Four basic laws in design science

A point on the distinction between design and science is given and the connotanons of aeslgn science are discussed in the paper. Design should be understood as the first step of all human＇ s purposeful activity, which is a daily behavior for everyone. Four laws are summarized, which describe the basic patterns of design and are the constituents of design science. They are the law of design based on existed knowledge, law of in- completeness of design knowledge, law of design centered on new knowledge acquirement and law of competi- tiveness of design knowledge. The four basic laws show the knowledge essence of design. To enrich the existed knowledge, to make it convenient to be used, to teach designers with high intuition and inspiration in picking useful elements of existed knowledge and shaping competitive ideas and to have strong new knowledge acquire- ment facility are the basic conditions of good designs. Study of design science will promote the structure of tra- ditional engineering education. An important conclusion is derived that there will be no successful innovation without good design.

知识驱动的滚动轴承智能设计

为了更好地适应现代化设计的需要,提高轴承快速设计的能力,提出了一种知识流程驱动的智能设计方法。首先,对轴承的设计知识进行分析,以可视化图框的形式对轴承的知识进行表达。然后,对轴承模板进行智能化、参数化的构建,通过知识系统与CAD系统的集成,形成集轴承的选型、设计校核、模型加载于一体的设计知识流程。最后,以此设计方法进行实例设计,结果表明,知识驱动的轴承智能设计方法可以有效地应用到工程实践中,极大程度地提高了知识的重用,缩短了轴承的设计周期。

设计项目流程中的知识流模型构建

获得当代设计项目中的知识流,通过知识驱动设计项目创新。通过文献研究法归纳出设计项目流程知识流的理论概述、通过访谈法与调研法总结出当代设计项目的通用流程框架。在此基础上分析设计项目各阶段的知识流形成。得到基于设计项目流程的知识流模型。该知识流模型可为设计项目的知识管理及知识创新提供理论支持。

知识驱动的双横臂悬架导向机构设计

针对双横臂悬架导向机构设计系统开发成本高、维护困难及建模效率低的问题,提出了一种基于定制知识推理的设计方法.总结了双横臂悬架导向机构的设计过程,整理形成了包括双摇杆机构、导向机构硬点设计的完整设计知识流程,并依据关联设计思想,构建了导向机构参数化骨架模型;结合可视化设计知识定制设计系统,采用不同图框表达设计知识,定制形成了双横臂悬架导向机构的设计知识流程.最后,根据具体车型参数,对设计知识流程进行推理计算得到设计数据,驱动参数化骨架模型并进一步完成具体实例设计,验证了此方法的有效性.

现代设计知识服务平台框架体系及其知识流动规律

针对已有知识服务平台无法很好支持设计知识的顺畅流动及与设计过程集成的问题,在对拟开发平台进行功能分析及需求分析的基础上,通过引入一体化交付设计及流程规划等理论方法,构建了一种能够有效集成分布式知识资源并促进其流动、支持产品全生命周期设计的设计知识服务平台架构模型.提出了采用设计流程的知识服务集成模式,并分别从宏观和微观层次对设计知识服务平台中的知识流动规律进行了系统性研究.从宏观上提出一种集成式网络资源整合策略,结合实例分析了平台中各种耦合知识流的分层次运行机制,从微观上提出了运用能量视角来揭示设计知识流动的本质规律.通过构建知识场效应模型及单知识能量模型,分析了知识流动过程中的知识场效应及知识集聚效应,研究结果表明,从流程及能量角度进行设计知识服务,其本质规律及其支持平台运行机制的研究是可行的.这些相关研究将为知识流理论的深入研究提供一定的支持.

