设计决策脉络知识建模方法与应用研究

As a kind of most important procedural design knowledge, design rationale(DR) knowledge is what designers think about and use when they solve design problems.Effective capture and application of DR knowledge must be addressed imperatively to better support knowledge-intensive product innovation. Existing DR knowledge modeling methods are poor in ability of model expresentation, lack computational model processing methods and cannot be reused effectively. Aiming at the mentioned problems, a novel approach of design decision context(DDC) modeling is proposed and developed in this research. Firstly, a variable granularity DR knowledge model structure(DRMS) representing design thinking process of designer individuals is developed to capture and represent DR knowledge as exhaustively as possible.Secondly, a modeling approach is researched to acquire core design decision context(CDDC) of the designer individuals from the captured individual DR knowledge(DRMS).Thirdly, a shared design decision context(SDDC) construction based on fusion of the core design decision contexts of the designer individuals is studied. With the proposed approach, the stepwise evolution of design rationale knowledge acquired from designer individuals to the shared design rationale knowledge among designers groups is realized. The research results are expected to perfect and develop DR knowledge modeling theories and methods and promote the research and application of methods and tools of knowledge engineering and knowledge-driven innovative design and cooperative design, which are based on the accumulation, sharing and reusing of design process knowledge.

设计理性知识是设计人员解决设计问题的所思所想，是重要的过程性设计知识，其有效获取和应用是知识密集型创新设计的核心问题。本项目针对设计理性知识建模存在的模型表达能力差、缺乏计算机支持的模型加工手段、模型可重用性差等问题开展研究，提出设计决策脉络建模方法。主要研究：1）设计者个体设计思考过程的变粒度设计理性知识结构，支持尽可能完整的设计理性知识的获取与表达；2）设计者个体设计理性模型中的设计决策主脉络建模方法，提取设计者的核心设计决策逻辑，获取设计者个体的设计决策主脉络；3）基于多设计者个体设计决策主脉络融合的共享设计脉络生成方法，获取能够反映设计者群体设计共识的共享设计决策脉络，实现设计者个人理性知识到设计者群体共同理性知识的演化。研究成果将完善和发展设计理性知识建模理论与方法，促进以设计过程知识积累、共享与重用为核心的知识工程和知识驱动型创新设计以及协同创新设计的方法/工具的研究与开发。

项目针对设计理性知识建模存在的模型表达能力差、缺乏计算机支持的模型加工手段、模型可重用性差等问题，开展设计决策脉络知识建模方法与应用研究。取得的研究成果包括：（1）提出细粒度设计思考过程概念模型，建立了设计思考过程多粒度建模理论体系；（2）提出了基于流行排序的设计决策主脉络识别与生成方法和基于频繁模式挖掘的设计知识片段发现方法；（3）提出了基于过程挖掘的共享设计脉络提取方法和综合意图树与决策片段聚合的共享设计决策主脉络聚合方法；（4）开发了设计决策脉络知识建模软件，并在飞航装备总体、强度、结构、动力、控制等设计过程开展应用验证，共构建设计决策脉络模型204个，取得了应用成效。本项目共完成学术论文15篇（已发表11篇，录用待刊4篇），其中EI检索11篇；制定并发布本领域国家标准《知识管理体系 第2部分：研究开发》；申请发明专利6项（授权1项，实审5项）；取得软件著作权2项；形成专著《复杂产品研制知识工程理论与创新实践》，并纳入出版计划。培养博士研究生2名，硕士研究生3名，并形成一支高水平学术团队。本项目积极开展研究成果的传播与推广，在项目研究成果的基础上，扩展研究内容并成功申报国家自然科学基金、国家科技支撑计划、国家重点研发计划等国家级课题3项。.总体来说，本项目完成了规定的研究内容，达到了预期目标，不仅丰富和发展了设计决策脉络知识建模理论与方法，也为推进工程实际中设计理性知识的获取与共享重用产生了积极的推动作用。