产品设计知识分类及知识供应研究
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2 基于决策过程的产品设计知识分类 2 1 将产品设计过程看作决策过程
产品设计是由一系列决策驱动的知识密集型过 程, 有效地 产品设 计很大 程度 上取 决于 有效的 决 策 [ 15] 。产品设计决策可分为技术决策和组织决策。 技术决策着眼于产品本身, 它决定了产品的技术参 数。大多数技术决策都由产品设计人员做出。而组 织决策控制设计过程的进展, 阐明该做什么, 什么时 候做, 由谁来做 ( what the w ork w ill be done, w hen it w ill be done, and who w ill do it) 。大多数组织决策 由设计经理或公司管理层人员做出。在不同的产品 设计阶段, 设计知识的内容及表现形式不尽相同, 沿 着设计过程的不同决策将设计知识分阶段进行表达 和处理能减少知识使用时的盲目性, 如在某一阶段 避免搜索其他阶段的设计信息。
16 56
机械科学与技术
第 27卷
识研究团队 [ 2] 建立 的 D esign R epository, 目 前仍由 Drexe l大学研究人员保持更新。国内在这方面也开 展了较多的研究, 如文献 [ 3~ 5] 。这些工作较好地 推动了产品设计知识的获取、组织、推理与使用, 为 提高产品设计效率提供了参考。但是却忽略了一些 基本的问题, 如: 产品设计知识库中的知识具体包含 哪些类型? 如何分类比较合理? 这些知识来源在哪 里? 每种类型的知识采用什么方式表达? 采用什么 机制来获取知识并供给设计人员其所需的知识? 诸 如此类的问题还没有明确的研究结果。本文通过分 析已有的多种对设计知识的分类, 将产品设计知识 分为产品知识、过程知识和支持知识, 并着重分析如 何获取产品支持知识, 最终提出一种知识供应模式, 部分回答了以上问题。
为了完整 呈现产品设计过程产生和使用的知 识, 本文基于产品设计决策过程, 将产品设计知识分 为 3类: 产品知识, 过程知识和产品支持知识, 如图 3所示。此处的产品设计决策过程沿用 P ahl和 Be itz提出的阐明任务、方案设 计、技术设计和详细设 计 4个阶段 [ 19 ] 。
策, 如资源的配置、任务及角色的分配等。技术过程 知识用于辅助相关技术决策, 如设计方法的选择、设 计程序等。这类知识可用于设计过程的重用、改进 设计质量并优化设计过程, 以便提高设计效率。
第 12期
王克勤等: 产品设 计知识分类及知识供应研究
1657
因此, 基于产品设计决策过程对产品设计知识进行 分类是可行的。 2 2 基于决策过程的产品设计知识分类
从以上相关文献可以看出, 针对产品设计过程 中设计决策所需的设计知识, 已有的产品设计知识 分类关注的是从上游设计活动输入的信息 /知识、本 阶段产生的设计信息 /知识 /设计进程信息以及历史 相似设计项目的经验知识。实际上, 在设计过程中, 产品生命周期中其他阶段的知识也是产品设计过程 中需要参考的重要知识, 如制造、装配、包装、销售、 营销等方面的知识。然而, 已有的产品设计知识分 类并没有将这些产品生命周期中其他阶段的知识包 含进来。
Abstract: P roduct design is a know ledge intensive process wh ich is driven by a series of dec isions. T he efficiency and effectiveness o f these dec isions depends on the supply of m any k inds of re lated know ledge to designers from dif ferent sources and channels throughout the product lifecycle. Reasonable c lassification of product design know ledge is the prerequ isite for know ledge supply to product designers. In this paper, w e f irst m ake a literature rev iew on the classification o f product design know ledge. T hen, accord ing to decision m ak ing and product design process, the product design know ledge is classified into three categories, nam e ly, product know ledge, process know ledge and product suppo rt know ledge, wh ich are exp lained respectively. F inally, by putting the em phasis on the product sup port know ledge, one data m in ing based know ledge acqu isition and supp ly m ode is proposed, w hich prov ides a m ethod and theory fram ew ork for the construction o f product support know ledge base. K ey w ord s: product design; design know ledge; know ledge classification; design dec ision; know ledge supp ly