基于知识流的产品创意知识获取方法

为全面获取工业设计过程中的创意知识,提出一种将设计阶段与知识流节点匹配进行知识管理的方法。通过比较创意知识与工程领域设计知识之间的差异,探讨了工业设计领域的创意知识特殊范畴,将其知识空间划分为静态和动态两种,并进行创意知识建模。根据新产品开发成员协同创新的过程,提出了新产品开发过程多粒度模型,据此建立了创意知识流,将设计阶段与知识节点匹配。基于节点知识本体来识别创意知识源,通过分裂、合并、派生、插入、修剪等节点操作,以及标示节点之间的条件、排斥和协同关系,对设计案例的动态信息进行捕捉和转化。以灯具新产品开发中的创意知识获取为例,验证了该方法的有效性。

概念设计知识管理中的知识流研究:以管理过程为视角

[目的/意义]以知识管理过程为视角探究动态概念设计知识管理(CDKM)中知识流的内容、特征和机理。[方法/过程]根据知识管理的内容和流程,将CDKM中的知识流分为知识获取流、知识编码流和知识重用流,分别分析这3个知识流的必要性和主要内容,并结合SECI模型来阐释这3个知识流的内涵和机理。[结果/结论]提出基于知识管理过程的知识流参考模型;按照知识来源,知识获取流可分为组织内知识获取流和组织外知识获取流;知识编码流主要包含知识表示和知识组织两个环节;知识重用流一般有参考模式、导航模式、自动模式、协助模式4种模式。[局限]研究局限于理论探索,未能结合实际案例进行验证。

基于设计流与知识流交互的产品创新求解模型

为在概念设计阶段合理组织设计过程并有效利用设计知识,激励设计者策略化地产生创新设计方案,提出一种基于设计流与知识流交互的产品创新求解模型。根据功能、行为、结构等设计要素的不同特点及对设计过程的不同支持作用,建立了面向多样性设计、适应性设计和原创性设计的设计流;基于设计流构建了由功能知识、行为知识和结构知识构成的知识流,通过设计流与知识流的多层次往复映射实现不同的设计目标。基于课题组创新设计服务平台开发了相应功能模块,并完成了对咖啡机的创新设计过程,验证了该求解模型的有效性。

基于云制造的产品设计知识流协同方法

针对分布式产品开发中涉及知识活动协同的管理问题,提出一种结合云服务、产品设计信息流驱动和面向服务架构相结合的、基于云服务的产品设计知识流管理方法。通过分析分布式产品设计的特点,建立基于产品生命周期(PLM)驱动的产品设计知识节点模型,以此为基础构建面向云服务的产品设计知识流模型。使用云服务完成产品设计知识流的虚拟化和服务化,实现复杂产品开发任务中的产品知识协同。建立了系统层模型,提出产品知识服务维护与协同的方法,探讨模型各模块互操作流程,设计并开发基于云服务的产品知识流管理平台雏形,验证了该方法的可行性。

现代设计理论和方法的研究

在分析了市场和资源结构变化等与制造业竞争有关的时代特征基础上,提出了现代设计理论和方法的命题。以教育部现代设计与制造网上合作研究中心为中心的群体进行了在互联网上组织合作设计的实践,并对设计理论进行了探索。事实表明,已有的研究仅仅是与设计有关的一些片段,不能统帅整个设计过程,尤其是不能面对市场对产品创新的压力空前增加和设计所依赖的智力资源从垂直结构向水平结构转变的环境。现代设计理论应当主要由四部分构成:设计过程理论,性能需求驱动理论,知识流理论和多利益方协调理论。介绍了它们的内容框架和讨论了可以采用的方法。这里面除设计过程理论和性能需求驱动理论中一部分内容曾经有过研究,多数问题刚刚开始受到重视,所以现代设计理论和方法的研究具有非常广阔的空间。有效的方法只能在正确理论指导下产生,工具(含软件)则是为实现方法而开发的。认为不必研究理论就可以实现好的设计软件是不对的,即使最终也能获得一些能够推广的方法,效率将会很低,有时广泛应用的软件甚至会是设计进步的障碍。

基于耦合建模与知识流的RMS一体化设计

针对国内外研究热点和难点——装备可靠性、维修性、保障性(reliability,maintainability and sup-portability,RMS)一体化设计,提出其中的瓶颈是RMS之间的强耦合机制及其设计知识流动控制问题。为此,分析、论证并提出了一种装备RMS一体化设计的创新研究方案:首先采用具有严格数学基础的图论方法———分层加权有向图进行RMS建模,以系统、科学、客观地刻画RMS强耦合关系;引入图书情报、管理工程中的知识流理论以实现RMS耦合设计知识的流动控制;采用模糊粗糙集理论以解决RMS不确定知识问题。可为装备RMS一体化设计理论的发展提供一种创新的、可行的参考思路。

