CN101587486A - 支持产品创新的设计知识的组织与应用方法 - Google Patents

Abstract

一种支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，包括以下步骤：(1)将支持产品创新的设计知识分为原理类知识、综合类知识和领域类知识，所述综合类知识和领域类知识统称为设计事实知识；(2)采用物理特征层表达设计事实知识，创新属性层表达原理类知识，知识语义层表达物理特征层与创新属性层间的关联关系；(3)构建内部语义网络面对原理类知识进行组织；(4)构建外部知识资源网络面对设计事实知识进行组织；(5)建立内部语义网络面与外部知识资源网络面间的联系；(6)构建面向产品创新的设计知识库应用系统，根据设计任务的需要，为产品创新设计提供全新式、跟踪式和改善式三种不同的知识应用模型。

Description

支持产品创新的设计知识的组织与应用方法

技术领域

本发明属于产品开发技术领域，特别涉及产品创新设计过程中对设计知识的组织与应用方法。

背景技术

产品设计过程是一个设计知识从抽象到具体、逐步细化、反复迭代的过程，是设计知识的物化过程。随着各种新技术和新知识的不断涌现，面向产品创新设计的知识具有范围广、学科复杂、形式多样的特点，常存在于各种高维、海量、异构、不完全、半结构化的设计资源中，产品的设计过程越来越成为多学科知识融合的过程。设计知识作为产品创新活动的动力和源泉，对其进行有效的管理和应用已成为顺利开展产品创新设计过程的关键。另外，在产品概念设计的不同阶段对设计知识类型的需求也不一样。在设计需求分析阶段需要设计原理和发明原理知识对产品发展方向给予支持，在产品功能求解阶段则需要实现各种功能原理的科学效应和专利知识，而在具体结构和方案评价阶段，根据具体专业特点则需要不同领域的学科知识和专题知识。一直以来，人们对产品设计知识的组织和应用主要集中在以下两个方面：

(1)对企业现有设计领域知识进行挖掘、保存和重用，以帮助设计人员实现对同类型产品的快速开发。研究成果也多集中在知识的获取、表示和复制上。这类研究虽使产品设计效率得以显著提高，但由于其依赖的都是某领域具体知识，受专业知识和思维惯性的限制，对产品创新的支持层次普遍不高。

(2)以TRIZ为主的创新方法将创新原理知识进行抽象和归纳，通过具有普遍意义的原理解知识在较高层次上实现对新产品创新的支持。这类研究虽极大提高了设计人员的创新思路，但由于其无法提供隐含在隐性原理解知识背后的显性设计经验知识，常常会使产品创新设计的具体过程落空。

此外，基于设计目录的知识组织形式虽具有结构简单，利于关键词搜索技术的优点，但其产生的“词汇孤岛”现象却不利于创造性设计方案的产生。由于专业词汇缺乏足够的知识自我延伸和理解能力，其采用的“以词对类”的知识应用技术实质是“以点对面”的关系，这种不对称的映射关系将极大限制设计人员创新思路的有效扩展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，以促进设计人员创新思维的产生，有效辅助设计人员实现创新过程。

本发明所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，包括以下步骤：

(1)根据设计知识对产品创新概念设计不同阶段的不同作用和不同知识来源，将支持产品创新的设计知识分为原理类知识、综合类知识和领域类知识，所述综合类知识和领域类知识统称为设计事实知识；

(2)采用物理特征层、知识语义层和创新属性层对不同类型的支持产品创新的设计知识进行表达，物理特征层用于表达设计事实知识，创新属性层用于表达原理类知识，知识语义层用于表达物理特征层与创新属性层间的关联关系；

(3)构建内部语义网络面对原理类知识进行组织，内部语义网络面是在对各种原理类知识属性整理的基础上，对其内部逻辑关系进行描述和组织；

(4)构建外部知识资源网络面对设计事实知识进行组织，外部知识资源网络面通过对具有相同创新属性的设计事实知识进行分类，并采用设计目录形式对其进行组合；

(5)基于立体知识地图的知识搜索方法，借助本体概念知识间的层次关系及关联属性建立内部语义网络面与外部知识资源网络面间的联系，所述本体概念知识是以本体语义形式描述的产品创新属性知识；

