CN112069558A - 基于rfkd的产品创新设计知识推送系统及构建方法 - Google Patents

基于rfkd的产品创新设计知识推送系统及构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于RFKD的产品创新设计知识推送系统及构建方法，该产品创新设计知识推送系统包括与概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋和知识追踪质量屋，映射模块以及知识库。本发明基于RFKD构建的知识推送系统，对传统质量屋进行改进，在设计创新产品的各阶段均构建包含知识特征的知识追踪质量屋，将知识推送与产品创新设计各阶段对应起来，能够实现有针对性的知识推送，从而在产品创新设计各阶段辅助设计者进行设计活动。

Description

基于RFKD的产品创新设计知识推送系统及构建方法
技术领域
本发明属于产品设计技术领域，涉及产品设计中的知识推送，具体涉及基于RFKD(Request Function Knowledge Deployment，需求-功能-知识-展开)的产品创新设计知识推送技术。
背景技术
经济全球化带来了动态多变的市场环境，同时也加剧了全球范围内企业间的竞争。面对全球市场的激烈竞争，企业需要不断提高产品创新设计能力，以提高市场竞争力。创新成为了企业发展的必然选择，知识是产品创新的源泉，以知识为基础的产品竞争是新世纪企业竞争的核心。
随着对产品创新设计的深入研究，知识在产品创新设计过程中发挥着越来越重要的作用。设计知识作为知识资源的一种，存在于各个行业与领域之间，庞大而复杂，设计者如何在产品设计的过程中快速获取所需要的知识是影响创新成败的关键。由于缺乏知识推送的主动性，随着产品设计知识的不断增长以及顾客对产品性能要求的不断提高，传统的获取知识的方法已不能满足现代产品设计的需要。另外，随着互联网时代的来临，产品设计知识在成爆炸式增长，而设计者在进行设计决策时，常常花费大量的时间和精力搜索信息，难以找到一种快速、有效的方法获取所需知识。如何处理知识泛滥并从大量的知识资源中检索有效的知识以辅助产品设计成为产品创新设计知识支持系统迫切需要解决的问题。
申请号为CN201410239135.3的专利申请文件公开了一种多维度产品设计知识推送框架与构建方法，首先根据企业产品设计需求梳理并建立以知识推送为中心的维度特征及维度特征相似关联表；然后根据维度特征相似关联表建立基于多维度特征的混合用户模型；再利用用户的行为数据集对知识进行初步过滤；并利用建立的混合用户模型分别计算出各维度特征的推送结果，最后将各维度特征的推送结果经融合完成推送知识。这种实现方式虽然能够实现基本的知识推送功能，但仍存在以下问题：
(1)知识推送及知识支持技术与产品创新设计过程及设计活动之间的联接不够紧密，不能将知识推送与产品创新设计各个阶段对应起来，从而不能进行有针对地知识推送，不能在产品创新设计各个阶段系统地辅助设计者进行知识追踪与知识调用。
(2)在复杂多变的设计活动中，目前常用的计算机辅助创新软件和知识推送模式过多地强调了知识管理系统和计算机工具本身的作用，忽略了设计者在产品设计活动中的主体作用，从而导致设计者在产品创新设计过程中不能有效获取所需知识以进行设计决策。
(3)知识推送及知识支持技术的研究还处于起步阶段，大量的研究在处于理论探索中，有效的知识推送系统和知识支持工具还比较少。
因此，兼顾设计者在产品设计活动中的主体作用，开发一种新型知识推送系统，将知识推送与产品设计各个阶段对应起来，实现有针对性地知识推送，满足产品创新设计需求，推动产品创新设计发展，具有十分重要的意义！
发明内容
针对目前产品设计中缺乏有效知识推送的技术现状，本发明的目的旨在提供一种基于RFKD的产品创新设计知识推送系统及构建方法，通过分析产品创新设计过程与知识的关系，基于质量-功能-展开(Quality Function Deployment，QFD)的质量屋理论，并对其进行改进，在产品设计各个阶段增加知识特征的映射关系，以确定所需要的设计知识，并推送给设计者，从而实现知识的纽带作用。
本发明提供的基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，其包括与概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋和知识追踪质量屋，映射模块以及知识库；
与概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋为典型质量屋；
(1)概念设计阶段
知识追踪质量屋由该阶段设计追踪质量屋确定的用户需求、工程特征和知识需求对应矩阵三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据工程特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到；
(2)零件配置阶段
知识追踪质量屋由该阶段设计追踪质量屋确定的工程特征、零件特征和知识需求对应矩阵三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据零件特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到；
(3)工艺规划阶段
知识追踪质量屋由该阶段设计追踪质量屋确定的零件特征、工艺特征和知识需求对应矩阵三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据工艺特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到；
(4)生产规划阶段
知识追踪质量屋由该阶段设计追踪质量屋确定的工艺特征、生产特征和知识需求对应矩阵三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据生产特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到。
上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，所述映射模块包括需求-功能映射子模块和功能-知识映射子模块；需求-功能映射子模块，用于根据需求特征从知识库中匹配映射出对应的功能特征；功能-知识映射子模块，用于根据功能特征从知识库中匹配映射出对应的知识特征。
上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，对于映射模块：