部分研究者在分析产品设计人员所需信息的过 程中探讨了工程设计知识的分类。 V incenti[ 7] 将工 程设计知识分为 6类: 基本设计概念, 设计标准和规 范, 理论工具, 数量化资料, 应用研究和设计手段, 但 没有包含 设计过程 !。图 1所示的 Zhang[ 8] 的分类 方法和图 2所示的 L i等人 [ 9] 提出的设计知识分类 方法反映了 设计过程 !这类知识。
(西北工业大学 管理学院, 西安 710072)
摘 要: 产品设计是由一系列决策驱动的知识密集型过程, 设计决策的效率和效果取决于对设计人 员的知识供给, 即从各种来源和渠道给设计人员提供产品生命周期内的各类相关知识, 将产品设计
知识进行合理分类是给设计人员提供知识的前提。本文通过对产品设计知识分类的相关研究文献
2008年 12月 第 27卷 第 12期
机械科学与技术 M echanical Science and T echno logy for A erospace Eng ineer ing
D ecember 2008 V o .l 27 N o. 12
王克勤
产品设计知识分类及知识供应研究
王克勤, 同淑荣
( Eng ineering and Physical Sc iencesResearch Counc il) 和 ESRC ( Econom ic and Socia l Research Council) 资 助, 以英国剑桥大学、巴斯大学等 11 所大学的工程 设计研 究 人员 及 众多 知名 企 业 ( 如 ABB, A irbus UK, Rolls Royce等 ) 参与的产品设计过程中的知识 和信息管理研究项目 [ 13, 14] 。
另外, A hm ed等人 [ 10] 将产品设计知识从两个维 度进行分类。在一个维度上, 知识分为与过程相关
的知识和与产品相关的知识。在另一个维度上, 把 知识分为以外在形式储存的信息和以内化于人脑的 形式储存的信息 ( 包括显性知识、隐性知识和暗默 知识 ) 。 L i和 Zhang[ 11] 把设计知 识分为 4类: 产品 结构, 产品行为, 产品功能以 及三者之间的 因果关 系。 C arstensen[ 12] 研究发现工程设计人员需要的信 息类型包括: 以往的设计, 设计原理, 相似产品, 产品 存在的已知问题, 零部件设计规范, 标准和规范, 工 作流程, 生产线特征, 新材料和新的零部件, 相关文 献及研究成果, 相关人员, 项目文档。近年来在产品 设计知 识研 究 方 面最 有 影 响的 是 由 欧盟 EPSRC
产品设计知识包含产品设计过程本身产生的知 识以及使用的产品生命周期其他阶段的知识, 设计 知识的作用和重要性已经成为确保企业产品获得竞 争优势的主要因素。设计过程中知识的获取、传递 和运用成为产品最终 成功实现市场化 的关键。因 此, 对设计人员的知识供应效率对产品设计取得全
收稿日期: 2008 02 29 基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 70771091)和西北 工业大学 青年
1 产品设计知识分类文献综述 关于数据、信息和知识的区分, 一种普遍的观点
认为数据就是在有机组合的情况下可转变为信息的 一些事实, 然后有用的信息在特定情境下转变为知 识 [ 6] 。本文认为 设计相关的信息和 知识都会对设 计人员的相关设计活动提供支持, 除非特别说明, 本 文中的 知识 !和 信息 !将互换使用。
中图分类号: TH 122; TP182
文献标识码: A
文章编号: 1003 8728( 2008) 12 1655 05
On C lassification and Supply of Product Design Know ledge
W ang K eqin, T ong Shurong
( Schoo l ofM anagem ent, N o rthwestern Po ly technical U niversity, X i an 710072)
科技创新基金项目资助 作者简介: 王克勤 ( 1979- ), 讲师, 博士研 究生, 研 究方 向为产 品开
发管理、质量管理, k eq inw ang@ nw pu. edu. cn
面成功具有关键作用 [ 1 ] , 必须在设计过程中给设计 决策提供足够的知识支持。
产品设计人员所需知识传统上大多依靠非正式 渠道获取, 如查阅设计手册、咨询领域专家等。一方 面, 这些渠道效率不高, 设计效果不能持续稳定的得 到保证。另一方面, 随着设计人员流动性的日益频 繁, 企业已不能长期拥有固定的有经验的设计人员, 使得这些传统非正式渠道 的知识获取效率 日益降 低。由此, 研究和建立设计知识库成为设计知识领 域研究的热门之一, 比较有影响的如美国 N IST ( N a tional Institute of Standards and T echno logy)的设计知
为什么要基于决策过程? 设计是以决策为标志 的信息演变过程, 把产品设计知识的分类基于决策 过程显然具 有可行性。U llm an 曾经领导的 研究项 目将产品设计信息按照零部件进行组织 [ 16] 。然而, 随着工作的推进, 只要有新的零部件出现或者原有 的零部件停止使用, 这种组织 方式就将逐渐失 效。 随后他们将设计信息按照涉及到的相关问题进行分 类 [ 17] , 相关问题可能是一个零件、零件的特征、功能 或者采用的过程等。然而运行一段时间后这种方法 同样陷入了困境, 因为这些相关问题可能过一段时 间也会被废弃。最后他们发现并证实组织产品设计 信息最好的方式就是按照所作的决策进行组织 [ 18] 。
