CN106557967A - 一种产品设计知识构建处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及产品设计知识构建处理方法，包括如下步骤：步骤1：建立产品设计知识本体框架模型，表现和管理设计案例中包含的知识信息；步骤2：对收集到的产品设计案例信息进行分解、抽取、组织、分类和重构，构建产品设计知识库；步骤3：实现产品设计知识结构的整体表现；将产品设计的知识点需要按照相应的时间顺序或内在逻辑关系组合，表现设计知识的整体结构，形成可视化设计知识网络；步骤4：构建用户主动控制机制，支持用户对知识源的修改。本发明的有益效果是：该发明利用产品设计案例知识和产品设计知识本体模型，可视化设计知识网络，整体表现产品设计知识结构，增强设计师对产品设计知识的把握。

Description

一种产品设计知识构建处理方法

技术领域

本发明涉及一种处理方法，具体涉及一种产品设计知识构建处理方法。

背景技术

设计师尤其是新手设计师，在为新产品注入创新活力的同时，离不开跨专业共享设计知识、辅助设计决策、理解创新设计方案以及转换个体、组织经验等领域的有力支持。现有的产品设计知识支持研究着力于获取、组织和管理已有的设计知识，为设计师提供有效的设计信息查询。

设计中的隐性知识包括设计师的灵感、经验、技巧等难以用语言表达和描述的隐晦知识，这类知识对设计师是最重要的。设计师需要设计方法、信息和决策上的提示和启发。设计师的知识积累是一个从描述性知识到过程性知识的转化过程，即从知道是什么到知道怎么做。对于设计师而言，目前的设计知识系统有以下不足：1现有设计知识系统中的知识信息多以片段存在，缺乏个体设计经验(隐性知识)。2由于一些设计知识的先决条件或隐含要求没有事先标注，设计师容易引起误解和歧义。3新手设计师不仅要了解设计信息，还要了解他们需要知道那些设计信息。4在设计知识获取过程中，存在大量的无效信息和重复，缺乏设计经验的设计新手有时较难准确辨别设计知识的有效性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种提高设计过程中工作效率的产品设计知识构建处理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

产品设计知识构建处理方法，包括如下步骤：

步骤1：建立产品设计知识本体框架模型，表现和管理设计案例中包含的知识信息；本体具有概念层次结构和对逻辑推理的支持，能够从语义层面解决数据之间的异构性；

步骤2：根据步骤1中的产品设计知识本体框架模型的层次体系，对收集到的产品设计案例信息进行分解、抽取、组织、分类和重构，构建产品设计知识库，用于后续的目录检索和知识重用；知识的导入形式包括用户手动导入和系统自动从互联网上搜索和批量添加产品设计案例知识；

步骤3：实现产品设计知识结构的整体表现；将产品设计的知识点需要按照相应的时间顺序或内在逻辑关系组合，表现设计知识的整体结构，形成可视化设计知识网络；

步骤4：构建用户主动控制机制，支持用户对知识源的修改。

作为优选：所述步骤1具体包括：以分类和不同层次抽象归纳的方法建立产品设计知识本体框架模型；通过定义设计过程中最底层活动，将目标相似、参与者相同的活动归纳为一组，概括其特征，逐层建立产品设计知识的基本框架模型；产品设计知识本体中的类通过属性相互连接，属性明确声明实体之间的语义关系；

作为优选：所述步骤1具体包括：产品设计知识本体框架模型的框架性结构分为5个抽象层次：大类、类、次类、任务和具体活动，逐步从高度抽象向具体层次分等级概括不同类型的设计知识；根据具体应用情况选择适合的抽象粒度，进行分解、聚合、派生映射到具体设计案例。

作为优选：所示步骤3具体包括：

1)构建知识元。知识网络中的知识元，指产品设计知识本体框架中的基本知识单元；知识元被定义为：Unit ontology＝(In,Out)；In为进入知识元条件的概念有限集，Out为知识节点输出目标的概念有限集；知识元由框架结构构成，分层次存放知识类别和相应的属性值；知识元呈树状分布；

2)基于产品设计知识本体模型将案例知识分解，形成不同抽象粒度的知识元；将各知识元按照树状形式组合，对产品设计知识结构的进行整体表现；将知识元的知识内容标识为基本概念、结构、理论多个层次；