概念设计阶段，需求特征为用户请求，功能特征为工程特征；
零件配置阶段，需求特征为工程特征，功能特征为零件特征；
工艺规划阶段，需求特征为零件特征，功能特征为工艺特征；
生产规划阶段，需求特征为工艺特征，功能特征为生产特征。
上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，各阶段设计追踪质量屋的构成：
概念设计阶段的设计追踪质量屋，包括用户需求、相应用户需求重要度矩阵，工程特征，用户需求与工程特征两者对应的关系矩阵，各工程特征对应的工程特征特性权重矩阵，各工程特征之间的相关矩阵，以及竞争评估矩阵；进一步竞争评估矩阵包括技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵，设计追踪质量屋相应设置有技术竞争力指数和市场竞争力指数；工程特征是由映射模块根据用户需求从知识库匹配映射得到；
零件配置阶段的设计追踪质量屋，包括工程特征、相应工程特征重要度矩阵，零件特征，工程特征与零件特征两者对应的关系矩阵，各零件特征对应的零件特征特性权重矩阵，各零件特征之间的相关矩阵，以及竞争评估矩阵；进一步竞争评估矩阵包括技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵，设计追踪质量屋相应设置有技术竞争力指数和市场竞争力指数；零件特征是由映射模块根据概念设计阶段得到的工程特征从知识库匹配映射得到；
工艺规划阶段的设计追踪质量屋，包括零件特征、相应零件特征重要度矩阵，工艺特征，零件特征与工艺特征两者对应的关系矩阵，各工艺特征对应的工艺特征特性权重矩阵，各工艺特征之间的相关矩阵，以及竞争评估矩阵；进一步竞争评估矩阵包括技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵，设计追踪质量屋相应设置有技术竞争力指数和市场竞争力指数；工艺特征是由映射模块根据零件配置阶段得到的零件特征从知识库匹配映射得到；
生产规划阶段的设计追踪质量屋，包括工艺特征、相应工艺特征重要度矩阵，生产特征，工艺特征与生产特征两者对应的关系矩阵，各生产特征对应的生产特征特性权重矩阵，各生产特征之间的相关矩阵，以及竞争评估矩阵；进一步竞争评估矩阵包括技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵，设计追踪质量屋相应设置有技术竞争力指数和市场竞争力指数；生产特征是由映射模块根据工艺规划阶段得到的工艺特征从知识库匹配映射得到。
上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，概念设计阶段，为满足用户需求而采取相应的工程特征所需要的知识就在相应知识追踪质量屋的知识需求对应矩阵中展示了出来；零件配置阶段，为满足工程特征而采取相应的零件特征所需要的知识就在相应知识追踪质量屋的知识需求对应矩阵中展示了出来；工艺规划阶段，为满足零件特征而采取相应的工艺特征所需要的知识就在相应知识追踪质量屋的知识需求对应矩阵中展示了出来；生产规划阶段，为满足工艺特征而采取相应的生产特征所需要的知识就在知识追踪质量屋的知识需求对应矩阵中展示了出来。
上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，所述知识库为包括用于完成设计所需的所有资料，包括用户需求库、工程特征库、零件特征库、工艺特征库、生产特征库和知识特征库，知识特征库可以进一步根据类型进行划分，例如科学效应知识特征库、创新原理知识特征库、结构设计知识特征库、产品标准知识特征库、生产加工知识特征库、装配知识特征库等等。每个库中均包含若干特征及其相应的权重和量值。知识库可以采用本领域已经披露的常规知识库，或者采用本领域已经匹配的常规手段进行搭建。
本发明进一步提供了上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建方法，其包括与概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋和知识追踪质量屋的构建；概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段中各质量屋的构建过程相同，以概念设计阶段为例，设计追踪质量屋和知识追踪质量屋的构建如下：
(1)设计追踪质量屋构建方法，包括以下步骤：
S1依据设计任务确定用户需求；
S2确定工程特征
依据用户需求，通过需求-功能映射子模块获得与用户需求相应的工程特征；
S3构建设计追踪质量屋
以用户需求为左墙，匹配到的工程特征为天花板构建质量屋，然后通过工程特征与用户需求的关联强度进一步完成用户需求重要度矩阵和关系矩阵；再进一步对关系矩阵进行分析，评估市场可行性和技术竞争力，给定作为屋顶的各工程特征之间的相关矩阵、作为右墙的竞争评估矩阵；
(2)知识追踪质量屋构建方法，在构建的设计追踪质量屋基础上进一步构建，具体包括以下步骤：
S4确定知识特征
依据工程特征，通过功能-知识映射子模块获得与工程特征相应的知识特征；
S5构建知识追踪质量屋
以用户需求为左墙，工程特征为天花板构建质量屋，匹配得到的知识特征映射到房间的相应位置，得到知识需求对应矩阵。
上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建方法，步骤S2包括以下分步骤：
(i)将每个用户需求与知识库里工程特征库中工程特征进行匹配。
通过相似度算法，依据用户需求，遍历知识库里的工程特征库，从工程特征库中匹配得到相应的工程特征；
(ii)判定是否所有用户需要都匹配到了工程特征，若是，则进入步骤S3；否则进入步骤(iii)。
(iii)将没有匹配到工程特征的用户需求进行细化，然后返回步骤(i)。
本发明中，默认所有用户需求最终都可以匹配到工程特征。
上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建方法，步骤S3中，工程特征与用户需求之间的关系矩阵是由设计者根据设计经验、市场调研或专家预测等方式进行评价打分得到。本步骤进一步依据不用用户需求的重要程度，设置了用户需求重要度矩阵，用户需求重要度矩阵可以采用本领域已经披露的常规AHP法(层次分析法)来确定用户需求重要度，也可以采用本领域已经披露的其他常规方法来确定用户需求重要度。本步骤进一步将关系矩阵与用户需求重要度矩阵相乘得到工程特征特性权重；竞争评估矩阵包括技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵；进一步分别对技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵进行归一化处理可得到技术竞争力指数和市场竞争力指数。
