述。Situation_Event属性则可以在建模过程中填写。

步骤二：描述设计意图分析过程。描述完设计工作的背景之后，首先需要创建一个设计意图节点描述初始设计意图，作为设计过程知识描述的的根节点。设计意图元素的Intent_TextDescription属性采用自然语言描述。Intent_Function和Intent_Goal属性则可以通过领域本体推荐的概念描述。Intent_Constraint则通常通过等式或不等式描述。在创建初始设计意图节点之后，则开始描述设计意图的分析过程，设计者将初始设计意图不断分解为不同层次的子意图，每一个子意图分别实现初始设计意图的一部分。在设计意图的分解过程中，还伴随着设计意图的迁移和融合，分别通过构建remove-to和merged-into关系描述这一过程。当设计意图被分解为多个相互独立且不必再分的子意图时，设计意图分析过程的描述工作完成。

步骤三：描述设计方案提出、论证与实现。设计者针对每一个子设计意图，依据各种设计知识或经验提出可能的解决方案构建设计方案元素以及支持方案提出的设计依据元素和achieved-by、refer-to关系。设计方案的提出和细化迁移等过程通过decomposed-into、remove-to、merged-into等关系表达。设计方案的Scheme_Type属性可从领域本体中选择概念表达，Scheme_Feasibility则通过设计依据和Scheme_Type属性共同确定，Scheme_State属性在初始时设为“未考虑”随着设计过程的推进修改为“接受”或“拒绝”。设计依据中的Justification_Type属性可从领域本体中选择概念表达，Justification_Reliability属性有设计者在Justification_Type属性的基础上确定，Justification_Weight属性由设计者主观确定或由设计团队共同决定，Justification_Position属性通过“支持”，“反对”两种状态表达其对设计方案或设计决策的态度，Justification_Link属性指向一个外部设计知识文档。设计决策属性是设计方案分析完成后，通过设计者的评价和权衡选出的足够详细且符合设计要求的最优设计方案，设计者依据设计方案进行设计操作完成设计产品。设计决策的Decision_Feasibility属性由被选为设计决策的设计方案的Scheme_Feasibility确定。设计者依据设计方案开展一系列设计操作。设计操作间的顺序关系通过after-of关系表达。

步骤四：描述最终设计产品。设计产品表达最终的设计结果，同时建立起设计理性模型和设计产品文档的关联。设计产品元素Product_Function属性中的功能描述、设计约束可使用领域本体中的概念描述，对应的设计意图则指向该设计产品实现的设计意图即该意图的Intent_ID+Intent_Name.设计产品元素Product_Behavior属性中的运行描述、运行约束可使用领域本体中的概念描述，对应的设计决策则指向该设计产品实现的设计决策即该决策的Decision_ID+Decision_Name。Product_Structure属性则连接外部的产品数字模型，表达设计产品的机构信息，描述设计产品的最终状态。

在本发明的一优选实施例中，可以采用基于语义的设计意图节点相似度计算，计算方式可以如下：

同样的设计意图在不同设计者构建的设计理性模型中可能具有不同的描述。这为设计理性模型的匹配以及设计过程知识的重用工作带来了困难，针对这一问题，本专利提出基于语义的设计意图节点节点相似度计算方法，通过对设计理性模型中设计意图节点描述的语义分析判断其相似度，依据相似度计算结果判断是否需要将其推送给设计者参考。

设计意图节点具有Intent_ID、Intent_Name、Intent_TextDescription、Intent_Function、Intent_Goal和Intent_Constraint六种设计属性，在不同的设计模型中，即使描述相同的设计意图，其Intent_ID、Intent_Name、Intent_TextDescription可能是不同的，但Intent_Function、Intent_Goal、Intent_Constraint三个属性则要求是相同的。Intent_Function、Intent_Goal、Intent_Constraint只描述了设计意图的部分信息，即使Intent_Function、Intent_Goal、Intent_Constraint三个属性相同也无法确定两个设计意图节点是否表达的是相同的设计意图。Intent_TextDescription则是设计者对于设计意图完整全面的描述，但其由设计者通过自然语言描述，需要计算机理解其语义才能判断两个设计意图Intent_TextDescription属性是否相同。所以Intent_Function、Intent_Goal、Intent_Constraint属性的描述相同是对判断设计意图相同的前提条件，Intent_TextDescription属性的语义相似度判断才是设计意图相似度判断的关键。

