多尺度产品基因驱动的设计过程与知识联动机制及方法研究

How to push knowledge to designer efficiently and high quality from the mass of knowledge which is developing with exploding trend is a challenge problem in the product design field. Product gene has the nature of correlation between design process and knowledge, which is an effective way to solve the above problem. However, the representation of product gene is confined to a single scale, which can't meet the designer's demand for knowledge at the whole design process. For the problem, the project plans to research the relationship between design process and knowledge based on the genetic engineering. The specific research includes the linkage mechanism between design process and knowledge based on product gene, multi-scale product gene modeling for the whole design process, linkage method between design process and knowledge driven by multi-scale product gene. The project aims to reveal the linkage law between design process and knowledge and lay the theoretical and technical basis for the quick, active and adaptive knowledge pushing and automatic identification of design scenarios.

如何从呈"爆炸"态势发展的海量知识中高效率、高质量推送出满足设计意图的知识一直是产品设计领域面临的极具挑战的技术难题。产品基因与设计过程、知识内容之间存在的内在关联性，是解决这一问题的有效途径。然而，目前产品基因的表达还局限在单一尺度上，无法支持设计全过程对知识的需求。本项目基于基因工程思想，从多尺度产品基因入手，对产品设计过程与知识之间的联动关系进行基础科学研究。具体研究内容包括：基于产品基因的设计过程与知识联动机制、面向设计全过程的产品基因多尺度综合建模、多尺度产品基因驱动的设计过程与知识联动方法。本项目旨在揭示基于多尺度产品基因的设计过程与知识的联动规律，为有效解决知识快速、主动、自适应推送及通过知识自动识别设计情景的难题奠定理论和技术基础。

在知识密集型和分布式、协同设计环境下，为了探索产品设计中设计过程与知识之间的相互作用，提升产品设计的效率和效能，本项目以产品设计信息为着眼点，借鉴“生物基因”概念，将产品设计中具有重要遗传价值的设计信息和知识表征为产品的“基因”，根据设计要素功能作用特征将其细分为“以产品功能描述为核心的产品基因模型”和“以设计决策过程描述为核心的设计基因模型”，并以此为基础重点开展设计过程与知识联动机制的相关研究。项目主要研究内容包括：(1) 产品的基因内涵、模型及表示方法，(2) 基于产品基因的概念设计模型与方法，(3) 以设计决策为中心的产品设计方法；并重点在 a) 设计过程与设计知识联动机制、b) 基于基因模型的产品生长发育、c) 产品基因驱动的概念设计、d) 基于知识的设计决策支持这4个方面取得了主要研究进展；发表学术论文19篇，其中SCI检索5篇、EI检索12篇，申请14项国家发明专利和获批3项软件著作权，并荣获国防科技进步二等奖和三等奖各1项。项目从产品、知识、过程和人不同维度和时间和空间不同尺度对设计过程和知识之间的联动机制进行了层次化和系统化研究，对知识工程在产品设计支持方面做出了理论和技术方面的贡献。