上述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建方法，步骤S4包括以下分步骤：
(iv)将每个工程特征与知识库里知识特征库中知识特征进行匹配。
通过相似度算法，依据用户需求，遍历知识库里的知识特征库，从知识特征库中匹配得到相应的工程特征；
(v)判定是否所有工程特征都匹配到了知识特征，若是，则进入步骤(vi)；否则进入步骤(vii)。
(vi)判定知识特征是否满足设计者需求，若是，则进入步骤S5；否则进入步骤(vii)；
(vii)将工程特征进行细化，然后返回步骤(iv)；当工程特征无法进一步细化，则进入步骤S5或结束该阶段知识追踪质量屋的构建，然后由设计者主动从知识库检索自己需要的知识。该步骤中，需要细化的工程特征是没有匹配到知识特征的工程特征或者是不满足设计者知识需求的工程特征。
本发明中，步骤(i)中，通过相似度算法，计算用户需求与工程特征的相似度，如果相似度的值大于0.6，表示匹配成功，否则表示匹配不成功；将匹配成功的工程特征筛选出作为与用户需求对应的工程特征；这里可以依据用户需求的物元特征集和工程特征的物元特征集，计算用户需求与工程特征的相似度。步骤(iv)中，通过相似度算法，计算工程特征与知识特征的相似度，如果相似度的值大于0.6，表示匹配成功，否则表示匹配不成功；将匹配成功的知识特征筛选出作为与工程特征对应的知识特征；这里可以依据工程特征的物元特征集和知识特征的物元特征集，计算工程特征与知识特征的相似度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明基于RFKD构建的知识推送系统，对传统质量屋进行改进，在设计创新产品的各阶段均构建包含知识特征的知识追踪质量屋，将知识推送与产品创新设计各阶段对应起来，能够实现有针对性的知识推送，从而在产品创新设计各阶段辅助设计者进行设计活动。
(2)本发明基于RFKD构建的知识推送系统，构建了两套追踪质量屋：设计追踪质量屋和知识追踪质量屋，两套质量屋在产品创新设计各阶段通过对产品设计内容和知识需求不断地反馈和更新，不仅可以使设计者验证其采取的措施的合理性，避免在产品设计中犯错，还可以进一步提高产品创新设计的效率和成功率。
(3)本发明基于RFKD构建的知识推送系统，设计者作为主体，参与产品创新设计各阶段设计追踪质量屋和知识追踪质量屋的构建过程，并依据推送的知识开展设计活动、进行设计决策，从而保证产品性能满足用户需求，从而提升知识推送在产品创新设计过程中的人性化和智能化，进而有助于进一步构建适用于产品创新设计领域的计算机辅助产品创新设计平台。
附图说明
图1为产品创新设计流程示意图。
图2为质量屋结构示意图，其中(a)为典型质量屋，(b)为本发明改进后的质量屋。
图3为本发明产品创新设计各阶段迭代过程示意图。
图4为本发明基于RFKD的产品创新设计知识系统各阶段设计追踪和知识追踪示意图。
图5为本发明基于RFKD的产品创新设计知识系统各阶段知识推送框架示意图。
图6为本发明基于RFKD的产品创新设计知识系统知识推送流程示意图。
图7为复卷机设计过程中用户需求组装与表达示意图。
图8为本发明本发明基于RFKD的产品创新设计知识系统中映射模块工作原理示意图。
图9为复卷机设计过程中概念设计阶段设计追踪质量屋示意图。
图10为复卷机设计过程中概念设计阶段知识追踪质量屋示意图。
具体实施方式
以下将结合附图给出本发明实施例，并通过实施例对本发明的技术方案进行进一步的清楚、完整说明。显然，所述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
实施例
如图1所示，产品设计包括概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生产规划阶段。概念设计阶段，设计者对设计任务进行分析确定用户需求，依据用户需求确定工程特征，即需要哪些工程满足用户需求。。零件配置阶段，设计者依据确定的工程特征确定零件配置，即需要哪些零件来实现上述工程。工艺规划阶段，设计者依据确定的零件特征确定工艺约束事件，并进一步列出工艺参数，即零件如何加工。生产规划阶段，设计者依据确定的工艺参数确定合理的生产控制措施，并实施生产加工。
传统的质量-功能-展开(QFD)质量屋理论能够系统地将用户需求转换为生产操作，通过分析用户需求，并将其依次迭代转换为工程特征、工艺特征、质量与生产计划等技术需求信息。图2(a)给出了产品设计过程中使用的传统质量屋，根据用户需求和工程特征确定用户需求与工程特征相互的关系，再进一步通过可行性评估和技术成本评价确定设计中用到的工程特征。质量-功能-展开作为一种需求转换工具，用于用户需求与产品的工程技术特征之间的关系转换之中，但并未提供实现这些工程特征所需的方法和知识。
本实施例基于QFD模型基本框架，如图3所示，增加了工程特征/零件特征/工艺特征/生产特征与知识特征之间的映射关系，提出需求-功能-知识-展开在概念设计、零件配置、工艺规划、生产规划等阶段对知识的迭代过程。
在产品创新设计过程中，设计者在确定设计任务后，首先需要确定用户需求，根据用户需求确定产品的必须具备的功能；其次，对产品进行零件配置，以确保其满足所需功能；再次，针对具体的零件，制定相应的工艺计划；最后，按照规定的工艺规程进行生产加工，制造出产品。产品创新设计的每个阶段都可以运用质量-功能-知识-展开技术进行具体的实施。基于此，本实施例提供的基于RFKD的产品创新设计知识系统，如图4至图6所示，其包括与概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋和知识追踪质量屋，映射模块以及知识库。
(一)设计追踪质量屋和知识追踪质量屋
产品设计的各个阶段都可以用知识追踪质量屋进行追踪分析，获取用户需求后，设计者便可采取一些工程措施来满足用户的需求，进而确定零件配置方案和零件特征，以保证得到满足用户需求的工程特征。然后，以一定的工艺参数对产品中的关键零部件加以约束，并在这些零部件的加工生产过程中保证其工艺参数。
从图3至图5可以看出产品设计过程中不同阶段之间的关系，使得一个质量屋的“如何做”成为了后继质量屋的“做什么”。在此基础上，对“做什么”进行知识支持，将设计追踪质量屋与知识追踪质量屋进行联合迭代，并对产品设计每个阶段的所需的知识不断追踪下去，再将知识追踪的结果及时反馈，这样便将产品设计各个阶段涉及的知识高效、有序的推送给了设计者，设计者便可在知识库中快速获取所需的知识，最终实现知识支持产品创新设计。通过知识追踪质量屋对产品性能和知识需求进行不断追踪，并在知识需求对应矩阵中列出产品设计各阶段所需的知识特征，指导设计者进行知识调用，从而保证产品性能满足用户要求。以质量-功能-知识-展开为纽带将产品创新设计过程与知识应用联系起来。