设计意图节点进行相似度计算的前提是其特征属性，直接通过关键词匹配即可识别各属性的描述是否相同。设计节点的相似度计算的难点集中于对其TextDescription属性的语义判断。TextDescription属性的描述是一段设计者使用自然语言描述的短文本，大多数情况下甚至只是一个简短的句子。本专利首先通过基于词典的分词技术对意图节点的TextDescription属性进行分词处理，将其转化为一个词集，并将词集分为名词词集和动词词集，然后基于领域本体计算两个词集中概念与概念的语义相似度，分别构建名词向量空间和动词向量空间，构建出两个待判断的TextDescription属性的特征向量，通过计算特征向量的余弦值得出两个模型节点的相似度，如图3所示。第一步：通过关键词匹配，进行意图节点特征属性的匹配；第二步：通过基于设计词典的分词技术将通过特征属性匹配的意图节点的TextDescription属性转化为特征词集；第三步：将特征词集中的动词和名词分开，分别构建动词词组和名词词组，通过基于本体的概念相似度计算构建特征词集的特征向量。第四步：通过向量余弦计算特征向量的向量的形似度，进而判断设计意图是否相同，将设计意图相同的设计理性模型推送给设计者，实现设计过程知识的重用。

在本发明的一优选实施例中，由于TextDescription属性是一段设计者用自然语言描述的短文，要对其进行分析首先需要通过分词技术从中提取出关键词。当前的分词技术主要包括：基于词典的机械分词法、人工智能分词法、基于语料的统计分词法、基于语法规则的分词法和基于神经网络的分词法等。本文主要涉及的是产品设计领域，其中歧义处理和新词识别的问题并不显著，因此选用工程化程度较高应用比较广泛的基于词典的机械分词法。由于当前的中文分词器都是针对通用领域的分词应用，没有收录足够的专业领域词汇难以实现对专业领域词汇的正确切分和提取，因此需要构建一个基于设计领域的中文分词器。

为实现针对专业设计领域的准确分词，本文构建了领域术语词典、通用术语词典和屏蔽术语词典。领域术语词典中的术语就是设计领域对象中已经规范好的概念、术语，可以从设计词典、说明书、行业标准、设计手册等领域知识资源中提取。通用术语词典则由日常生活自然语言中的常见词汇构成。构建屏蔽术语词典主要是为了屏蔽明显无意义的词元，消除无意义词元对关键词提取的影响。

考虑到产品设计描述的复杂性，为提高关键词切分的准确率，本文采用结合正向最大匹配法与逆向最大匹配法的双向匹配最大词长分词法。为解决领域术语词典与通用术语词典在分词可能存在的冲突，先利用领域术语词典从TextDescription属性描述中提取领域术语，再对剩下的文本使用通用术语词典提取通用术语，从而优先保证节点TextDescription属性描述中产品设计领域术语的提取。

如图4所示，首先，输入待分词的TextDescription属性描述，应用正向最大词长匹配和逆向最大词长匹配切分字符串，输出分词结果。然后，合并两种分词法输出的分词结果，消除其中的重复词元，得到一个没有重复元素的词集。第三，由于分词结果中可能存在一个词元是另一个词元的子词元，所以需要消除被包含的词元，保留具有最大词长的词元。最后依据词性输出名词词集和动词词集。

例如，以TextDescription属性描述“固体冲压喷气发动机机翼的设计”为例，其分词过程如下：

步骤一：正向最大词长匹配。分词结果为“固体冲压喷气发动机”、“翼”、“设计”。

步骤二：逆向最大词长匹配。分词结果为“固体冲压喷气”、“发动”、“机翼”、“设计”；其中“固体冲压喷气发动机”和“机翼”是领域术语词典中的词，“设计”既是领域术语词典中的词也是通用术语词典中的词，“发动”则是通用术语词典中的词，“的”为屏蔽词典中的词。