(6)构建面向产品创新的设计知识库应用系统，根据设计任务的需要，为产品创新设计提供全新式、跟踪式和改善式三种不同的知识应用模型。

上述方法中，步骤(1)所述原理类知识是对设计过程高度抽象的知识，为设计方案的解决提供创新规律，它包含设计原理、创新原理和产品进化原理等；其中设计原理是关于设计过程的理论和方法，包括设计问题表征，构建设计问题空间，需求分析和推理规则等；创新原理是关于产品发明创造的抽象原理知识，包括蕴含在设计方案内部的产品创新过程所采用的各种创新原理属性；产品进化原理是包含在产品自身的产生、发展、成熟和灭亡的内在属性知识。步骤(1)所述综合类知识是指存在于多个学科中的学科原理及其关系的综合知识，它包含科学效应、专利知识和多学科优化知识等，用于为需求功能原理的实现提供各种设计策略；其中科学效应是由某种原因而产生的特定的科学现象；专利知识是各学科发明成果知识的集合；多学科优化知识是利用系统中相互作用的协同机制来设计复杂系统和子系统的方法知识。步骤(1)所述领域类知识是不同领域具体设计事实知识，如机械、电子、化工、生物等领域，包括基本工作原理、机构目录、工程标准、计算公式、设计文档、工艺规划、材料性能和包含用户需求知识、背景知识、设计实例的设计专题知识，为各种设计策略的实施提供具体专业知识。

上述方法中，步骤(2)所述物理特征层为设计事实知识的物理特征，包括文档、图形、动画和视频，通过数学模型、符号公式、符号-语言形式的参数化表达出来，是显性知识表达，可为功能推理、原理解评估等提供依据；步骤(2)所述创新属性层是对支持产品创新设计过程的各种原理类知识属性整理的基础上，对其内部逻辑关系进行描述和组织，原理类知识属性包括功能属性、行为属性和结构属性；步骤(2)所述知识语义层是采用规范化的语义形式描述设计事实知识的物理特征，实现具体知识的抽象化表达和原理类知识的解析。

上述方法中，步骤(3)所述内部语义网络面为纵向层次知识地图和横向网络知识地图构成的立体知识地图，知识地图是一种描述概念及其关联关系的知识导航系统，并提供通向相关知识源的链接工具。它可以协助组织机构发掘其智力资产的价值和使用方法，使组织机构内各种专家技能转化为显性知识并进而内化为组织的知识资源。

上述方法中，步骤(4)所述外部资源网络面采用Agent知识体进行管理，Agent知识体由Agent协调器、Agent通讯、Agent程序和Agent知识源构成，Agent知识体通过对具有相同创新属性的设计事实知识进行分类，采用设计目录形式对设计事实知识进行组合并存于其Agent知识源中。

上述方法中，所述内部语义网络面和外部知识资源网络面的搜索分三个过程实现：一是纵向层次设计原理解知识的搜索，二是横向设计策略关联知识的搜索，三是触发对应Agent知识体获得具体设计事实资源。系统采用可拓关联函数表示两概念知识间的相似程度，将对内外部网络面的设计知识搜索过程转化为本体语义特征间的匹配问题。

上述方法中，步骤(6)所述面向产品创新的设计知识库应用系统为层次结构模型，该模型包括：

(1)用户层：用户层根据不同设计阶段对设计知识的不同需求，为不同阶段设计人员提供不同的创新设计原理和过程推理知识，并为具体设计方案建立相应的项目管理文档；

(2)搜索层：搜索层通过知识地图搜索技术，将与需求相关的设计知识提供给设计人员，搜索对象为基于语义的Web本体知识；

(3)本体层：本体层即内部语义网络面，是纵向层次知识地图和横向网络知识地图构成的立体知识地图，根据语义本体知识的隶属关系和相关性分别建立纵向层次知识地图和横向网络知识地图，通过本体语义形式进行描述；

(4)资源层：资源层即外部知识资源网络面，采用Agent知识体形式封装各种设计事实知识，并建立设计事实知识与本体概念知识之间的链接关系。

上述面向产品创新的设计知识库应用系统的应用流程包括以下步骤：

(1)分析用户的现实需求和潜在需求，根据用户的现实需求和潜在需求明确最终设计任务；

(2)将设计任务分为全新式设计、跟踪式设计和改善式设计三类，对全新式设计进行功能需求分析，对跟踪式设计进行技术需求分析，对改善式设计进行冲突分析，并为不同设计类型提供不同的设计途径；