1、概念设计阶段
如图4所示，概念设计阶段的设计追踪质量屋为典型质量屋，用于确定满足用户需求的工程特征(例如机械设计中涉及到的材质、传动装置、装配精度、产品标准等)，其包括用户需求(左墙)、竞争评估矩阵(右墙)、工程特征(天花板)、各工程特征之间的相关矩阵(屋顶)、用户需求与工程特征两者对应的关系矩阵(房间)以及各工程特征对应的工程特征特性权重(地板)。
概念设计阶段的知识追踪质量屋，用于确定概念设计阶段所需的知识特征，如图2(b)所示，去除了典型质量屋中的屋顶、右墙和地板，主要由该阶段设计追踪质量屋确定的用户需求(左墙)、工程特征(天花板)和知识需求对应矩阵(房间)三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据工程特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到，具体的匹配映射过程在后面的系统构建方法中具体描述。知识特征的细化跟用户需求、工程特征、工艺特征和生产特征一样，可以采用本领域已经披露的FKBS(功能-原理-行为-结果)分析方法进行细化。
2、零件配置阶段
如图4所示，零件配置阶段的设计追踪质量屋为典型质量屋，主要用于产品详细设计、结构设计以及相关技术要求的确定，同时该阶段对于初步的产品质量保证要求和主要零件的特性指标的确定有着知道意义。该阶段的“用户”是上一阶段所确定的工程特征，因此，该设计追踪质量屋构建的目的是用于输出能够满足工程特征需求的零件特征(例如机械设计中涉及到的导电性、电机功率、震动性能、机架抗压等)。该阶段的设计追踪质量屋其包括工程特征(左墙)、竞争评估矩阵(右墙)、零件特征(天花板)、各零件特征之间的相关矩阵(屋顶)、工程特征与零件特征两者对应的关系矩阵(房间)以及各零件特征对应的零件特征特性权重(地板)。
零件配置阶段的知识追踪质量屋，用于确定零件配置阶段所需的知识特征，主要由该阶段设计追踪质量屋确定的工程特征(左墙)、零件特征(天花板)和知识需求对应矩阵(房间)三部分构成。知识需求对应矩阵是由映射模块根据零件特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到，具体的匹配映射过程在后面的系统构建方法中具体描述。
3、工艺规划阶段
如图4所示，工艺规划阶段的设计追踪质量屋为典型质量屋，主要针对其中的零件特征，制定相应的工艺计划，进行零件的加工工艺详细设计。工艺规划阶段在整个产品设计中起着承前启后的作用，它承接了产品的研发设计和产品的生产加工。该阶段的“用户”是上一阶段所确定的零件特征，因此，该设计追踪质量屋构建的目的是用于输出能够满足零件特征需求的工艺特征或者说工艺参数(例如机械设计中涉及到的同轴度、表面粗糙度、装配精度)。该阶段的设计追踪质量屋其包括零件特征(左墙)、竞争评估矩阵(右墙)、工艺特征(天花板)、各工艺特征之间的相关矩阵(屋顶)、零件工程特征与工艺特征两者对应的关系矩阵(房间)以及各工艺特征对应的工艺特征特性权重(地板)。
工艺规划阶段的知识追踪质量屋，用于确定工艺规划阶段所需的知识特征，主要由该阶段设计追踪质量屋确定的零件特征(左墙)、工艺特征(天花板)和知识需求对应矩阵(房间)三部分构成。知识需求对应矩阵是由映射模块根据工艺特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到，具体的匹配映射过程在后面的系统构建方法中具体描述。
4、生产规划阶段
如图4所示，生产规划阶段的设计追踪质量屋为典型质量屋，主要针对其中的工艺特征，制定相应的生产加工计划，进行零件的加工生产设计(例如机床的选择)。该阶段的“用户”是上一阶段所确定的工艺特征，因此，该设计追踪质量屋构建的目的是确保加工出的零件能够满足所要求的工艺参数(即工艺特征)，例如机械设计中涉及到的表面处理方式、热处理方式、机床选择、工序安排等。该阶段的设计追踪质量屋其包括工艺特征(左墙)、竞争评估矩阵(右墙)、生产特征(天花板)、各生产特征之间的相关矩阵(屋顶)、工艺工程特征与生产特征两者对应的关系矩阵(房间)以及各生产特征对应的特性权重(地板)。
生产规划阶段的知识追踪质量屋，用于确定生产规划阶段所需的知识特征，主要由该阶段设计追踪质量屋确定的工艺特征(左墙)、生产特征(天花板)和知识需求对应矩阵(房间)三部分构成。知识需求对应矩阵是由映射模块根据生产特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到，具体的匹配映射过程在后面的系统构建方法中具体描述。
市场竞争能力评估矩阵和技术竞争能力评估矩阵在各个阶段是相对的，例如概念设计阶段，与各个工程特征对应的技术竞争能力评估矩阵，其在零件配置阶段可以作为市场竞争能力评估矩阵；零件配置阶段，与各个零件特征对应的技术竞争能力评估矩阵，其在工艺规划阶段可以作为市场竞争能力评估矩阵；工艺规划阶段，与各个工艺特征对应的技术竞争能力评估矩阵，其在生产规划阶段可以作为市场竞争能力评估矩阵等。
在知识需求质量屋的构成中，概念设计阶段的关系矩阵表示用户需求与工程特征之间的关联强度，零件配置阶段的关系矩阵表示工程特征与零件特征之间的关联强度，工艺规划阶段的关系矩阵表示零件特征与工艺特征之间的关联强度，生产规划阶段的关系矩阵表示工艺特征与生产特征之间的关联强度。而每个阶段的知识追踪质量屋中知识需求对应矩阵中每一项知识特征都对应着保证这一特征所需的知识，针对关联的知识特征，设计者便可运用与之相对应的知识采取相应的措施来保证。
因此，设计者在构建知识需求对应矩阵的同时，产品设计过程中不同阶段所需的知识特征也在该关系矩阵中显示了出来，这为设计者指明了获取所需知识的方向。设计者只需找到知识需求对应矩阵中的知识特征，便可采用相应的工程措施，进行产品创新设计。这样产品设计过程和知识特征之间便建立了直接的对应关系。另外，在知识追踪的过程中，通过对知识进行不断地反馈，设计者可以根据设计经验以及推送的知识特征验证其采取的工程措施的合理性，避免在产品设计过程中犯错，从而提高了产品创新设计的效率和成功率。
(二)映射模块
上述映射模块包括需求-功能映射子模块和功能-知识映射子模块；需求-功能映射子模块，用于根据需求特征从知识库中匹配映射出对应的功能特征；功能-知识映射子模块，用于根据功能特征从知识库中匹配映射出对应的知识特征。
