设计概念管理论文提纲

论文题目：产品概念设计中基于知识流的语义化知识管理关键技术及其应用研究

摘要：随着“知识经济”的发展,产品设计的创新能力逐渐成为当前制造业的核心竞争力。概念设计是产品设计的初始阶段和重要环节,其本质是已有知识的再利用和知识的创新过程。那么,如何将知识管理技术应用于概念设计,实现设计知识的有效管理和重用,以提升现代设计的创新能力与竞争能力,并促进我国制造业沿着现代化趋势发展,成为当今学术界与实践界共同关注的热点话题。在“知识经济”与信息技术发展的推动下,知识管理与制造业的结合催生了许多研究领域和成果。然而,当前概念设计知识管理领域的研究工作中还有许多值得探索的问题。例如,在理论研究方面,现有的知识管理理论无法有效支撑动态设计知识的管理;在技术研究方面,多源异构设计知识难以集成与统一建模,知识管理对象及技术研究的孤立和局限问题,导致现有设计知识大部分处于“管而不用”的现状。针对这些问题,本文以提升制造业企业知识管理和服务的质量为目标,从理论、方法、技术和应用层面,基于知识流,结合语义化技术,系统地研究概念设计知识管理中的知识建模和表示、知识获取等关键技术,并结合项目的实际需求以制退机部件为例,对上述理论和技术进行应用研究。本文从现实背景和理论背景结合的角度,分析本研究的价值和意义,界定概念设计知识管理研究中的若干基本概念,总结并讨论相关研究进展与存在的不足之处,提出本文的研究问题、研究思路和技术路线。以此为基础,本文的主要研究工作和成果可以概括为以下五个方面:（1）概念设计语义化知识管理技术框架研究。在对知识管理的SECI模型理论、设计知识流理论、语义化理论等进行概述的基础上,集成知识管理和知识重用双重需求,从知识管理过程角度,分析并揭示了概念设计知识管理中的知识获取流、知识编码流、知识重用流三个技术流的内容、特征和机理;从概念设计过程角度,探讨设计过程中的知识流并对知识流节点进行建模,基于组织结构的角色模型将概念设计中的工作流和知识流进行映射和整合,提出基于角色模型的工作流和知识流整合模型。进而,将知识管理过程与概念设计过程相结合,提出基于知识流的语义化知识管理技术框架。（2）多维设计知识统一建模技术研究。从概念设计知识的宏观建模及其相关技术研究角度出发,面向全局知识管理和重用,分析多维设计知识统一建模需求,以设计过程中知识流动为视角对概念设计知识进行分类和定义,构建对象-流程双核知识驱动的多维设计知识统一建模技术体系,对技术体系中不同维度的设计知识分别进行建模实现;以制退机部件为例,结合本体和语义标注技术,利用OWL语言对多维设计知识统一模型进行语义化表示。（3）设计过程知识语义建模技术研究。从概念设计知识的微观建模及其相关技术研究角度出发,面向动态设计知识管理及重用,分析设计过程知识的语义建模需求,提出可配置流程模板和可配置知识组件相结合的双层模块化封装技术,并利用该技术构建设计过程知识语义建模技术体系;在此基础上,利用可配置流程模板对概念设计流程知识进行语义建模,利用可配置知识组件对概念设计中的设计流和知识流进行集成建模;在多维设计知识统一建模技术研究的基础上,利用OWL语言对可配置流程模板进行语义化表示,在知识组件内容构建的基础上对可配置知识组件进行语义标注。（4）组织内外设计知识获取技术研究。从组织内外两个维度,对概念设计中的设计过程知识和设计领域知识进行知识获取技术研究。在组织内部设计过程知识获取技术研究中,分析设计过程知识获取需求,结合访谈法和双层流程获取模板,策划设计过程知识获取实验,以制退机部件设计流程为例进行技术实现;在组织外部设计领域知识获取技术研究中,分析火炮设计领域知识获取需求,针对设计领域知识获取任务,基于知识抽取技术策划设计领域知识获取实验并进行技术实现。（5）概念设计语义化知识管理关键技术应用研究。在前述的理论与技术研究的基础上,从知识管理和知识重用相结合的角度出发,以系统平台构建为技术应用手段,设计并实现基于知识流的概念设计语义化知识管理关键技术应用系统。在系统构建过程中,分别对本体管理系统模块、资源管理系统模块、知识检索及可视化系统模块、概念设计辅助系统模块这四个子系统模块的主要功能进行设计和实现。以制退机部件实际设计为例,概述四个子系统的主要功能和设计过程。该系统以知识的管理和重用为知识服务目标,提供从抽象本体知识的管理到具体设计资源知识的管理,由浅层设计知识检索及可视化的重用模式到深层设计知识与设计流程相结合的重用模式,基本满足多源异构、动态变化设计知识的管理和重用需求,达到本文的研究目标。