步骤三：消除重复词元。分词结果为“固体冲压喷气发动机”、“固体冲压喷气”、“发动”、“机翼”、“翼”、“设计”；消除重复的“设计”。

步骤四：消除被包含词元。分词结果为“固体冲压喷气发动机”、“机翼”、“设计”；“固体冲压喷气发动机”包含了“固体冲压喷气”、“发动”，“机翼”包含了“翼”，故删除“固体冲压喷气”、“发动”和“翼”。

步骤五：输出名词词集合动词词集。名词词集为“固体冲压喷气发动机”、“机翼”,动词词集为“设计”。

在本实施例中，可以采用基于领域本体的概念相似度计算方法，流程如下：相似度被用于描述两个事物之间的相似程度。Dekang Lin从信息论的角度给出了一个统一的、与应用领域无关的、非形式化的相似度概念的定义，如公式(1.1)：

Sim(A,B)＝f(I(common(A,B)),I(description(A,B)))····(1.1)

其中，A、B分别表示本体中的两个概念，common(A,B)表示A和B间的共性，description(A,B)是对A和B的描述，I(d)是描述d包含的信息。在A和B是相同的情况下其相似度为1；如果A和B之间没有共性，它们的相似度为0。总之，相似度一般满足下面三个条件：(1)A和B之间的相似度和它们的共性有关，如果它们之间的共性越大，则它们的相似度也越大；(2)A和B之间的相似度和它们的区别有关，如果它们之间的区别越大，则它们的相似度也就越小；(3)如果A和B是一致的，则它们的相似度达到最大值为1。

在本发明实施例中用相似度来衡量两个概念之间的共性，也就是两个词之间的共性。基于语义的概念相似度计算，主要考虑两个概念的语义，语义越接近则相似度越高，反之则相似度越低。本文用语义距离衡量两个概念的意义接近程度，语义距离基于领域本体计算得出将在下文详细论述。概念相似度与其语义距离关系如下：(1)两个概念语义距离为0时，其相似度为1；(2)两个概念语义距离为正无穷时，其相似度为0；(3)两个概念其语义距离越大，其相似度越小。

随着知识管理技术的发展，为提高知识抽取、知识检索、知识发现等知识处理技术的效率和准确率，概念的语义相似度的研究成为了当前的研究热点之一。概念的相似度计算方法主要有基于路径的相似度计算方法、基于信息量的相似度计算方法、基于特征属性的相似度计算方法以及混合相似度计算方法。基于路径的概念相似度计算方法主要计算两个概念在本体或wordnet中的最短路径得出两个概念的语义距离进而计算其相似度。基于信息量的相似度计算方法主要是通过计算两个概念间的共享信息进而评价两个概念的相似度，共享信息越多则相似度越大反之则越小。基于特征属性的相似度计算方法则认为每个概念都是通过多个特征属性对其进行定义，两个概念具有越多的共同属性则相似度越大。

由于本发明在模型构建时已经建立了领域本体，为基于本体的概念相似度计算提供了便利。因此，本发明提出一种基于本体的综合考虑路径和信息量的概念相似度计算方法。为计算概念间的语义距离需要创建领域本体，如图5所示，相邻概念间连接线的系数即表示两个概念间的语义距离。概念间的语义距离由语料库中两个概念的共享信息量占两个概念信息量和的比例决定。

一般情况下，概念间的相似度是相互的，即概念A与概念B的相似度等于概念B与概念A的相似度。但当概念A与概念B并不处于同一粒度层次时，这种方法并不能很好的反应语义相似度的实际情况。如概念“翼面几何参数”与“后掠角”之间的关系是包含与被包含的关系，包含与被包含关系从语义相似度上来讲应该并不是完全相等的。所以需要引入概念的深度来描述概念在本体中处于的粒度层次。概念A在本体树中的深度dep(A)为概念A到本体根节点的最短路径的边数。概念的深度越大，表示概念描述一个越小的概念，反之则描述一个越大的概念。本文采用基于路径的方法计算两个概念间的语义距离，两个概念间的语义距离为本体中两个概念间最短路径的边数的权值之和。两个概念的语义相似度计算公式如公式(1.2，1.3，1.4)所示。