概念设计阶段，需求特征为用户请求，功能特征为工程特征。
零件配置阶段，需求特征为工程特征，功能特征为零件特征。
工艺规划阶段，需求特征为零件特征，功能特征为工艺特征。
生产规划阶段，需求特征为工艺特征，功能特征为生产特征。
本实施例以概念设计阶段为例，说明映射模块的工作原理。
从图8可以看出，“用户需求-工程特征”映射和“工程特征-知识特征”映射，可以看到，用户需求和设计方案之间是密切相关的，而知识映射就是连接二者的桥梁，在利用本体进行知识分类和知识组织时，应将用户需求、工程特征和知识特征作为树形结构的主干。通过对用户需求、工程特征和知识特征进行细分，得到一系列的子用户需求、子工程特征和子知识特征，并建立它们之间的关联关系，然后得到本体树形结构。基于本体映射的知识推送思路是：在产品创新设计过程中，首先根据用户需求建立需求本体关系库，其次从工程技术特征本体库中寻找与相似的概念，从而输出可满足用户需求的工程技术特征，然后从知识特征本体库中寻找与相似的概念，从而将满足工程技术特征需求的知识推送给设计者。
因此，将设计者所需的知识推送给设计者，其关键在于知识与推送目标的匹配。为了进行正确的知识匹配，需要对用户需求、设计任务以及各个设计活动进行分析，分析其相关的知识特征。建立用户需求、工程特征、设计任务、设计活动和知识特征的数据结构，通过对数据之间的关系进行分析来确定具体的匹配程度，从而推送正确的知识。
例如，假设某一设计中涉及的用户需求、工程特征、设计任务、设计活动和知识特征如表1所示。
表1知识匹配关系表
Figure BDA0002685503790000111
注：①知识描述表示对设计知识的具体描述；②知识适用阶段表示设计知识适用的设计阶段，如概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段等；③知识对象表示设计知识的对象，如传动类知识(如齿轮传动、带传动、螺纹传动等)、控制类知识(如手动控制、自动控制、半自动控制等)、结构类知识(如分散式、集中式)等；④知识类型表示设计知识的类型，如设计原理、设计准则、设计图纸、设计软件等；⑤知识存储表示设计知识的存储形式，包括设计知识的存储方式，如文本、网页或图纸等，以及设计知识的储存位置；⑥知识领域表示设计知识的领域，如总体设计、结构设计等。
为了便于知识匹配，引入可拓理论。根据可拓物元理论，以设计对象、特征和量值组成的有序三元组的形式对设计知识进行表述，通过物元相似度比较的方式实现知识匹配，将海明贴近度及其算法应用到设计领域，经过匹配运算，可将所需知识推送给设计者。设计者也可以对所推送的知识进行评估和反馈，反馈结果有助于知识库的升级与更新以进一步提高知识匹配精度。然后，设计者运用推送的知识实现工程特征，并进行相关的设计活动，最终满足用户需求。
本实施例中，根据可拓物元理论，以设计对象、特征和量值组成的有序三元组的形式对设计知识进行表述，即E＝(DO,c,v)。其中，E表示物元，DO表示设计对象，c表示对象的特征，v表示c的量值。一个设计对象可以有多个特征，以设计对象DO，n个特征c1，c2，…，cN和相应的量值v1，v2，…，vN可构成N维向量，即
Figure BDA0002685503790000121
用来作为描述设计对象DO的n维物元。
根据上述定义，用户需求物元可表示为
Figure BDA0002685503790000122
其中，DR表示用户需求；cR1表示质量需求特征，cR2表示功能需求特征，cR3表示性能需求特征，cR4表示价格需求特征，cR5表示外观需求特征，cR6表示使用寿命需求特征，cR7表示环保需求特征，cR8表示个性化需求特征；vR1，vR2，vR3，vR4，vR5，vR6，vR7，vR8分别表示用户需求物元中各特征所对应的量值。
工程特征物元可表示为
Figure BDA0002685503790000131
其中，DC表示工程特征；cC1表示材料特征，cC2表示控制特征，cC3表示传动特征，cC4表示驱动特征，cC5表示结构特征，cC6表示整体特征，cC7表示安全特征，cC8表示维修特征；vC1，vC2，vC3，vC4，vC5，vC6，vC7，vC8分别表示工程特征物元中各特征所对应的量值。
知识特征物元可表示为
Figure BDA0002685503790000132
其中，DK表示知识特征；cK1表示具体描述特征，cK2表示适用阶段特征，cK3表示适用对象特征，cK4表示类型特征，cK5表示存储形式特征，cK6表示领域特征；vK1，vK2，vK3，vK4，vK5，vK6分别表示知识特征物元中各特征所对应的量值。
另外，各设计对象根据自身的特点，又可以细分为若干子特征指标，可以用子物元的形式来表达。
关于物元的匹配问题，许多专家已进行了大量的研究，并取得了显著的成果。本申请在上述研究的基础上，通过物元相似度比较的方式实现知识匹配，将物元相似度及其算法应用到设计领域。假定现有的设计对象DX的物元特征集为CDX＝{cDX1,cDX2,...,cDXn}，待匹配的设计对象DY的物元特征集为CDY＝{cDY1,cDY2,...,cDYm}，则DX与DY的相似度计算公式为
Figure BDA0002685503790000133
其中，p表示可用于相似度计算的物元特征数量，p的取值小于等于m和n中较小值，即p≤min{m，n},wi表示设计对象DX第i个物元特征的权重，且
Figure BDA0002685503790000134
S(cDXi,cDYi)表示现有设计对象DX与待匹配设计对象DY中第i个物元特征之间的相似性，且S(cDXi,cDYi)∈[0,1]。
本实施例采用下述方法进行相似性计算。以待匹配设计对象Dy第i个物元特征cDYi的若干下一级子物元特征量值构成第i个物元特征cDYi的量值区间[vDYi1,vDYi2]，则对于现有设计对象DX对应物元特征cDXi的量值为vDXi，两者对应物元特征的贴近度计算公式如下：
Figure BDA0002685503790000141
Figure BDA0002685503790000142
利用公式(5)～(7)可以计算出用户需求DR与工程特征DC之间、工程特征DC与知识特征DK之间的相似度。如果相似度的值大于0.6，表示匹配成功，则可以进行知识推送。
