细粒度设计思考过程建模理论与方法研究

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发表于 2024-2-17 21:29:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
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雅宝题库答案
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雅宝题库解析:
在经济全球化愈演愈烈的今天,企业正在面临前所未有的峻挑战,只有不断地缩短交货期、提高产品质量、降低成本和改进服务才能够在激烈的竞争中得以生存。一方面,企业需要最大限度地利用市场上已有的技术和知识,与具有互补核心竞争力的企业组成虚拟企业,以巩固自己的核心竞争力。另一方面,企业还需要最大程度地保存和利用员工的经验知识,从而避免因人才高速流动而造成的企业智力资本损失。    全生命周期管理(Product Lifecycly Management,PLM)为企业提供统一的知识管理机制,确保正确的人、在正确的时间,以正确的方式访问到正确的知识,实现对知识的共享。然而,当前企业仍面临着许多与知识管理相关的题目,其中最关键的题目在于无法深层次地挖掘和系统化地管理设计者头脑中细粒度的思考过程知识。因此,从知识的角度来说,下一代的PLM 需要考虑如何有效地记录和外化设计者头脑中细粒度的设计思考过程知识(如设计意图、设计决策和决策原因等),并系统化地表达和管理这些知识。一方面帮助设计过程中位于各个阶段的工程人员都能对产品开发过程有深入和全面的理解,另一方面实现计算机辅助对设计者设计思考活动的支持。    本文基于设计理论与方法学、知识管理以及认知科学等领域的研究成果,探讨设计思考过程知识建模的相关理论和方法,建立了设计思考过程认知模型;基于知识工程和人工智能领域的相关技术,开发了能够支持设计思考过程建模和管理的计算机辅助支持工具。    本文的工作主要体现在以下几个方面:(1)提出了细粒度设计思考过程概念模型(Cognitive Model of Design Thinking,CMDT)。CMDT 模型结合设计领域对设计思考过程模型的探索,类比人类记忆对知识的表达和存储结构,由语义模型、程序性模型和情节性模型三个子模型组成。其中,语义模型描述了设计意图、设计决策以及设计理性等基本组成元素的定义和分类;程序性模型描述和表达了设计操作知识,定义了二十种基本操作以及设计操作与设计意图的关系;情节性模型通过设计情节和设计境脉两种结构分别形成基于时间和基于逻辑的设计思考过程片段,将细粒度的设计思考过程基本元素组织成链状思考过程。CMDT 模型的提出使研究细粒度和多粒度的设计思考过程成为可能,并为模型的知识表达奠定了概念基础。 (2)提出了设计思考过程建模语言(Design Mental Model Language,DMML)。DMML 语言在设计思考过程概念模型CMDT 的基础上,以OWL 语言为语法基础,以描述逻辑为逻辑基础,利用SWRL 规则,实现对细粒度设计思考过程概念模型的形式化知识表达和推理。同时具有较强表达能力和计算完整性的描述逻辑使清晰、严格表达细粒度知识成为可能。而OWL 作为W3C 推荐的标准语言,不仅有助于将知识表达为机器可读形式,更有利于模型的共享和标准化。DMML 为利用计算机实现对设计思考过程的建模和推理奠定了表示层的基础,为思考过程知识的可视化和系统化提供了可行的手段。(3)提出了设计思考过程信念修正方法。设计思考过程的非单调性决定了无法单纯利用描述逻辑实现对设计思考过程的一致性维护。本文分别采用基于真值维护系统的信念修正和基于概率的不确定性推理实现对设计思考过程的非单调性一致性维护。一方面利用设计思考过程认知元素之间的认知关系来推理元素之间的依赖性;一方面通过可信度的计算与传播实现非确定性的检查和维护,从而避免由于人的认知和记忆的局限性而造成思考过程中出现的矛盾和不一致。(4)提出了基于设计认知剧本的设计思考过程重用方法。基于认知心理学的图式加工理论,讨论了图式加工对设计者认识题目、解决题目和重用已有题目解决方案的重要性。重点阐述了设计认知剧本的表达、加工和重用的过程与方法。设计认知剧本为相似的设计过程提供了标准、通用的形式,使设计者无须考虑特定的设计内容就能够重用已有设计思考过程。同时,设计认知剧本不仅能够提供设计思考的过程,亦能够解释它们背后的原因、预测可能出现的题目,使设计者在重用已有设计思考过程时能够做到“知其然亦知其所以然”。(5)开发了设计思考过程建模原型系统MindDigger,用以实现设计思考过程的建模、管理与重用,从而对以上提到的相关理论、模型和方法进行验证。建立了原型系统的体系结构,并通过设计实例—“带回弹测量装置的压弯模具”介绍了系统的功能实现。





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