(3)根据各种设计类型所需的设计知识，对内部语义网络面进行搜索，分别为不同设计类型提供相应适合的设计知识，实现设计知识的迁移、联想、综合及优化，激励设计人员产生新的设计思路；

(4)对各种设计思路进行具体结构设计，形成多种新产品，对各新产品分别进行评估、优化和筛选，确定录用新产品。

本发明的有益效果主要表现在：

1、本发明所述方法根据对面向产品创新设计不同阶段的不同作用和不同知识来源，将设计知识分为原理类知识、综合类知识和领域类知识，分别为用户需求功能的实现原理、原理的实施策略和策略的完成形式提供知识支持。

2、本发明所述方法基于激励产品创新过程的支持，采用物理特征、知识语义和创新属性层形式对设计知识进行表达，实现设计知识的物理特征、规范化语义与抽象化创新属性间的知识描述和解析，采用内部语义网络面实现对原理类知识的组织，采用Agent知识体对设计事实知识的物理特征进行组织，通过内外部语义网络的相关性，实现“以面对面”的设计知识组织和管理。

3、本发明所述方法为设计人员提供全新式设计、跟踪式设计和改善式设计三种知识辅助创新设计方法，针对每类设计的特点和需求分别进行相应的设计流程，并为其提供所需的设计知识类型，通过基于立体知识地图的知识搜索过程，既能激励设计人员创新思维的产生，又能有效辅助创新过程的具体实现。

附图说明

图1是本发明所述方法中面向产品创新的设计知识的分类关系及来源图。

图2是本发明所述方法构建的面向产品创新的设计知识库应用系统的逻辑层次结构图。

图3是本发明所述方法构建的面向产品创新的设计知识库应用系统的运行流程图。

图4是对内部语义网络面和外部知识资源网络面的知识搜索过程图。

图5是外部知识资源网络面所述Agent知识体触发应答过程图。

图6是采用本发明所述方法进行创新设计的一种流程图。

图7是采用本发明所述方法构建的一种内部语义网络面和外部知识资源网络面的示意图。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例对本发明所述方法作进一步说明。

实施例1：支持产品创新的设计知识的组织与应用方法

1、支持产品创新概念设计不同阶段的设计知识包括设计原理、发明原理、专利知识、科学效应、决策支持知识、领域知识、多学科优化知识和专题知识，将它们按原理类知识、综合类知识和领域类知识进行分类，综合类知识和领域类知识统称为设计事实知识，如图1所示。

2、采用物理特征层表达设计事实知识，采用创新属性层表达原理类知识，采用知识语义层表达物理特征层与创新属性层间的关联关系。

3、构建内部语义网络面对原理类知识进行组织，通过整理原理类知识，根据语义本体知识的隶属关系和相关性进行构建，构建过程如下：

首先，根据功能粒度的层次性自上而下构建具有树状层次结构的功能关联关系，可得到纵向(树状)层次知识地图，由于不同功能知识节点保存着实现该功能的设计原理解，则该纵向(树状)层次知识地图也是设计原理解知识地图；然后，将各层功能知识节点通过原理解属性关联到其它具有相同属性的知识节点，并为这些节点提供具体实现该设计原理解的各种设计策略，从而又建立起一张横向(网状)知识地图；横向(网状)知识地图节点根据需要也具有向下层衍生的扩展功能，因而最终建立起一幅纵向层次知识地图和横向(网状)知识地图构成的立体知识地图。内部语义网络面中各个知识节点间的搜索、抽取和推理均通过知识本体间的语义关系加以实现。在内部语义本体模型中，不同层次间的知识本体通过本体子类继承，各子类概念知识本体之间的横向关联关系则通过本体语义实现。内部语义网络面采用统一的功能本体形式加以表达，并借助可扩展标记语言XML语法结构进行描述。基于立体知识地图构建的内部语义网络面描述了实现某种用户需求功能的本体知识，网络节点名可用功能动名词形式表示，动词表示功能实现的操作，如输入、输出、传递、引导等，用V表示，名词表示操作的对象，如气体、液体、声音、电磁、热等，用N表示，它的作用是以概念语义形式为设计人员组织实现某种需求功能的多学科设计原理解及策略知识。