关键词：概念设计知识管理;知识流;知识建模;知识表示;知识获取;本体;语义标注;知识抽取;知识重用

学科专业：管理科学与工程

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究问题

1.1.3 研究意义

1.2 主要概念界定

1.2.1 概念设计

1.2.2 知识流

1.2.3 知识建模

1.3 相关研究综述与评析

1.3.1 产品设计知识管理相关研究及述评

1.3.2 知识流相关研究及述评

1.3.3 设计知识建模技术相关研究及述评

1.3.4 设计知识获取技术相关研究及述评

1.4 研究思路与内容结构

1.4.1 研究思路

1.4.2 内容结构

1.5 研究方法与技术路线

1.5.1 研究方法

1.5.2 技术路线

1.6 主要创新之处

2 产品概念设计中基于知识流的语义化知识管理技术框架研究

2.1 基础理论概述

2.1.1 知识管理的SECI模型理论

2.1.2 设计知识流相关理论

2.1.3 语义化相关理论

2.2 概念设计知识管理中的知识流分析与建模

2.2.1 知识管理过程中的知识流分析与建模

2.2.2 概念设计过程中的知识流分析与建模

2.3 基于知识流的语义化知识管理技术框架设计研究

2.3.1 需求分析

2.3.2 结构和组成

2.3.3 功能和应用

2.4 本章小结

3 产品概念设计中基于知识流的多维设计知识统一建模技术研究

3.1 多维设计知识的统一建模技术体系研究

3.1.1 多维设计知识统一建模需求分析

3.1.2 多维设计知识分类与定义

3.1.3 多维设计知识统一建模技术体系构建

3.2 多维设计知识的统一建模技术实现

3.2.1 对象-流程双核知识建模

3.2.2 设计组织知识建模

3.2.3 设计资源知识建模

3.2.4 设计准则知识建模

3.2.5 设计案例知识建模

3.3 多维设计知识的语义化表示技术实现

3.3.1 对象-流程双核知识的本体构建

3.3.2 设计资源和设计组织的语义标注

3.4 本章小结

4 产品概念设计中基于知识流的设计过程知识语义建模技术研究

4.1 设计过程知识的语义建模技术体系研究

4.1.1 设计过程知识语义建模需求分析

4.1.2 设计过程知识语义建模技术体系构建

4.2 设计过程知识的语义建模技术实现

4.2.1 设计流程知识语义建模技术实现

4.2.2 设计流和知识流集成建模技术实现

4.3 设计过程知识的语义化表示技术实现

4.3.1 可配置流程模板的语义化表示

4.3.2 可配置知识组件的内容构建及语义标注

4.4 本章小结

5 产品概念设计中基于知识流的组织内外设计知识获取技术研究

5.1 组织内设计过程知识获取技术研究

5.1.1 设计过程知识获取的需求分析

5.1.2 设计过程知识获取的实验设计

5.1.3 设计过程知识获取的技术实现

5.2 组织外设计领域知识获取技术研究

5.2.1 设计领域知识获取的需求分析

5.2.2 设计领域知识获取的实验设计

5.2.3 设计领域知识获取的技术实现

5.3 本章小结

6 产品概念设计中基于知识流的语义化知识管理关键技术应用研究

6.1 应用系统总体设计

6.1.1 应用需求与总体思路

6.1.2 应用系统功能模块设计

6.1.3 应用系统用例图设计

6.1.4 应用系统开发与运行环境

6.2 统一建模技术支撑的设计知识本体管理系统设计与实现

6.2.1 本体管理系统的功能设计

6.2.2 本体管理系统的功能实现

6.3 语义标注技术支撑的设计资源管理系统设计与实现

6.3.1 资源管理系统的功能设计

6.3.2 资源管理系统中资源存储的实现方案

6.3.3 资源管理系统的功能实现

6.4 多视图技术支撑的设计知识检索及可视化系统设计与实现

6.4.1 知识检索及可视化系统的设计

6.4.2 可视化检索中的控制与同步

6.4.3 知识检索及可视化系统的功能实现

6.5 双层模块化封装技术支撑的概念设计辅助系统设计与实现

6.5.1 概念设计辅助系统的功能设计

6.5.2 概念设计辅助系统中可配置知识组件的交互机制

6.5.3 概念设计辅助系统的功能实现

6.6 本章小结

7 结论与展望

7.1 研究总结

7.2 研究不足与展望

参考文献

致谢

附录A 制退机部件的对象-流程双核知识本体OWL形式化表示