用户需求DR可以根据表1分解成多个子需求DRj，只有当所有的子需求DRj都满足了才标志用户需求的满足。用户需求与工程特征的匹配功能可表示为fC(MTR,D,DRj,DRA)→(DRj,DC)，其中fC表示匹配功能，MTR表示待匹配的用户需求文本，D表示设计者，DRj表示子需求，DRA表示用户需求应遵循的公理，(DRj,DC)表示匹配结果，DC表示工程特征。fC(MTR,D,DRj,DRA)→(DRj,DC)表示如果将MTR,D,DRi和DRA等表示参数输入，则(DRj,DC)表示由需求-功能映射子模块输出的匹配结果。同样地，工程特征DC可以根据表1分解成多个子特征DCk，只有当所有的子特征DCk都实现了才标志工程特征的实现。工程特征与知识特征的匹配功能可表示为fK(MTC,D,DCk,DCA)→(DCk,DK)，其中fK表示匹配功能，MTC表示待匹配的工程特征文本，D表示设计者，DCk表示子特征，DCA表示工程特征应遵循的公理，(DCk,DK)表示匹配结果，DK表示知识特征。fK(MTC,D,DCk,DCA)→(DCk,DK)表示如果将MTC,D,DCk和DCA等表示参数输入，则(DCk,DK)表示由功能-知识映射子模块输出的匹配结果。
经过匹配运算，可将所需知识推送给设计者。设计者也可以对所推送的知识进行评估和反馈，反馈结果有助于知识库的升级与更新以进一步提高知识匹配精度。然后，设计者运用推送的知识实现工程特征，并进行相关的设计活动，最终满足用户需求。
(三)知识库
本实施例所涉及的知识库为为包括用于完成设计所需的所有资料，包括用户需求库、工程特征库、零件特征库、工艺特征库、生产特征库和知识特征库，知识特征库可以进一步根据类型进行划分，例如科学效应知识特征库、创新原理知识特征库、结构设计知识特征库、产品标准知识特征库、生产加工知识特征库、装配知识特征库等等。每个库中均包含若干特征及其相应的权重和量值，量值是本领域技术人员根据设计经验给定，权重是指其在所属上一级特征中所占的重要度比例。
基于RFKD的产品创新设计知识推送系统构建方法
基于RFKD的产品创新设计知识推送系统主要是通过概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段构建的设计追踪质量屋和知识追踪质量屋来推送各阶段所需的知识。因此，基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建主要是涉及概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋、知识追踪质量屋、知识-设计质量屋的构建。
本实施例以概念设计阶段为例，对系统的构建方法进行详细解释。概念设计阶段的目的是将用户对产品的功能、性能等需求与该产品所需的工程特征之间建立联系，并对产品的各个工程特征进行评估，以确保设计者所采取的工程特征能满足用户对产品的需求。这个阶段所需质量屋的构建包括设计追踪质量屋、知识追踪质量屋和知识-设计质量屋的构建。
1、设计追踪质量屋构建
设计者根据设计任务首先确定用户需求。再确定用户需求的重要度，并根据用户需求确定满足需求的工程特征，进一步完成关系矩阵。对关系矩阵进行分析，评估市场可行性和技术竞争力，给定竞争评估值并在此基础上确定产品创新设计的方向。
上述设计追踪质量屋构建方法，如图5所示，具体包括以下步骤：
S1依据设计任务确定用户需求
获得用户需求的方式主要有市场调研(例如产品调研、以往产品的售后服务信息调研等)、质量信息、设计经验(例如设计者以往的设计经验、工艺人员的要求等)、专家预测、环境需求等。由于用户的需求表达并不都是规范的，因此在获取用户需求后，要对用户需求进行规范性表达得到用户需求本体(即采用知识库里用户需求库中专业术语进行规范化表达)，并借助KJ法(Affinity Diagram，亲和图法)与用户需求本体相结合的方法将用户需求进行规范表达并分类。
图7给出一种机械产品设计所涉及的需求分布图。从图中可以看出，用户需求可以利用树状结构来分析及细分，得到一系列的子用户需求，并依据用户需求建立需求本体关系库。
S2确定工程特征
本实施例依据用于需求，通过需求-功能映射子模块获得与用户需求相应的工程特征，具体过程如图8所示：
(i)将每个用户需求与知识库里工程特征库中工程特征进行匹配。
本步骤中，依据用户需求的物元特征集和工程特征的物元特征集按照公式(5)～(7)，计算用户需求与工程特征的相似度，如果相似度的值大于0.6，表示匹配成功，否则表示匹配不成功。
这里对于每一个用户需求，其物元特征集包含归属它的若干子用户需求及其相应的量值。由于工程特征是待匹配的，这里对于每一个工程特征，其物元特征集包含归属它的若干子工程特征以及每个子工程特征的量值区间，每个子工程特征的量值区间为由归属它的若干再下一级子工程特征的量值最大值和最小值构成的数值区间。
依据上述相似度计算方法，遍历工程特征库，筛选出与用户需求匹配成功的所有工程特征。
(ii)判定是否所有用户需要都匹配到了工程特征，若是，则进入步骤S4；否则进入步骤(iii)。
(iii)将没有匹配到工程特征的用户需求进行细化，然后返回步骤(i)。
本实施例中，将没有匹配到工程特征的用户需求采用本领域常规的功能-原理-行为-结构(Function-Principle-Behavior-Structure，FPBS)方法来对用户需求进行细化的。
用户需求细化后，返回步骤(i)，重复步骤(i)-(iii)，直至所有用户需求都匹配到相应的工程特征。本实施例中，默认所有用户需求最终都可以匹配到工程特征。
S3构建设计追踪质量屋
以用户需求为左墙，匹配到的工程特征为天花板构建质量屋，然后通过工程特征与用户需求的关联强度，由设计者根据设计经验、市场调研或专家预测等方式进行评价打分，进一步完成用户需求重要度矩阵和关系矩阵；再进一步对关系矩阵进行分析，评估市场可行性和技术竞争力，给定作为屋顶的各工程特征之间的相关矩阵、作为右墙的竞争评估矩阵。本实施例中竞争评估矩阵包括市场竞争能力评估矩阵和技术竞争能力评估矩阵。
本实施例中，用户需求重要度矩阵采用本领域已经披露的常规AHP法(层次分析法)来确定用户需求重要度。工程特征与用户需求之间的关系矩阵是由设计者根据设计经验、市场调研或专家预测等方式进行评价打分得到。本步骤进一步将关系矩阵与用户需求重要度矩阵相乘得到工程特征特性权重；分别对技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵进行归一化处理可得到技术竞争力指数和市场竞争力指数。