设计科学中关于知识的研究——经济发展方式转变中要考虑的重要问题

本文研究了知识在人类设计一切有目的活动中的行为,分析了设计中知识的流动和在竞争中的完整化即进化,论证了创新和设计的关系以及创新和设计的知识本质。提出了设计是以已有知识为基础、设计是以新知识获取为中心、设计知识具有不完整性、竞争性等基本规律和基本特征,认为要依赖创新推动经济增长方式的转变,知识行为研究应该是设计科学的重要命题。

协同设计中的知识流控制技术

分析了知识流与协同设计任务的关系,为了对协同设计中的知识流进行控制,将资源空间模型引入知识流中的知识描述,给出了资源空间模型中知识的矩阵表示方法,从而便于对知识流的内容进行控制和操作,通过工作流驱动协同设计,将知识流与工作流进行集成,提出了知识流与工作流的集成控制面板,给出了知识流与工作流的集成控制算法,最后开发了一个支持协同设计的知识流控制原型系统,实现了协同设计中的知识流控制。

基于知识的分布式设计流管理技术研究

在ＣＡＤ集成框架中，建立高水平的设计流管理专家系统是解决分布式设计流管理的有效技术途径．本文提出一种通过建立分布式设计流管理知识库，实现设计流管理的自动化的方法．我们以设计流图为基础，采用基于扩展Ｐｅｔｒｉ网的理论模型描述设计流的动态行为，并将该模型与基于知识的方法相结合，实现了基于知识的分布式设计流管理系统，它能在较高层次管理在分布、异构设计环境下的设计过程．该设计流管理系统在ＹＨＣＩＦ集成框架中得到了成功的应用．

创新方法推广应用中知识流动问题的探讨

讨论TRIZ理论推广过程中的企业文化、产学研合作、技术创新过程等因素对知识流动的影响。实现有效的知识流动是应用创新方法助力企业自主创新的关键。

网络知识流的过程控制模型及其在产品协同设计中的应用

为有效控制网络环境下的分布式、异构知识流动,将资源空间模型引入到网络环境下的知识描述中,提出了资源空间模型中的知识矩阵描述方法,利用知识流的过程控制建模元素确定网络知识流的过程控制模型。最后,将研究成果应用在电涡流缓速器协同设计中,并开发了相应的原型系统来支持产品协同设计中的网络知识流控制。

基于知识流的设计更改执行阶段过程改进

针对设计更改执行阶段效率的问题,从知识传递角度分析了设计更改执行过程中的知识流动机制,结合设计更改执行过程活动的离散并行性、逻辑时序性以及知识显/隐性转化特点,提出了基于改进时序Petri网的设计更改执行过程知识流建模方法和面向知识流分析的知识活动解构方法,建立了设计更改执行过程改进模型。提出了基于KFO-TPN模型的设计更改执行过程关键路径识别算法,以及基于语义信息增益和结构信息增益的设计更改过程知识流动合理性分析方法。以某研制型企业中设计更改单在车间内执行阶段的过程改进为例验证了所提方法的有效性。

支持知识嵌入的设计过程建模

针对产品设计快速化、模块化、知识化的发展趋势和参数化、重复性等主要特征,提出知识嵌入的概念,建立支持过程、任务流转和参数传递的设计过程模型。其中,改进的设计过程定义元模型在工作流过程定义元模型的基础上,通过引入知识流引擎和知识单元模型,建立知识嵌入的控制机制。原型系统的实现验证了该方法可以有效地管理产品设计过程,实现各类设计知识在任务执行过程中的自动嵌入。

专家系统在粉路设计中的应用

探讨了将专家系统技术应用于粉路设计中的原理和方法，建立了一个智能化粉路计算机辅助设计专家系统，并在微机上得以实现。该系统以中文Ｗｉｎｄｏｗｓ３２和中文之星２０为开发平台，ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ３０为编程语言，以菜单方式进行人机对话。

家电创新设计系统的研究

针对家电行业急需创新设计的情况,探讨了创新设计及其本质,分析了能在家电创新设计中使用的多种创新方法,并着重研究了家电创新设计系统的体系结构、基于模块化设计的技术路线、基于知识的设计以及设计流程与知识融和等关键技术。