分析, 基于产品设计决策过程, 将产品设计知识分为 3大类, 即产品知识, 过程知识和产品支持知 识, 并作了解释和细分。着重就研究较少的产品设计支持知识, 提出一种基于数据挖掘的制造知识
获取及对设计人员的产品支持知识供应模式。从而为建Baidu Nhomakorabea适用的产品设计支持知识库提供了思路
和理论框架。
关 键 词: 产品设计; 设计知识; 知识分类; 设计决策; 知识供应
产品设计是由一系列决策驱动的知识密集型过 程, 有效地 产品设 计很大 程度 上取 决于 有效的 决 策 [ 15] 。产品设计决策可分为技术决策和组织决策。 技术决策着眼于产品本身, 它决定了产品的技术参 数。大多数技术决策都由产品设计人员做出。而组 织决策控制设计过程的进展, 阐明该做什么, 什么时 候做, 由谁来做 ( what the w ork w ill be done, w hen it w ill be done, and who w ill do it) 。大多数组织决策 由设计经理或公司管理层人员做出。在不同的产品 设计阶段, 设计知识的内容及表现形式不尽相同, 沿 着设计过程的不同决策将设计知识分阶段进行表达 和处理能减少知识使用时的盲目性, 如在某一阶段 避免搜索其他阶段的设计信息。
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机械科学与技术
第 27卷
识研究团队 [ 2] 建立 的 D esign R epository, 目 前仍由 Drexe l大学研究人员保持更新。国内在这方面也开 展了较多的研究, 如文献 [ 3~ 5] 。这些工作较好地 推动了产品设计知识的获取、组织、推理与使用, 为 提高产品设计效率提供了参考。但是却忽略了一些 基本的问题, 如: 产品设计知识库中的知识具体包含 哪些类型? 如何分类比较合理? 这些知识来源在哪 里? 每种类型的知识采用什么方式表达? 采用什么 机制来获取知识并供给设计人员其所需的知识? 诸 如此类的问题还没有明确的研究结果。本文通过分 析已有的多种对设计知识的分类, 将产品设计知识 分为产品知识、过程知识和支持知识, 并着重分析如 何获取产品支持知识, 最终提出一种知识供应模式, 部分回答了以上问题。
为了完整 呈现产品设计过程产生和使用的知 识, 本文基于产品设计决策过程, 将产品设计知识分 为 3类: 产品知识, 过程知识和产品支持知识, 如图 3所示。此处的产品设计决策过程沿用 P ahl和 Be itz提出的阐明任务、方案设 计、技术设计和详细设 计 4个阶段 [ 19 ] 。
策, 如资源的配置、任务及角色的分配等。技术过程 知识用于辅助相关技术决策, 如设计方法的选择、设 计程序等。这类知识可用于设计过程的重用、改进 设计质量并优化设计过程, 以便提高设计效率。
第 12期
王克勤等: 产品设 计知识分类及知识供应研究
1657
因此, 基于产品设计决策过程对产品设计知识进行 分类是可行的。 2 2 基于决策过程的产品设计知识分类
从以上相关文献可以看出, 针对产品设计过程 中设计决策所需的设计知识, 已有的产品设计知识 分类关注的是从上游设计活动输入的信息 /知识、本 阶段产生的设计信息 /知识 /设计进程信息以及历史 相似设计项目的经验知识。实际上, 在设计过程中, 产品生命周期中其他阶段的知识也是产品设计过程 中需要参考的重要知识, 如制造、装配、包装、销售、 营销等方面的知识。然而, 已有的产品设计知识分 类并没有将这些产品生命周期中其他阶段的知识包 含进来。
Abstract: P roduct design is a know ledge intensive process wh ich is driven by a series of dec isions. T he efficiency and effectiveness o f these dec isions depends on the supply of m any k inds of re lated know ledge to designers from dif ferent sources and channels throughout the product lifecycle. Reasonable c lassification of product design know ledge is the prerequ isite for know ledge supply to product designers. In this paper, w e f irst m ake a literature rev iew on the classification o f product design know ledge. T hen, accord ing to decision m ak ing and product design process, the product design know ledge is classified into three categories, nam e ly, product know ledge, process know ledge and product suppo rt know ledge, wh ich are exp lained respectively. F inally, by putting the em phasis on the product sup port know ledge, one data m in ing based know ledge acqu isition and supp ly m ode is proposed, w hich prov ides a m ethod and theory fram ew ork for the construction o f product support know ledge base. K ey w ord s: product design; design know ledge; know ledge classification; design dec ision; know ledge supp ly