3)选择一定层次级别的设计知识，构建可视化的知识网络地图；在知识元之间以及其所包含的知识槽之间添加包括顺序、层级、并列、因果、演化等逻辑关系指示；通过知识元、知识元关联和知识链接，构成产品设计知识网络体系结构。

作为优选：所述步骤4具体包括：

1)自主调控设计知识网络中的知识结构；设计知识网络地图需要根据具体产品类别进行调整，适应多种复杂对象；通过对各个知识元以及知识元指向的操作，改变知识地图所包含的知识内容和结构，体现具体案例的知识结构特征；

2)自主增改设计知识网络地图中的知识内容；通过各知识元的输入知识本体，设计师将新搜集和新产生的设计案例，存储到设计知识元中；用户在使用过程中随时自主的添加、修改设计知识；

3)添加个性化标注；在知识元的知识槽中添加设计师个人的经验、体会，并标记知识元中相关的人力资源。

本发明的有益效果是：该发明利用产品设计案例知识和产品设计知识本体模型，可视化设计知识网络，整体表现产品设计知识结构，增强设计师对产品设计知识的把握。通过整体化、情景化的案例设计知识环境构建，更好的表现设计知识，帮助新手设计师进行设计知识管理和查询。同时，支持设计师根据产品类别差异，自主调节设计知识的分布形式，增强设计知识支持系统的个性化功能，使之符合设计师个体认知习惯，提高创新设计认知效率。

附图说明

图1为产品设计知识本体框架模型的层次细分示意图；

图2为面向产品创新设计知识整体结构的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本实施例的产品设计知识构建处理方法，包括如下步骤：

步骤1：基于已有的大量产品设计案例进行设计知识获取。产品设计知识复杂、知识系统组织零散、规则性知识应用有限，而且设计具有非确定性，包含有大量隐性知识。产品设计案例包含设计问题初始状态、目标状态和求解策略，利用产品设计案例进行设计知识表现有很多优势。从目标(what)、对象(who)、时间(when)、环境(where)、设计问题(problem)和方案(how)六个方面对设计案例进行知识描述，详见表1。

表1设计案例的知识描述

本实施例中，主要采用案例购买、问卷调查、访谈、话语分析、任务分析、系统分析和数据挖掘等方法从外部知识源(企业、设计公司、自由设计师、互联网等)获取和筛选设计知识，包括产品的说明性文本、表格、草图、示意图、图表、关联图、行为导图、影片和产品模型以及用户对相关产品的反馈等。

步骤2：产品设计知识形式松散，需要建立产品设计知识模型进行分析，以便表现和使用设计实践中包含的知识信息。本发明通过建立产品设计知识本体框架模型，表现和管理设计案例中包含的知识信息。本体是某一领域概念化的表达，用于捕捉领域中内在的概念结构。本体的目的不仅是描述特定的资源，还提供领域内基本概念及其关系的宏观理解，蕴含丰富的语义关系和强大的推理功能，能够满足产品设计知识信息载体和记忆机构多样性的要求。同时，由于本体具有良好的概念层次结构和对逻辑推理的支持，能够从语义层面解决数据之间的异构性。

本发明中，以分类和不同层次抽象归纳的方法建立设计知识本体框架。通过定义设计过程中最底层活动，将目标相似、参与者相同的活动归纳为一组，概括其特征，逐层建立设计知识的基本框架模型。本体中的类通过属性相互连接，属性明确声明了实体之间的语义关系。

该发明中产品设计知识本体模型采用具有不同抽象粒度的框架性结构，将该框架体系分为5个抽象层次：大类、类、次类、任务和具体活动，逐步从高度抽象向具体层次分等级概括不同类型的设计知识，如图1所示。该类体系结构具有良好的通用性和适应性，可以根据具体应用情况选择适合的抽象粒度，进行分解、聚合、派生映射到具体设计案例。

步骤3：在web2.0和SQL Server数据库的基础上，开发一个产品创新设计知识管理系统。根据步骤2中的产品设计知识本体框架模型的层次体系，对步骤1收集到的设计知识信息进行分解、抽取和重组，构建产品设计知识库，用于目录检索和知识重用。知识的导入形式包括手动导入(用户添加)和系统自动导入(从互联网上搜索和批量添加产品设计案例知识)。