4、构建外部知识资源网络面对设计事实知识进行组织，外部资源网络面采用Agent知识体进行管理，Agent知识体由Agent协调器、Agent通讯、Agent程序和Agent知识源构成，Agent知识体通过对具有相同创新属性的设计事实知识进行分类，采用设计目录形式对其进行组合并存于其Agent知识源中。外部知识资源网络面所述Agent知识体触发应答过程如图5所示，设计者借助立体知识地图的推理过程，先搜索得到所需知识地图叶节点的概念知识，并触发相应的资源Agent知识体。Agent协调器将对该触发请求进行判断，基于自身包含的知识内容调用相应处理程序对该触发请求进行应答。同时将满足某种创新属性的设计事实知识反馈给Agent协调器，最终为设计者提供所需具体的设计资源。

5、基于立体知识地图的知识搜索策略，借助本体概念知识间的层次关系及关联属性建立内外部知识网络面间的联系；

所述内部语义网络面和外部知识资源网络面的搜索分三个过程实现：一是纵向层次设计原理解知识的搜索，二是横向设计策略关联知识的搜索，三是触发对应Agent知识体获得具体设计事实资源。搜索过程见图4，流程如下：

(1)初始化立体知识地图节点，设定可行初值阈Φ₀，定义堆栈表1和堆栈表2；

(2)将纵向层次知识地图首节点U_0，0置于堆栈表1中，计算其与用户需求功能间的可拓关联函数K，并判断K≥Φ₀是否成立，若成立转向下述步骤(5)，否则转向下述步骤(3)；

(3)判断被搜索节点是否存在子节点，若存在则分别置入堆栈表1中，否则搜索过程结束；

(4)依次计算堆栈表1中节点的可拓关联函数K，若满足K≥Φ₀则转向下述步骤(5)，否则转向上述步骤(3)；

(5)将与节点U_i所在横向网络知识地图中的各知识节点置入堆栈表2中，分别计算可拓关联函数K，并依次触发对应Agent知识体，若其中存在满足设计需求的资源知识，则搜索终止，否则转入下述步骤(6)；

(6)重新设定可行阈值条件Φ_i且满足Φ_i≥Φ_i+1，返回节点U_i并转向下述步骤(7)；

(7)判断节点U_i是否存在子节点U_i+1，j，若存在子节点U_i+1，j，则分别置入堆栈表1中并转向上述步骤(4)，否则终止搜索过程。

6、构建面向产品创新的设计知识库应用系统

面向产品创新的设计知识库应用系统如图2所示，包含四个层次：

第一层是用户层，根据不同设计阶段对设计知识的不同需求，为不同阶段设计人员提供不同的创新设计原理和过程推理知识，并为具体设计方案建立相应的项目管理文档。

第二层是搜索层，通过知识地图搜索技术，将与需求相关的设计知识提供给设计人员。搜索对象为基于语义的Web本体知识，既利于知识形式一致，又利于网络协同。

第三层是本体层，所述本体层即内部语义网络面，是纵向层次知识地图和横向网络知识地图构成的立体知识地图。

第四层是资源层，所述资源层即外部知识资源网络面，采用Agent知识体形式封装各种设计事实知识，并建立其与本体概念知识之间的链接关系。

7、面向产品创新的设计知识库应用系统的使用

面向产品创新的设计知识库应用系统的使用方法见图3，包括以下步骤：

步骤A、通过对企业现有产品与竟争对手产品在性能、主要技术参数、竟争力等方面的分析对比，获得产品用户的现实需求。通过对创新技术发展方向进行预测，借助对技术市场中产品性能、利润和专利数分析，挖掘用户潜在需求。汇总两类需求，明确最终设计任务。

步骤B、将设计任务分为全新式、跟踪式和改善式设计三类；对全新式设计进行功能需求分析，对跟踪式设计进行技术需求分析，对改善式设计进行冲突分析，并为不同设计类型提供不同的设计途径。

步骤C、根据各种设计类型所需的设计知识，基于立体知识地图对内外部资源网络进行知识搜索，分别为不同设计类型提供相应适合的设计知识，实现设计知识的迁移、联想、综合及优化，激励设计人员产生新的设计思路。

