面向產品概念設計的隱性知識轉化模型構建及重用研究.pdf

1、現(xiàn)代產品設計是以用戶為中心的設計，重點關注用戶的感知、體驗、情感、偏好等隱性知識。產品概念設計作為產品設計最重要的階段之一，是知識密集型的創(chuàng)造性工作，其實質是知識的演化過程。產品概念設計階段隱含了大量復雜的隱性知識，因此，組織并運用這部分知識是產品概念設計乃至整個產品設計成功的關鍵，也是以用戶為中心的設計理念的體現(xiàn)，同時又是現(xiàn)代設計理論及方法研究的熱點與難點。因此，研究面向產品概念設計的隱性知識轉化及重用并提高產品概念設計質量，具有重大

2、的意義。
　　本研究是一項機械工程、工業(yè)設計、認知心理學、機器學習及管理統(tǒng)計學等多學科融合的研究工作。本文從研究產品概念設計階段知識演化過程及認知模式出發(fā)，對隱性知識的來源、獲取、分析、表征、匹配、轉化、重用等做了深入研究，并最終開發(fā)了基于隱性知識重用的產品概念設計輔助原型系統(tǒng)（Tacit Knowledge Reuse-based Computer Aided Conceptual Design，TKRB-CACD）。主要研究內

3、容如下：
　　1、根據(jù)產品概念設計知識演化過程，基于產品概念設計語義認知模式與感性認知模式，對用戶感知與偏好、多維感知等概念進行了描述。對設計領域隱性知識進行研究，將其分為三類：用戶隱性知識、設計隱性知識、產品隱性知識，并分別對其獲取、外顯化方法進行了研究。
　　2、基于隱性知識的分類，對隱性知識來源進行了分析。使用基于情感分析的隱性知識獲取方法和基于認知實驗的隱性知識獲取方法，并通過造型意象認知實驗對機床設計知識進行了獲取

4、。提出基于因子分析（Factor Analysis，F(xiàn)A）和聚類分析（Cluster Analysis，CA）的隱性知識分析方法，通過實例驗證，實現(xiàn)了隱性知識的有效提取。在多維感知研究的基礎上，構建了基于多維變量感性工學的隱性知識映射模型，并通過實例研究對其有效性和優(yōu)越性進行了評估。提出了基于圖解語義和可拓關聯(lián)的隱性知識表征方法，便于隱性知識的組織、傳遞和運用。
　　3、對產品概念設計知識傳遞機制進行了研究；構建了隱性知識外顯模型

5、、轉移螺旋模型及匹配模型，實現(xiàn)隱性知識的轉化。提出了基于感性工學（Kansei Engineering，KE）和潛在語義分析（Latent Semantic Analysis，LSA）的隱性知識匹配方法，并通過實例研究，驗證了其對用戶需求匹配精度的提高。
　　4、針對概念設計方案評價及決策，提出了基于灰色關聯(lián)分析的逼近理想解排序（Technique for Order Preference by Similarity to an

6、Ideal Solution，TOPSIS）決策方法，實現(xiàn)了隱性知識的收斂。首先探討了基于線性回歸和神經網(wǎng)絡的設計決策支持數(shù)據(jù)庫構建方法，然后提出綜合考慮方案數(shù)據(jù)曲線位置和形狀的TOPSIS和灰色關聯(lián)分析相結合的決策方法，并通過實例研究，對三種方法的決策結果進行了對比。
　　5、為實現(xiàn)隱性知識的重用及對產品概念設計進行有效輔助，論文開展了大量機床設計案例研究，并結合方法理論及實驗驗證研究構建了 TKRB-CACD系統(tǒng)。根據(jù)研究內容