步骤4：实现产品设计知识结构的整体表现。产品设计师在理解某个设计知识点时，需要了解它在设计知识整体结构中的位置和作用以及与之相关联的知识点，才能体会隐性知识，促进由多种不同性质的知识片段形成系统认知。这要求各产品设计知识点需要按照相应的时间顺序或内在逻辑关系组合，表现设计知识的整体结构，形成可视化设计知识网络。

该发明基于步骤2中的产品设计知识本体框架，进行整体设计知识环境构建，利用可视化地图形式进行设计知识资源导航，建立面向产品创新设计的设计知识网络。主要工作包括：

1)构建产品设计知识元。产品设计知识网络中的知识元，指产品设计知识本体框架中的基本知识单元。知识元被定义为：Unit ontology＝(In,Out)。In为进入知识元条件的概念有限集，Out为知识节点输出目标的概念有限集。知识元由框架结构构成，分层次存放知识类别和相应的属性值。知识元呈树状分布，具有良好的拓展性、直观性和可维护性。

2)基于产品设计知识本体模型将案例知识分解，形成不同抽象粒度的知识元。将各知识元按照树状形式组合，对产品设计知识结构的进行整体表现，如图2所示。为了说明蕴含的知识深度，将知识元的知识内容标识为基本概念、结构、理论多个层次，便于知识重用。

3)选择一定层次级别的设计知识，构建可视化的知识网络地图。在知识元之间以及其所包含的知识槽之间添加包括顺序、层级、并列、因果、演化等逻辑关系指示，便于扩展设计知识链接。通过知识元、知识元关联和知识链接，构成产品设计知识网络体系结构。

利用整体表现设计知识结构和可视化知识网络地图，设计师可以全面掌握产品设计知识全貌和各类细节，有利于构建设计情境，加深对创新设计的理解。通过搜索和操作设计知识网络地图，快速对全局和局部知识体系进行把握，获取多领域设计知识，加快知识吸收和设计创新效率。

少数创新设计案例形成的知识链只是个别设计师的设计经验。只有大量交织在一起的实践案例，并将知识片段按照一定的逻辑关系形成网状连接，才能拓展设计师思维的宽度并增加解决方法的思路，从而产生新奇有效的设计。本发明中，设计知识网络的可视化功能模块主要有：

a)布局控制。树状结构中，传统树、半径树和双曲线树等结构需要相应的布局控制机制，以实现可视化设计知识网络中元素的自动布局。

b)数据控制。实现对知识网络地图的层次化拆分，根据当前用户关注的内容选择性的加载相应的数据。

c)交互控制。提供缩放、抽象、缩略图导航等交互功能，便于理解发现设计过程和结果。

步骤5：构建用户主动控制机制。传统的产品设计知识辅助系统，主要支持用户的查询和检索，较少支持用户对知识源的修改，本发明通过3个方面的改进，加强设计用户对产品设计知识支持系统的自主控制。

1)自主调控产品设计知识网络中的知识结构。产品设计知识网络地图需要根据具体产品类别进行调整，适应多种复杂对象。例如，在传统木制家具产品设计中就不需要有金属工艺、玻璃工艺、镀鉻等知识元。通过对各个知识元以及知识元指向的操作，可以改变知识地图所包含的知识内容和结构，体现具体案例的知识结构特征。在该发明中，可以定义多种知识元操作，如多个知识元的合并、单个知识元的分解、知识元删减和突变。

知识元的合并操作：K表示产品设计知识地图中的所有知识元，Sn和Sm代表需要合并的知识元，Si表示合并后形成的新的知识元，则新的产品设计知识地图中所有知识元的集合K’＝(K-{Sn，Sm})∪{Si}。

知识元的删减操作：K表示产品设计知识地图中的所有知识元，Sn代表需要删减的知识元，则新的产品设计知识地图中所有知识元的集合K’＝K-{Sn}。

知识元的分解操作：K表示产品设计知识地图中的所有知识元，Sn代表需要分解的知识元，Sm和Si表示分解后形成的新的知识元，则新的产品设计知识地图中所有知识元的集合K’＝(K-{Sn})∪{Si，Sm}。

知识元的突变操作：K表示产品设计知识地图中的所有知识元，Sn代表需要突变的知识元，Sm表示突变后形成的新的知识元，则新的产品设计知识地图中所有知识元的集合K’＝(K-{Sn})∪{Sm}。