父概念(F)与子概念(C)之间的相似度与本体中边的权值W(F,C)：

其中，P(F,C)表示本体中概念F与概念C共同包含的概念数量，P(F)表示本体中概念F所包含的概念数量

概念A和概念B之间的语义距离为dis(A,B)：

其中，m表示概念A和概念B之间最短距离的边的数量，W_k表示路径中第k条边的权值。

概念A与概念B的语义相似度gsim(A,B)：

其中，dep(A)和dep(B)本体中概念A的深度和概念B的深度。

当gsim(A,B)＞0时，认定概念A和概念B存在语义相似关系，gsim(A,B)即为概念A和概念B的语义相似度。当概念A的深度与概念B的深度相等时，gsim(A,B)与gsim(B,A)的值相等。当gsim(A,B)≤0时，认定概念A和概念B不存在语义相似关系，概念A和概念B的语义相似度设为0。

以图5中概念“六角翼”和概念“边条翼”为例，“六角翼”的深度值为4，“边条翼”的深度值为4。概念“六角翼”和概念“边条翼”之间的最短路径由四条边组成，其语义距离值为0.7。概念“六角翼”和概念“边条翼”的语义

在本发明的一优选实施例中，可以基于名词空间和动词空间的短文本相似度计算，流程如下：

文本相似度的计算方法主要有向量余弦法、空间距离法和加权平均法。

向量余弦法通过构建特征向量空间和文本的特征向量计算两个文本特征向量的夹角余弦表示文本的相似度，假设两个文本的特征向量分别为：d₁(ω_1,1,ω_1,2,ω_1,3,…ω_1,n)，d₂(ω_2,1,ω_2,2,ω_2,3,…ω_2,n)，则两个向量之间的夹角θ的余弦值即为两个文本的相似度sim(d₁,d₂)，如公式(1.6)：

其中，d₁(ω_1,1,ω_1,2,ω_1,3,…ω_1,n)和d₂(ω_2,1,ω_2,2,ω_2,3,…ω_2,n)分别表示是n维向量；ω_1,k和ω_2,k分别是文本对应于向量空间中的方向的属性值。

空间记录法与向量余弦法相似，也需要构建向量空间和文本的特征向量，不同的是向量余弦法使用两个特征向量的夹角余弦值表示相似度，而空间距离法则通过两个向量的终点的空间距离值度量相似度，如公式(1.7)：

加权平均法则是利用文本特征词集合I₁(ω_1,1,ω_1,2,ω_1,3,…ω_1,m)和I₂(ω_2,1,ω_2,2,ω_2,3,…ω_2,n)，构建特征词相似度矩阵如公式(1.8)：

其中，ω_1iω_2k＝gsim(ω_1i,ω_2k)表示概念ω_1i和ω_2k的语义相似度。对于矩阵I₁₂，通过计算每一行最大值相加求平均得到I₁＝{ω_1,1,ω_1,2,ω_1,3,…ω_1,m}和I₂＝{ω_2,1,ω_2,2,ω_2,3,…ω_2,n}的语义相似度，如公式(1.9)：

本发明实施例选用向量夹角余弦法度量短文本的语义相似度。传统的文本相似度计算中使用词频作为特征值或概念的权值，但对于短文本或者句子而言，一个词出现的次数非常有限，使用词频作为特征值或概念的权值难以客观地反应概念在短文本或句子中的重要程度。在设计过程的描述中，最为核心的词汇主要是名词和动词，而名词又被看为句子的主题词，动词被用来表示设计者对名词的操作，其余词汇相对而言对于设计过程的描述在语义层面上影响并不是很大。因此本文依据分词结果分别构建动词空间和名词空间，分别计算节点TextDescription属性描述的动词集相似度和名词集相似度，然后分别给予动词集相似度和名词集相似度不同的权重值综合计算得出节点TextDescription属性描述的语义相似度。