步骤D、对各种设计思路进行具体结构设计，形成多种富有创意的新产品，通过对设计方案分别进行评估和优化，逐一对新产品的各种候选方案进行筛选，最终确定满足设计要求的最佳新产品。

实施例2：巡航导弹创新设计

按照本发明所述方法，巡航导弹产品创新设计步骤如下：

步骤A、用户需求分析与设计任务确定

巡航导弹作为对敌关键部门机场、政府、通讯设备、电站等实施快速打击的重要武器，存在打击范围小、重创有限和难以控制等缺点。本实施例中，面向产品创新的设计知识库应用系统采用5W2H提问法，通过人机交互获得满足设计约束条件的用户需求。用基本功能基对用户需求进行定义，从而将用户需求规范化为基本功能集合，并以动名词形式加以描述。若以敌方大型电站作为打击目标提出设计任务，设计者可根据系统要求输入相应设计需求及条件，并通过需求分析策略获得具体的需求功能。该应用系统提供了将问题扩大化和缩小化两种方式对设计需求进行表征，从而将产品创新目标划分为整体原理创新或局部改进创新。

步骤B、不同设计任务下的不同设计途径

根据对巡航导弹核心技术系统的进化分析，选择问题扩大化策略，将设计任务定义一种全新式产品系统的创新设计。则系统通过对输入信息的父类提取将设计问题抽象为“破坏系统”，重新整理表征为“破坏电力”并为其设计全过程的实现提供相应设计知识，如图6所示。

步骤C、基于内外部知识网络的知识搜索

本实施例中，内部语义网络面和外部知识资源网络面的结构如图7所示，借助层次树状结构对用户需求功能进行分解，所得的功能分解将对应于内部语义网络面中的纵向(树状)层次知识地图，对需求功能的分解过程即为对知识地图节点的搜索过程，该过程可由三步实现。

1、纵向层次知识地图搜索

根据搜索算法，由上至下搜索整个立体知识地图网络，直到得到满足条件的设计原理解节点。将“破坏电力”功能分解为“提供动力”，“控制轨迹”，“存储弹体”，“打击目标”等子功能，通过对纵向层次知识地图的搜素，可得到多个实现子功能“实施电力打击”的原理解知识节点，如“破坏结构”、“腐蚀设备”、“融化装置”、“阻断电路”等，如图6所示。

2、横向网络知识地图搜索

受设计经验的限制，通用的设计原理解并不能保证设计思路的切实形成。借助本发明所述方法构建的系统，通过以纵向层次知识地图网络节点为中心，对与该节点具有关联关系的横向网络知识地图进行搜索，可得到完成设计原理解的多种具体实现策略。这些策略知识包括了与该语义节点属性相关的各种相关专利、科学效应和多学科优化知识，如语义节点“阻断电路”可关联到的策略知识有：短路效应、电控中断、阻断电阻等，如图6所示。

3、Agent外部资源知识搜索

调用短路效应策略，通过触发相应Agent知识体则可得到多种实现短路的具体实例和途径。如通过增加介质使电路阻断的具体途径中包含了石墨、水、金属、场等多种导电介质(见图6)。其为启发设计人员产生不同切断电路的设计思路提供了具体帮助，如采用石墨则可辅助设计人员产生一种新型石墨巡航导弹的设计思路。

步骤D、结合有关巡航导弹结构设计的专题知识，可快速完成对该创新设计思路的具体实施方案。采用子母弹头结构完成石墨巡航导弹战斗部的具体设计过程。同理，采用其它实现策略则可开发出另外不同类型的巡航导弹系统。通过对这些新产品分别进行评估和优化，逐一对新产品的各种候选方案进行筛选，最终确定最佳新产品。

实施例3：汽车安全气囊创新设计

按照本发明所述方法，汽车安全气囊的产品创新设计步骤如下：

步骤A、用户需求分析与设计任务确定

为了有效地保护侧面碰撞中乘员的安全，有必要开发并安装侧面安全气囊。大多数汽车制造商都把气囊安装在座椅皮里面，这种安装方式的优点是显而易见的，但由此也产生了一个难题：发生侧面碰撞时，气囊必须穿破座椅皮，才能张开而保护乘员的安全；但在平时，要求座椅皮有很好的强度，不易开裂；这是一对没有很好解决的矛盾。