复卷机设计过程中按照上述步骤S1-S4确定的设计追踪质量屋如图9所示。以用户需求为左墙，相应设置有用户需求重要度，用户需求匹配到的工程特征为天花板，通过工程特征与用户需求的关联强度，由设计者根据设计经验、市场调研或专家预测等方式进行评价打分(1～10分)，进一步完成关系矩阵；再进一步对关系矩阵进行分析，评估市场可行性和技术竞争力，给定作为屋顶的各工程特征之间的相关矩阵(“+”表示正相关，“-”表示负相关)、作为右墙的竞争评估矩阵(1～5分打分)。本实施例中竞争评估矩阵包括市场竞争能力评估矩阵和技术竞争能力评估矩阵，分别包括当前产品、改进产品、国内竞争对手和国外竞争对手的相关竞争能力分析；市场竞争能力评估矩阵与各个用户需求相对应，技术竞争能力评估矩阵与各个工程特征相对应。进一步将关系矩阵与用户需求重要度矩阵相乘得到工程特征特性权重；分别对技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵进行归一化处理可得到技术竞争力指数和市场竞争力指数。
2、知识追踪质量屋
知识追踪质量屋是在构建的设计追踪质量屋基础上进一步构建的，具体包括以下步骤：
S4确定知识特征
本实施例依据工程特征，通过功能-知识映射子模块获得与工程特征相应的知识特征，具体过程如图8所示：
(iv)将每个工程特征与知识库里知识特征库中知识特征进行匹配。
本步骤中，依据工程特征的物元特征集和知识特征的物元特征集按照公式(5)～(7)，计算工程特征与知识特征的相似度，如果相似度的值大于0.6，表示匹配成功，否则表示匹配不成功。
这里对于每一个工程特征，其物元特征集包含归属它的若干子工程特征及其相应的量值。由于知识特征是待匹配的，这里对于每一个知识特征，其物元特征集包含归属它的若干子知识特征以及每个子知识特征的量值区间，每个子知识特征的量值区间为由归属它的若干再下一级子知识特征的量值最大值和最小值构成的数值区间。
依据上述相似度计算方法，遍历知识特征库，筛选出与工程特征匹配成功的所有知识特征。
(v)判定是否所有工程特征都匹配到了知识特征，若是，则进入步骤(vi)；否则进入步骤(vii)。
(vi)判定知识特征是否满足设计者需求，若是，则进入步骤S5；否则进入步骤(vii)；
(vii)将工程特征进行细化，然后返回步骤(iv)；当工程特征无法进一步细化，则进入步骤S5或结束该阶段知识追踪质量屋的构建，然后由设计者主动从知识库检索自己需要的知识。该步骤中，需要细化的工程特征是没有匹配到知识特征的工程特征或者是不满足设计者知识需求的工程特征。
本实施例中，将没有匹配到知识特征的工程特征采用本领域常规的功能-原理-行为-结构(Function-Principle-Behavior-Structure，FPBS)方法来对工程特征进行细化的。
工程特征细化后，返回步骤(iv)，重复步骤(iv)-(vii)，直至所有工程特征都匹配到相应的知识特征或者工程特征无法再细化。
S5构建知识追踪质量屋
以用户需求为左墙，工程特征为天花板构建质量屋，匹配得到的知识特征映射到房间的相应位置，得到知识需求对应矩阵。
因此，设计者在构建知识追踪质量屋的同时，产品设计过程中所需的知识特征也在知识需求对应矩阵中显示了出来，为设计者指明了获取所需知识的方向。
复卷机设计过程中按照上述步骤S4-S5确定的知识追踪质量屋如图10所示。
零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段对应的设计追踪质量屋和知识追踪质量屋同样可以采用以上相同的方式来确定。
零件配置阶段，依据概念设计阶段确定的工程特征确定满足工程特征的零件配置方案(即零件特征)及相应知识特征。首先依据确定的工程特征通过工程特征-零件特征映射子模块匹配得到相应的零件特征，然后依据工程特征和零件特征构建设计追踪质量屋，完成关系矩阵。再对质量屋进行分析、评估，找出关键的工程特征以及实现这些关键特征所需要的零件特征，如果评估的结果不合理，要对零件配置方案重新确定，直到确定最后的零件配置方案，并在此基础上确定这些零件特征对应的知识特征，构建知识追踪质量屋，提供零件配置阶段所需的知识特征。
工艺规划阶段，依据零件配置阶段确定的零件特征确定满足零件特征的工艺约束事件(即工艺特征)及相应知识特征。首先依据确定的零件特征通过零件特征-工艺特征映射子模块匹配得到相应的工艺特征(即工艺参数)，然后依据零件特征和工艺特征构建设计追踪质量屋，完成关系矩阵。再对质量屋进行分析、评估，找出关键的零件特征以及实现这些关键特征所需要的工艺特征，如果评估的结果不合理，要对工艺特征重新确定，以确保输出的工艺特征能够满足零件特征的要求。并在此基础上确定这些工艺特征对应的知识特征，构建知识追踪质量屋，提供工艺规划阶段所需的知识特征。
生产规划阶段，依据工艺规划阶段确定的工艺特征，确定满足工艺特征的生产特征及相应知识特征。首先依据确定的工艺特征通过工艺特征-生产特征映射子模块匹配得到相应的生产特征，然后依据工艺特征和生产特征构建设计追踪质量屋，完成关系矩阵。再对质量屋进行分析、评估，确定最终合理的生产控制措施，并实施生产加工。并在此基础上确定这些生产特征对应的知识特征，构建知识追踪质量屋，提供生产规划阶段所需的知识特征。
设计者在产品创新设计的各个阶段，利用得到的知识追踪质量屋和设计追踪质量屋进行设计活动，当设计活动中得到的知识不能满足需求时，可以通过上述系统对各个质量屋进行调整，以对相应的知识进行更新，直至设计者设计出满足用户需求的产品。
基于本发明建立的知识推送系统，本领域技术人员可以进一步建立基于该知识推送系统的计算机辅助产品创新设计平台，完善计算机辅助产品创新设计体系，对于推动产品创新设计发展具有十分重要的意义。

Claims (10)

1.一种基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，其特征在于包括与概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋和知识追踪质量屋，映射模块以及知识库；
与概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋为典型质量屋；
(1)概念设计阶段
知识追踪质量屋由该阶段设计追踪质量屋确定的用户需求、工程特征和知识需求对应矩阵三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据工程特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到；
(2)零件配置阶段
知识追踪质量屋由该阶段设计追踪质量屋确定的工程特征、零件特征和知识需求对应矩阵三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据零件特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到；
(3)工艺规划阶段