通过分词算法从两个疑似相同节点的TextDescription属性描述中提取名词集和动词集。节点C的名词集为N_C＝{w_C,1,w_C,2,w_C,3,…w_C,n}，包含n个词元，动词集为V_C＝{h_C,1,h_C,2,h_C,3,…h_C,m}，包含m个词元。节点D的名词集为N_D＝{w_D,1,w_D,2,w_D,3,…w_D,q}，包含q个词元，动词集为V_D＝{h_D,1,h_D,2,h_D,3,…h_D,f}，包含f个词元。

依据节点C和节点D的名词集和动词集分别构建名词向量空间和动词向量空间的基向量集N_base和V_base，如公式(1.10)和(1.11)：

N_base＝N_C∪N_D···(1.10)

V_base＝V_C∪V_D···(1.11)

在构建完名词空间向量模型和动词空间向量模型后，需要构建每个文本的特征向量。在构建文本的特征向量时需要考虑词集中各词元的语义性而不能简单的通过刚性匹配确定特征值。特征向量的确定如公式(1.12)、(1.13)、(1.14)和(1.15)所示：

d_C,N＝(ω_CN,1,ω_CN,2,ω_CN,3,…ω_CN,x)···(1.12)

d_C,V＝(ω_CV,1,ω_CV,2,ω_CV,3,…ω_CV,y)···(1.13)

d_C,N是节点C在名词向量空间中的特征向量，d_C,V是节点C在动词向量空间中的特征向量。ω_CN,k则是特征向量d_C,N在名词向量空间k基向量方向上的值，是C的名词集中所有词元在名词向量空间k基向量方向上投影的最大值。ω_CV,k则是特征向量d_C,V在动词向量空间k基向量方向上的值，是C的名词集中所有词元在动词向量空间k基向量方向上投影的最大值。词元在某个基向量方向的投影值为其与基向量词元的语义相似度。

分别计算名词向量空间和动词向量空间中的两个特征向量的夹角余弦如公式(1.16)、(1.17)所示：

最后，分别赋予名词向量相似度和动词向量相似度一个不同的系数，计算得出短文本的语义相似度，如公式(1.18)所示：

设定相似度阀值μ，当sim(C,D)≥μ时，认定两个短文本在语义上是相同的。

下面以自动打标机的设计知识重用为例进行说明。

设计意图描述为“设计一款存款机构，能够存取纸币，要求尺寸越小越好、造价越低越好，结构简单，对纸币损伤小。”从设计意图描述中抽取的特征词集“存款机构、存取、纸币、尺寸、越小越好、造价、越低越好、结构、简单、损伤小”在本专利中将形容词按照动词处理，生成动词空间“存取、越小越好、越低越好、简单、损伤小”，生成名词空间“存款机构纸币、尺寸、造价、结构”。依据本专利匹配出相应的设计意图节点描述如表3所示。设计理性模型如图6所示：

表3，设计意图示意表

在上述实施例的基础上，本发明还公开了一种基于设计理性模型的设计过程知识重用系统，包括：构建模块，用于采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型；记录模块，用于基于所述设计理性模型，对设计任务的过程知识进行记录，得到期望产品设计结果；建立模块，用于建立设计理性模型与期望产品设计结果对应的文档之间的关联关系。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例部分的说明即可。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种基于设计理性模型的设计过程知识重用方法，其特征在于，包括：

采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型；以设计理性模型为基础记录、组织设计过程知识，通过语义计算检索设计理性模型从数据库中发现设计意图、设计情境相近的设计理性模型，为设计提供参考知识，实现设计过程知识的记录、检索和重用；

即：

采用结构化的记录描述设计过程中产品为什么按照某种方式进行设计，解释设计过程的意图变化、方案选择、产品实现的原由和依据；依据设计师当前所需要完成的设计任务和设计情境，通过短文本相似度计算匹配相应的设计理性模型，进而调取出设计过程知识，为设计师探索更多解决方案和设计方案间的分析与决策提供基础、有力的支持设计修改、产品维护和设计重用；