步骤B、不同设计任务下的不同设计途径

根据对技术问题的分析，选择问题缩小化策略，将设计任务定义为一种改善式产品系统的创新设计。利用TRIZ理论对该问题进行分析，发现存在的问题是，气囊可以自由穿出并张开，座椅皮对其没有阻碍，同时又要求座椅皮有很好的强度，不易开裂，这是TRIZ中于典型的物理矛盾冲突。

步骤C、基于内部语义网络面和外部知识资源网络面的知识搜索

将这些冲突作为领域问题，在进化原理知识、发明原理知识、科学效应知识等的支持下，利用TRIZ理论中的冲突矩阵、技术进化路线、发明原理、ARIZ算法等策略和工具，完成领域问题-标准问题-通用解-领域解的映射，获得解决冲突的方法，解决此冲突可用时间分离原理、空间分离原理、整体与部分的分离原理和基于条件的分离原理加以实现。采用空间分离原理，将缝合处的连接由固定的“线”连接改为“扣”连接，如：把缝合处的座椅皮叠合在一起，以“扣合力”加以连接。在正常使用中，这类连接能够提供足够的张力，而在气囊张开时产生的向外的垂直作用力下，叠合在一起的座椅皮又能够迅速脱离约束，不阻碍气囊的张开，从而解决上述冲突。

步骤D、结合有关气囊结构设计的专题知识，可快速完成对该创新设计思路的具体实施方案。通过对该新产品进行评估和优化，逐一对新产品的各种候选方案进行筛选，最终确定最佳新产品。

综上所述，本发明所述支持产品创新的设计知识组织与应用方法面向产品的创新设计过程，针对不同设计阶段设计知识的特点和要求，对利于产品创新的相关原理解、策略等属性类知识进行提取，建立具有针对性的内部语义网络面和外部知识资源网络面，为各种设计原理解及策略的具体实现提供丰富设计素材，结合以面对面的知识搜索技术，实现设计知识的迁移、组合、叠加、联想和综合过程，既能有力激励设计人员创新思维的产生，还能有效辅助创新过程的具体实现。

Claims (9)

1、一种支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)根据设计知识对产品创新概念设计不同阶段的不同作用和不同知识来源，将支持产品创新的设计知识分为原理类知识、综合类知识和领域类知识，所述综合类知识和领域类知识统称为设计事实知识；

(2)采用物理特征层、知识语义层和创新属性层对不同类型的支持产品创新的设计知识进行表达，物理特征层用于表达设计事实知识，创新属性层用于表达原理类知识，知识语义层用于表达物理特征层与创新属性层间的关联关系；

(3)构建内部语义网络面对原理类知识进行组织，内部语义网络面是在对各种原理类知识属性整理的基础上，对其内部逻辑关系进行描述和组织；

(4)构建外部知识资源网络面对设计事实知识进行组织，外部知识资源网络面通过对具有相同创新属性的设计事实知识进行分类，并采用设计目录形式对其进行组合；

(5)基于立体知识地图的知识搜索方法，借助本体概念知识间的层次关系及关联属性建立内部语义网络面与外部知识资源网络面间的联系；

(6)构建面向产品创新的设计知识库应用系统，根据设计任务的需要，为产品创新设计提供全新式、跟踪式和改善式三种不同的知识应用模型。

2、根据权利要求1所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于所述原理类知识是对设计过程高度抽象的知识，为设计方案的解决提供创新规律，所述综合类知识是指存在于多个学科中的学科原理及其关系的综合知识，为需求功能原理的实现提供各种设计策略，所述领域类知识是不同领域的具体设计事实知识，为各种设计策略的实施提供具体专业知识。

3、根据权利要求1或2所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于所述物理特征层为设计事实知识的物理特征，包括文档、图形、动画和视频，用数学模型、符号公式、符号-语言形式的参数化表达出来；创新属性层是对支持产品创新设计过程的各种原理类知识属性整理的基础上，对其内部逻辑关系进行描述和组织，原理类知识属性包括功能属性、行为属性和结构属性；知识语义层是采用规范化的语义形式描述设计事实知识的物理特征，实现设计事实知识的抽象化表达和原理类知识的解析。

