基于共享心智模型理论的协同设计共识形成方法

The rapid formation of valid consensus based on team design cognition is the key to realize “design mental collaboration”. The systematic dynamic complexity and the influencing factors diversity of team cognition can easily trigger problems such as slow convergence, low efficiency, or even invalid of design consensus. Therefore, this research proposes methods of forming design consensus based on shared mental models (SMM) theory, trying to integrate SMM theory and team cognition principle in the formation of design consensus. The research mainly consists of the following four aspects: (1) Design consensus formation mechanism based on design team cognition reveals the evolution law of collaborative design mental models; (2) The generation method of individual design mental models will be put forward, which obtains individual understanding structure from design rationale; (3)The SMM generation method that generates team shared cognitive structure through the fusion of the individual mental models will be explored; (4) The methods about formation, assessment and iteration of design consensus will be researched to obtain team judgments in consistent with the design subject, triggering new consensus iteration by assessment. The research achievements will upgrade the theory and method research of design consensus formation from the team cognitive perspective, and have great significance to further reveal the essence of “mental collaboration” of collaborative design and expand the engineering practice of the SMM theory in the field of design.

在团队设计认知的基础上快速形成有效设计共识是实现“设计智力协同”的关键。团队认知的系统动态复杂性及影响因素的多样性易造成设计共识收敛慢、效率低甚至无效等问题。本项目旨在融合共享心智模型（Shared Mental Models, SMM）理论和团队认知原理，提出基于共享心智模型理论的设计共识形成方法。主要研究内容包括：（1）基于团队认知的设计共识形成机理，阐释协同设计心智模型演化规律；（2）个体设计心智模型生成方法，从设计理性中获取个体设计理解结构；（3）共享设计心智模型生成方法，通过融合个体心智生成团队共享认知结构；（4）设计共识生成、评估与迭代方法，获得团队对设计主题一致的判断及依据，通过评估触发新的设计共识迭代。研究成果将从团队认知的角度发展设计共识形成理论和方法，对进一步揭示协同设计的“智力协同”本质、拓展SMM理论在设计领域的工程实践具有重要意义。

本项目针对团队协同创新设计过程中难以形成共识、难以定向诱导和定量评价等问题，开展协同设计共识形成的团队认知建模方法与应用研究。取得的研究成果包括：（1）建立了设计共识模型，提出了设计共识的具体表征方法；在协同设计中团队认知形成机理的基础上，提出了描述协同设计共识形成的共享设计心智模型；（2）从共享设计心智模型的有效性和适应度两个维度提出了共识质量定量评价模型；（3）通过研究团体心智模型的相似性是否达到阈值水平，提出了形成共识的正确性评估方法；（4）在迭代机制与个体心智模型更新方面，提出了基于知识推理的语义网络融合迭代方法和基于群体一致性的置信度融合迭代方法；（5）开发了基于协同设计共识形成的可视化建模软件，并在航天北京机电工程研究所开展工程应用，取得了应用成效。本项目共完成学术论文15篇（已发表13篇，录用待刊2篇），其中SCI/EI检索11篇；申请发明专利2项（实审2项）；取得软件著作权1项。培养博士研究生2名，硕士研究生4名，并形成一支高水平学术团队。总体来说，本项目完成了规定的研究内容，达到了预期目标，丰富和发展了协同设计的理论与方法，为复杂产品正向设计过程中的团队协同创新、问题迭代求解和设计理性知识获取与重用提供了方法与手段。