其中：

所述七种元素，包括：设计情境、设计意图、设计方案、设计依据、设计决策、设计操作和设计产品；其中，设计情境用于描述设计行为的外部环境；设计意图用于描述设计者进行设计活动的目标，是设计工作需要解决的问题，也是设计工作开始的起点；设计方案用于描述设计者针对设计问题依据已有的设计经验和专业知识提出的可能的解决方案；设计依据用于描述设计者在设计过程中进行方案提出、决策产生、操作执行的原因，是重要的设计知识；设计决策用于描述设计者从多个可能的设计方案中根据设计依据分析和比较选出的最终解决方案，设计者基于设计决策实现设计意图，设计决策的产生过程体现了设计者在不同设计方案中权衡取舍的过程；设计操作是连接设计者智力活动与设计产品的纽带，设计者通过一系列的设计操作实现设计决策，产生符合设计意图的设计产品；设计产品是设计活动的最终结果，是设计意图的具体体现，设计产品是整个设计产品，或者是某一产品的零部件或模块，利用设计产品元素建立设计意图与产品结构的关联，将最终的产品文档与设计理性模型联系起来；

所述十种关系，包括：分解关系、满足关系、决策关系、依据关系、实现关系、触发关系、迁移关系、融合关系、顺序关系和结束关系；

采用第一特征属性描述设计情境：其中，所述第一特征属性，包括：第一基本特征属性和第一扩展特征属性；所述第一基本特征属性，包括：设计情境标识、设计情境名称和设计情境描述；所述第一扩展特征属性，包括：设计者标识、设计者从事当前设计工作时的空间位置、设计者所属单位或组织名称、设计者所属部门、设计者在单位中的职务或职称、设计者在设计过程中可供利用的设计资源、设计者在设计过程中承担的设计任务、设计者的当前设计目标、设计者的能力、设计者的设计倾向、共识度和外部因素；

采用第二特征属性描述设计意图：其中，所述第二特征属性，包括：第二基本特征属性和第二扩展特征属性；所述第二基本特征属性，包括：设计意图标识、设计意图名称和意图描述；所述第二扩展特征属性，包括：意图功能、技术指标和约束条件；

采用第三特征属性描述设计方案：其中，所述第三特征属性，包括：第三基本特征属性和第三扩展特征属性；所述第三基本特征属性，包括：设计方案标识、设计方案名称和方案描述；所述第三扩展特征属性，包括：方案状态、方案可行性描述和方案类型；

采用第四特征属性描述设计依据：其中，所述第四特征属性，包括：第四基本特征属性和第四扩展特征属性；所述第四基本特征属性，包括：设计依据标识、设计依据名称和设计依据描述；所述第四扩展特征属性，包括：依据类型、依据可信度、依据立场、依据权重和依据链接；

采用第五特征属性描述设计决策：其中，所述第五特征属性，包括：第五基本特征属性和第五扩展特征属性；所述第五基本特征属性，包括：设计决策标识、设计决策名称和设计决策描述；所述第五扩展特征属性，包括：决策可行性和决策来源；

采用第六特征属性描述设计操作：其中，所述第六特征属性，包括：第六基本特征属性和第六扩展特征属性；所述第六基本特征属性，包括：设计操作标识、设计操作名称和设计操作描述；所述第六扩展特征属性，包括：操作类型、操作工具、操作输入和操作输出；

采用第七特征属性描述设计产品：其中，所述第七特征属性，包括：第七基本特征属性和第七扩展特征属性；所述第七基本特征属性，包括：设计产品标识、设计产品名称和产品描述；所述第七扩展特征属性，包括产品功能、产品行为和产品结构。