知识追踪质量屋由该阶段设计追踪质量屋确定的零件特征、工艺特征和知识需求对应矩阵三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据工艺特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到；
(4)生产规划阶段
知识追踪质量屋由该阶段设计追踪质量屋确定的工艺特征、生产特征和知识需求对应矩阵三部分构成；知识需求对应矩阵是由映射模块根据生产特征从知识库匹配映射得到的知识特征构建得到。
2.根据权利要求1所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，其特征在于所述映射模块包括需求-功能映射子模块和功能-知识映射子模块；需求-功能映射子模块，用于根据需求特征从知识库中匹配映射出对应的功能特征；功能-知识映射子模块，用于根据功能特征从知识库中匹配映射出对应的知识特征。
3.根据权利要求2所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，其特征在于对于映射模块：
概念设计阶段，需求特征为用户请求，功能特征为工程特征；
零件配置阶段，需求特征为工程特征，功能特征为零件特征；
工艺规划阶段，需求特征为零件特征，功能特征为工艺特征；
生产规划阶段，需求特征为工艺特征，功能特征为生产特征。
4.根据权利要求1或2或3所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，其特征在于：
概念设计阶段的设计追踪质量屋，包括用户需求、相应用户需求重要度矩阵，工程特征，用户需求与工程特征两者对应的关系矩阵，各工程特征对应的工程特征特性权重矩阵，各工程特征之间的相关矩阵，以及竞争评估矩阵；
零件配置阶段的设计追踪质量屋，包括工程特征、相应工程特征重要度矩阵，零件特征，工程特征与零件特征两者对应的关系矩阵，各零件特征对应的零件特征特性权重矩阵，各零件特征之间的相关矩阵，以及竞争评估矩阵；
工艺规划阶段的设计追踪质量屋，包括零件特征、相应零件特征重要度矩阵，工艺特征，零件特征与工艺特征两者对应的关系矩阵，各工艺特征对应的工艺特征特性权重矩阵，各工艺特征之间的相关矩阵，以及竞争评估矩阵；
生产规划阶段的设计追踪质量屋，包括工艺特征、相应工艺特征重要度矩阵，生产特征，工艺特征与生产特征两者对应的关系矩阵，各生产特征对应的生产特征特性权重矩阵，各生产特征之间的相关矩阵，以及竞争评估矩阵。
5.根据权利要求4所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，其特征在于概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生产规划阶段设计追踪质量屋的竞争评估矩阵均包括技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵，相应设置有技术竞争力指数和市场竞争力指数。
6.根据权利要求1所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统，其特征在于所述知识库为包括用于完成设计所需的所有资料，包括用户需求库、工程特征库、零件特征库、工艺特征库、生产特征库和知识特征库。
7.权利要求1至6任一项所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建方法，其包括与概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段分别对应的设计追踪质量屋和知识追踪质量屋的构建；概念设计阶段、零件配置阶段、工艺规划阶段和生成规划阶段中各质量屋的构建过程相同，以概念设计阶段为例，设计追踪质量屋和知识追踪质量屋的构建如下：
(1)设计追踪质量屋构建方法，包括以下步骤：
S1依据设计任务确定用户需求；
S2确定工程特征
依据用户需求，通过需求-功能映射子模块获得与用户需求相应的工程特征；
S3构建设计追踪质量屋
以用户需求为左墙，匹配到的工程特征为天花板构建质量屋，然后通过工程特征与用户需求的关联强度进一步完成用户需求重要度矩阵和关系矩阵；再进一步对关系矩阵进行分析，评估市场可行性和技术竞争力，给定作为屋顶的各工程特征之间的相关矩阵、作为右墙的竞争评估矩阵；
(2)知识追踪质量屋构建方法，在构建的设计追踪质量屋基础上进一步构建，具体包括以下步骤：
S4确定知识特征
依据工程特征，通过功能-知识映射子模块获得与工程特征相应的知识特征；
S5构建知识追踪质量屋
以用户需求为左墙，工程特征为天花板构建质量屋，匹配得到的知识特征映射到房间的相应位置，得到知识需求对应矩阵。
8.根据权利要求7所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建方法，其特征在于步骤S2包括以下分步骤：
(i)将每个用户需求与知识库里工程特征库中工程特征进行匹配；
通过相似度算法，依据用户需求，遍历知识库里的工程特征库，从工程特征库中匹配得到相应的工程特征；
(ii)判定是否所有用户需要都匹配到了工程特征，若是，则进入步骤S3；否则进入步骤(iii)；
(iii)将没有匹配到工程特征的用户需求进行细化，然后返回步骤(i)。
9.根据权利8所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建方法，其特征在于步骤S3中，将关系矩阵与用户需求重要度矩阵相乘得到工程特征特性权重；竞争评估矩阵包括技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵；分别对技术竞争能力评估矩阵和市场竞争能力评估矩阵进行归一化处理可得到技术竞争力指数和市场竞争力指数。
10.根据权利要求7所述基于RFKD的产品创新设计知识推送系统的构建方法，其特征在于步骤S4包括以下分步骤：
(iv)将每个工程特征与知识库里知识特征库中知识特征进行匹配；
通过相似度算法，依据用户需求，遍历知识库里的知识特征库，从知识特征库中匹配得到相应的工程特征；
(v)判定是否所有工程特征都匹配到了知识特征，若是，则进入步骤(vi)；否则进入步骤(vii)；
(vi)判定知识特征是否满足设计者需求，若是，则进入步骤S5；否则进入步骤(vii)；
(vii)将工程特征进行细化，然后返回步骤(iv)；当工程特征无法进一步细化，则进入步骤S5或结束该阶段知识追踪质量屋的构建，然后由设计者主动从知识库检索自己需要的知识。
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