基于多视角的概念设计建模及表达的研究

概念设计建模从不同的方面做了大量的研究，不过，在设计模型的研究中，一直没有概念设计的有效表达和描述。现有的计算机辅助创新软件也没能建立在一个有效的模型上。产品概念设计阶段的建模不仅需要满足多个设计参与者（利益相关者）对产品设计不同关注视角，还应具有激励设计人员开展创造性设计过程的功能。本项目根据产品概念设计的模糊性（病态结构）、自由性（OPEN-END）、创新性和交互性，建立多视角的概念设计模型，这个建模过程基于设计思维，基于多视角，面向利益相关者理解和交流、创新设计、设计知识的获取、后续的详细设计、计算机辅助概念设计等；基于IEEE Std 1471-2000 体系结构和SysML工具构建产品多视角建模信息的融合以及最终描述形式；并在此基础上建立一个多视角信息融合的计算机辅助概念设计原型系统。本研究成果将对概念设计和计算机辅助设计提供一个完整的有效的建模方法，具有重要理论及实际意义。

为便于利益相关者(设计参与者)对产品建模过程的理解和交流，便于各利益相关者按各自的视角进行创新性思考，提高产品概念设计的质量和效率，本项目基于设计思维原理，从以下四个方面对多视角的概念设计模型进行研究：基于设计思维的概念设计的描述和表达的研究、基于多视角的概念设计建模过程的方法和工具研究、多视角信息的融合和概念设计方案的最终描述形式研究、多视角概念设计计算机原型系统的建立。主要研究成果包括：从设计思维的理论基础和模型构建、外在表现和影响因素等方面分析和总结了设计思维理论研究现状和发展趋势；根据产品概念设计的模糊性、自由性、创新性和交互性，构建了基于多视角对产品概念设计表达模型，模型采用不同层次多视图的形式实现利益相关者的参与和交互，并基于SysML工具构建了产品多视角信息模型；基于创新认知思维过程特点，提出了多参与者协同多方法集成创新设计流程，组织、规范和控制各参与者的设计行为和思维操作，以促进集体创造力发挥，推动创新活动开展；提出了基于FBS的设计流与知识流交互的多层次往复映射创新求解模型，并在功能、行为、结构三维度知识库支持的环境中通过升高或降低抽象度激励产品再创新；从支持复杂多学科产品设计中的信息共享、交互以及多学科模型之间的动态转换的角度，构建了基于元模型的复杂产品信息建模方法及基于Muti-Agent多学科协同概念设计环境；基于多视角对设计知识进行表达与组织，构建了基于复杂网络的概念设计知识网络模型；并以上述研究为基础，开发多视角信息融合的计算机辅助概念设计原型系统，系统构建了从问题分析、策略化求解、知识数据的支撑及方案管理评价这一完整的产品创新设计过程，辅助利益相关者进行创新设计，开拓设计者的思维空间。项目研究成果将对概念设计的研究提供一个新的思路并具有实际应用意义。.基于本项目研究已发表学术论文21篇，其中SCI期刊论文4篇，EI期刊论文17篇；发明专利授权6项，申请2项；实用新型专利授权2项；登记软件著作权2项；已毕业博士研究生4人，在读1人；已毕业硕士研究生9人。