2)自主增改产品设计知识网络地图中的知识内容。通过各知识元的输入知识本体，设计师可以将新搜集和新产生的设计案例，存储到设计知识元中。用户在使用过程中可以随时自主的添加、修改设计知识，为以后的设计工作做知识储备。

3)添加个性化标注。在知识元的知识槽中添加设计师个人的经验、体会，并标记知识元中相关的人力资源，便于向相关专家咨询、学习。

本发明突破在海量知识数据库中以检索为主的产品设计知识辅助形式。通过更加直观的设计知识界面，清晰了解所查找知识在整个设计知识架构中的分布和位置，加强对设计知识整体环境的把握，并结合可视化的设计知识网络和主动控制机制，更好的促进产品设计知识的管理和使用，形成面向产品设计师的创新设计知识支持。

Claims (5)

1.一种产品设计知识构建处理方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：建立产品设计知识本体框架模型，表现和管理设计案例中包含的知识信息；本体具有概念层次结构和对逻辑推理的支持，能够从语义层面解决数据之间的异构性；

步骤2：根据步骤1中的产品设计知识本体框架模型的层次体系，对收集到的产品设计案例信息进行分解、抽取、组织、分类和重构，构建产品设计知识库，用于后续的目录检索和知识重用；知识的导入形式包括用户手动导入和系统自动从互联网上搜索和批量添加产品设计案例知识；

步骤3：实现产品设计知识结构的整体表现；将产品设计的知识点需要按照相应的时间顺序或内在逻辑关系组合，表现设计知识的整体结构，形成可视化设计知识网络；

步骤4：构建用户主动控制机制，支持用户对知识源的修改。

2.根据权利要求1所述的产品设计知识构建处理方法，其特征在于：所述步骤1具体包括：以分类和不同层次抽象归纳的方法建立产品设计知识本体框架模型；通过定义设计过程中最底层活动，将目标相似、参与者相同的活动归纳为一组，概括其特征，逐层建立产品设计知识的基本框架模型；产品设计知识本体中的类通过属性相互连接，属性明确声明实体之间的语义关系。

3.根据权利要求1所述的产品设计知识构建处理方法，其特征在于：所述步骤1具体包括：产品设计知识本体框架模型的框架性结构分为5个抽象层次：大类、类、次类、任务和具体活动，逐步从高度抽象向具体层次分等级概括不同类型的设计知识；根据具体应用情况选择适合的抽象粒度，进行分解、聚合、派生映射到具体设计案例。

4.根据权利要求1所述的产品设计知识构建处理方法，其特征在于：所示步骤3具体包括：

1)构建知识元。知识网络中的知识元，指产品设计知识本体框架中的基本知识单元；知识元被定义为：Unit ontology＝(In,Out)；In为进入知识元条件的概念有限集，Out为知识节点输出目标的概念有限集；知识元由框架结构构成，分层次存放知识类别和相应的属性值；知识元呈树状分布；

2)基于产品设计知识本体模型将案例知识分解，形成不同抽象粒度的知识元；将各知识元按照树状形式组合，对产品设计知识结构的进行整体表现；将知识元的知识内容标识为基本概念、结构、理论多个层次；

3)选择一定层次级别的设计知识，构建可视化的知识网络地图；在知识元之间以及其所包含的知识槽之间添加包括顺序、层级、并列、因果、演化等逻辑关系指示；通过知识元、知识元关联和知识链接，构成产品设计知识网络体系结构。

5.根据权利要求1所述的产品设计知识构建处理方法，其特征在于：所述步骤4具体包括：

1)自主调控设计知识网络中的知识结构；设计知识网络地图需要根据具体产品类别进行调整，适应多种复杂对象；通过对各个知识元以及知识元指向的操作，改变知识地图所包含的知识内容和结构，体现具体案例的知识结构特征；

2)自主增改设计知识网络地图中的知识内容；通过各知识元的输入知识本体，设计师将新搜集和新产生的设计案例，存储到设计知识元中；用户在使用过程中随时自主添加、修改设计知识；

3)添加个性化标注；在知识元的知识槽中添加设计师个人的经验、体会，并标记知识元中相关的人力资源。