2.一种基于设计理性模型的设计过程知识重用系统，其特征在于，包括：

构建模块，用于采用七种元素和十种关系对设计过程知识进行描述，构建设计理性模型；

记录模块，用于基于所述设计理性模型，对设计任务的过程知识进行记录，得到期望产品设计结果；

建立模块，用于建立设计理性模型与期望产品设计结果对应的文档之间的关联关系，以便通过语义计算检索设计理性模型从数据库中发现设计意图、设计情境相近的设计理性模型，为设计提供参考知识，实现设计过程知识的记录、检索和重用；

其中：

所述七种元素，包括：设计情境、设计意图、设计方案、设计依据、设计决策、设计操作和设计产品；其中，设计情境用于描述设计行为的外部环境；设计意图用于描述设计者进行设计活动的目标，是设计工作需要解决的问题，也是设计工作开始的起点；设计方案用于描述设计者针对设计问题依据已有的设计经验和专业知识提出的可能的解决方案；设计依据用于描述设计者在设计过程中进行方案提出、决策产生、操作执行的原因，是重要的设计知识；设计决策用于描述设计者从多个可能的设计方案中根据设计依据分析和比较选出的最终解决方案，设计者基于设计决策实现设计意图，设计决策的产生过程体现了设计者在不同设计方案中权衡取舍的过程；设计操作是连接设计者智力活动与设计产品的纽带，设计者通过一系列的设计操作实现设计决策，产生符合设计意图的设计产品；设计产品是设计活动的最终结果，是设计意图的具体体现，设计产品是整个设计产品，或者是某一产品的零部件或模块，利用设计产品元素建立设计意图与产品结构的关联，将最终的产品文档与设计理性模型联系起来；

所述十种关系，包括：分解关系、满足关系、决策关系、依据关系、实现关系、触发关系、迁移关系、融合关系、顺序关系和结束关系；

采用第一特征属性描述设计情境：其中，所述第一特征属性，包括：第一基本特征属性和第一扩展特征属性；所述第一基本特征属性，包括：设计情境标识、设计情境名称和设计情境描述；所述第一扩展特征属性，包括：设计者标识、设计者从事当前设计工作时的空间位置、设计者所属单位或组织名称、设计者所属部门、设计者在单位中的职务或职称、设计者在设计过程中可供利用的设计资源、设计者在设计过程中承担的设计任务、设计者的当前设计目标、设计者的能力、设计者的设计倾向、共识度和外部因素；

采用第二特征属性描述设计意图：其中，所述第二特征属性，包括：第二基本特征属性和第二扩展特征属性；所述第二基本特征属性，包括：设计意图标识、设计意图名称和意图描述；所述第二扩展特征属性，包括：意图功能、技术指标和约束条件；

采用第三特征属性描述设计方案：其中，所述第三特征属性，包括：第三基本特征属性和第三扩展特征属性；所述第三基本特征属性，包括：设计方案标识、设计方案名称和方案描述；所述第三扩展特征属性，包括：方案状态、方案可行性描述和方案类型；

采用第四特征属性描述设计依据：其中，所述第四特征属性，包括：第四基本特征属性和第四扩展特征属性；所述第四基本特征属性，包括：设计依据标识、设计依据名称和设计依据描述；所述第四扩展特征属性，包括：依据类型、依据可信度、依据立场、依据权重和依据链接；

采用第五特征属性描述设计决策：其中，所述第五特征属性，包括：第五基本特征属性和第五扩展特征属性；所述第五基本特征属性，包括：设计决策标识、设计决策名称和设计决策描述；所述第五扩展特征属性，包括：决策可行性和决策来源；

采用第六特征属性描述设计操作：其中，所述第六特征属性，包括：第六基本特征属性和第六扩展特征属性；所述第六基本特征属性，包括：设计操作标识、设计操作名称和设计操作描述；所述第六扩展特征属性，包括：操作类型、操作工具、操作输入和操作输出；

采用第七特征属性描述设计产品：其中，所述第七特征属性，包括：第七基本特征属性和第七扩展特征属性；所述第七基本特征属性，包括：设计产品标识、设计产品名称和产品描述；所述第七扩展特征属性，包括产品功能、产品行为和产品结构。

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