4、根据权利要求1或2所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于所述内部语义网络面为纵向层次知识地图和横向网络知识地图构成的立体知识地图，通过整理原理类知识，根据语义本体知识的隶属关系和相关性进行构建；所述外部资源网络面采用Agent知识体进行管理，所述Agent知识体由Agent协调器、Agent通讯、Agent程序和Agent知识源构成，Agent知识体通过对具有相同创新属性的设计事实知识进行分类，采用设计目录形式对设计事实知识进行组合并存于其Agent知识源中。

5、根据权利要求3所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于所述内部语义网络面为纵向层次知识地图和横向网络知识地图构成的立体知识地图，通过整理原理类知识，根据语义本体知识的隶属关系和相关性进行构建；所述外部资源网络面采用Agent知识体进行管理，所述Agent知识体由Agent协调器、Agent通讯、Agent程序和Agent知识源构成，Agent知识体通过对具有相同创新属性的设计事实知识进行分类，采用设计目录形式对设计事实知识进行组合并存于其Agent知识源中。

6、根据权利要求5所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于所述内部语义网络面和外部知识资源网络面的搜索分三个过程实现：一是纵向层次设计原理解知识的搜索，二是横向设计策略关联知识的搜索，三是触发对应Agent知识体获得具体设计事实资源。

7、根据权利要求6所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于所述内部语义网络面和外部知识资源网络面的搜索过程如下：

(1)初始化立体知识地图节点，设定可行初值阈Φ₀，定义堆栈表1和堆栈表2；

(2)将纵向层次知识地图首节点U_0，0置于堆栈表1中，计算其与用户需求功能间的可拓关联函数K，并判断K≥Φ₀是否成立，若成立转向下述步骤(5)，否则转向下述步骤(3)；

(3)判断被搜索节点是否存在子节点，若存在则分别置入堆栈表1中，否则搜索过程结束；

(4)依次计算堆栈表1中节点的可拓关联函数K，若满足K≥Φ₀则转向下述步骤(5)，否则转向上述步骤(3)；

(5)将与节点U_i所在横向网络知识地图中的各知识节点置入堆栈表2中，分别计算可拓关联函数K，并依次触发对应Agent知识体，若其中存在满足设计需求的资源知识，则搜索终止，否则转入下述步骤(6)；

(6)重新设定可行阈值条件Φ_i且满足Φ_i≥Φ_i+1，返回节点U_i并转向下述步骤(7)；

(7)判断节点U_i是否存在子节点U_i+1，j，若存在子节点U_i+1，j，则分别置入堆栈表1中并转向上述步骤(4)，否则终止搜索过程。

8、根据权利要求1或2所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于所述面向产品创新的设计知识库应用系统为层次结构模型，该模型包括：

(1)用户层：用户层根据不同设计阶段对设计知识的不同需求，为不同阶段设计人员提供不同的创新设计原理和过程推理知识，并为具体设计方案建立相应的项目管理文档；

(2)搜索层：搜索层通过知识地图搜索技术，将与需求相关的设计知识提供给设计人员，搜索对象为基于语义的Web本体知识；

(3)本体层：本体层即内部语义网络面，是纵向层次知识地图和横向网络知识地图构成的立体知识地图，根据语义本体知识的隶属关系和相关性分别建立纵向层次知识地图和横向网络知识地图，通过本体语义形式进行描述；

(4)资源层：资源层即外部知识资源网络面，采用Agent知识体形式封装各种设计事实知识，并建立设计事实知识与本体概念知识之间的链接关系。

9、根据权利要求8所述支持产品创新的设计知识的组织与应用方法，其特征在于所述面向产品创新的设计知识库应用系统的应用流程包括以下步骤：

(1)分析用户的现实需求和潜在需求，根据用户的现实需求和潜在需求明确最终设计任务；

(2)将设计任务分为全新式设计、跟踪式设计和改善式设计三类，对全新式设计进行功能需求分析，对跟踪式设计进行技术需求分析，对改善式设计进行冲突分析，并为不同设计类型提供不同的设计途径；

(3)根据各种设计类型所需的设计知识，对内部语义网络面进行搜索，分别为不同设计类型提供相应适合的设计知识，实现设计知识的迁移、联想、综合及优化，激励设计人员产生新的设计思路；

(4)对各种设计思路进行具体结构设计，形成多种新产品，对各新产品分别进行评估、优化和筛选，确定录用新产品。

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