工业设计产品需求处理的知识模型研究

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1、(薹兰皇茎垄_曩重冒冒墨口l墨圆圈圈_墨匿衄万方数据工业设计产品需求处理的知识模型研究冼燃(广州毅昌科技股份有限公司，广东广州510663)酒嫠j双工业设计出发，将本体论与产品需求处理结合起来，研究工业设计产品需求处理的知识建模方法，以数字电视一体摄底计为例，对需求设计知识模型进行了验证，支持产品创新设计。关键词：工业设计；需求产品；功能分析；知识建模中图分类号：’rHl22文献标识码：A文章编号：1009—9492(2009)12-0070—041引言随着商品经济的发展．逐渐形成了以顾客为主体的买方市场．并且市场也从过去的标准化和大批量需求朝着未来的多元化和个性化的小批量需

2、求方向发展。现代工业设计可以理解为以市场为驱动、以创新为核心的设计，产品多样化、个性化和追求时尚已经成为市场需求的主流，关注客户需求使工业设计的视角更加客观。使设计更有商业价值。在把目标市场的用户需求映射到使用需求详细说明书描述的需求产品的需求设计过程中，，工业设计师初期面对的是用户提出的定性化的需求。并且往往是可以变化的。如何通过功能分析的方法把这些定性的需求映射为需求详细说明书中定量化的需求。是需求处理系统的主要目标之一。同时。由于需求产品设计是涉及不同视图需求的过程，在它们之间，对需求的理解是不同的：企业需求是产品设计的总纲。指导着产品设计的方向；用户需求是要求满足的目

3、标：技术需求是上述两方面需求的技术保证。因此。如何实现设计信息和设计知识在这些需求视图中的重用和共享，成为提高设计质量和效率的关键。本体论是对客观存在的概念及其关系的一种规范说明。被广泛用于知识的表达、共享和重用。包括研究领域内存在的对象、对象的概念、对象属性和其他实体．以及它们之间相互关系的逻辑描述，提供了领域内知识表示和交流的集合，以及集合中各个对象的关系。在产品设计方面，本体论目前主要集中在产品建模和知识建模等方面[1'。2基于EBL的设计域知识理论在很大程度上，新产品的设计建立在现有产品设计知收稿日期：2009—11-12识的基础之上。对现有设计对象进行一般性和系统化

4、的功能分析不仅有益于改进这些设计对象．而且有益于对设计对象进行创新设计。价值工程学(ValueEngineering)瞠】提供了一个方法。用于系统化地分析这些对产品的改进和创新设计。对现有产品的功能分析主要集中在对设计对象进行功能综合，以产生相关的描述产品功能的功能图。然后，通过这个功能图就可以不受现有零部件的限制，推导出改进后的或者创新的产品。传统的功能图具有下面的问题：(1)仅应用于特定的分析对象；(2)功能图的抽取依赖于特定分析方法和抽取功能的特定设计人员。为了解决上面问题。必须引进计算机支持的系统化的功能分析方法。用于推导出“标准化的”和“一般性的”功能图。另外。为了

5、对设计对象进行“深层次”的理解。必须解释为什么在众多的选择中采用这些功能和结构。为此，可以使用基于公理化设计理论的深度分析方法[3]。这里采用EBL(Explanation—BasedLearning)系统⋯在设计过程中抽取各种设计知识。来形成设计对象的“标准化的”和“一般性的”功能图。2．1设计对象的多层次功能图根据价值工程学理论．设计的过程可以被解释为一个连续地选择设计功能单元以达到设计目标的过程．这些过程要符合设计目标(主功能)，得到产品在该设计阶段的子功能和子结构(例如，主要部件、材料等)。而设计的目的是为了获得较好的结构单元或者完全创新的结构来改善设计对象。由于设计

6、过程主要集中在对设计对象的功能组合过程，因此。对新产品结构的选择和改变并不受现有结构组合或者设计对象的约束。万方数据图1数字电视一体机多层次功能图知识、结构属性知识和如图4所示的5个知识空间。这些(91)产品设计知识可以使用需求本体论来统一表达，以保证知(F2)识的共享和重用。各设计空间的内容详细介绍如下。(F3)(F4)(F5)(F6)图1以数字电视一体机为例，说明了层次功能图的绘制．实现这些功能的结构如图2所示。图3设计知识的多层次结构06jl：外形obj2：办公软件obj3：拨号网络obj4：浏览器obj5：空间遥控接口obj6：资源管理器obj7：公文obj8：视频软

7、件obj9：移动软件objlO：CPUobjll：内存。图2数字电视一体机的结构2．2设计知识的多层结构在多层次功能图中，进行产品的功能组合和结构选择需要满足的合理性条件如下。(1)技术合理性：说明了设计功能组合的选择合理性。(2)因果合理性：为了获得某种子功能，所设计的结构组合的合理性。为了解释在产品功能组合和结构选择过程中的上述设计对象的两种合理性，需要具有下面的设计知识。(1)规划知识：用于通过结合子目标(子功能)来得到一个目标(主功能)。规划知识将一定的主功能集(目标空间)和一定的功能集(功能空