部分研究者在分析产品设计人员所需信息的过 程中探讨了工程设计知识的分类。 V incenti[ 7] 将工 程设计知识分为 6类: 基本设计概念, 设计标准和规 范, 理论工具, 数量化资料, 应用研究和设计手段, 但 没有包含 设计过程 !。图 1所示的 Zhang[ 8] 的分类 方法和图 2所示的 L i等人 [ 9] 提出的设计知识分类 方法反映了 设计过程 !这类知识。
(西北工业大学 管理学院, 西安 710072)
摘 要: 产品设计是由一系列决策驱动的知识密集型过程, 设计决策的效率和效果取决于对设计人 员的知识供给, 即从各种来源和渠道给设计人员提供产品生命周期内的各类相关知识, 将产品设计
知识进行合理分类是给设计人员提供知识的前提。本文通过对产品设计知识分类的相关研究文献
2008年 12月 第 27卷 第 12期
机械科学与技术 M echanical Science and T echno logy for A erospace Eng ineer ing
D ecember 2008 V o .l 27 N o. 12
王克勤
产品设计知识分类及知识供应研究
王克勤, 同淑荣
( Eng ineering and Physical Sc iencesResearch Counc il) 和 ESRC ( Econom ic and Socia l Research Council) 资 助, 以英国剑桥大学、巴斯大学等 11 所大学的工程 设计研 究 人员 及 众多 知名 企 业 ( 如 ABB, A irbus UK, Rolls Royce等 ) 参与的产品设计过程中的知识 和信息管理研究项目 [ 13, 14] 。
另外, A hm ed等人 [ 10] 将产品设计知识从两个维 度进行分类。在一个维度上, 知识分为与过程相关
的知识和与产品相关的知识。在另一个维度上, 把 知识分为以外在形式储存的信息和以内化于人脑的 形式储存的信息 ( 包括显性知识、隐性知识和暗默 知识 ) 。 L i和 Zhang[ 11] 把设计知 识分为 4类: 产品 结构, 产品行为, 产品功能以 及三者之间的 因果关 系。 C arstensen[ 12] 研究发现工程设计人员需要的信 息类型包括: 以往的设计, 设计原理, 相似产品, 产品 存在的已知问题, 零部件设计规范, 标准和规范, 工 作流程, 生产线特征, 新材料和新的零部件, 相关文 献及研究成果, 相关人员, 项目文档。近年来在产品 设计知 识研 究 方 面最 有 影 响的 是 由 欧盟 EPSRC
产品设计知识包含产品设计过程本身产生的知 识以及使用的产品生命周期其他阶段的知识, 设计 知识的作用和重要性已经成为确保企业产品获得竞 争优势的主要因素。设计过程中知识的获取、传递 和运用成为产品最终 成功实现市场化 的关键。因 此, 对设计人员的知识供应效率对产品设计取得全
收稿日期: 2008 02 29 基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 70771091)和西北 工业大学 青年
1 产品设计知识分类文献综述 关于数据、信息和知识的区分, 一种普遍的观点
认为数据就是在有机组合的情况下可转变为信息的 一些事实, 然后有用的信息在特定情境下转变为知 识 [ 6] 。本文认为 设计相关的信息和 知识都会对设 计人员的相关设计活动提供支持, 除非特别说明, 本 文中的 知识 !和 信息 !将互换使用。
中图分类号: TH 122; TP182
文献标识码: A
文章编号: 1003 8728( 2008) 12 1655 05
On C lassification and Supply of Product Design Know ledge
W ang K eqin, T ong Shurong
( Schoo l ofM anagem ent, N o rthwestern Po ly technical U niversity, X i an 710072)
科技创新基金项目资助 作者简介: 王克勤 ( 1979- ), 讲师, 博士研 究生, 研 究方 向为产 品开
发管理、质量管理, k eq inw ang@ nw pu. edu. cn
面成功具有关键作用 [ 1 ] , 必须在设计过程中给设计 决策提供足够的知识支持。
产品设计人员所需知识传统上大多依靠非正式 渠道获取, 如查阅设计手册、咨询领域专家等。一方 面, 这些渠道效率不高, 设计效果不能持续稳定的得 到保证。另一方面, 随着设计人员流动性的日益频 繁, 企业已不能长期拥有固定的有经验的设计人员, 使得这些传统非正式渠道 的知识获取效率 日益降 低。由此, 研究和建立设计知识库成为设计知识领 域研究的热门之一, 比较有影响的如美国 N IST ( N a tional Institute of Standards and T echno logy)的设计知
为什么要基于决策过程? 设计是以决策为标志 的信息演变过程, 把产品设计知识的分类基于决策 过程显然具 有可行性。U llm an 曾经领导的 研究项 目将产品设计信息按照零部件进行组织 [ 16] 。然而, 随着工作的推进, 只要有新的零部件出现或者原有 的零部件停止使用, 这种组织 方式就将逐渐失 效。 随后他们将设计信息按照涉及到的相关问题进行分 类 [ 17] , 相关问题可能是一个零件、零件的特征、功能 或者采用的过程等。然而运行一段时间后这种方法 同样陷入了困境, 因为这些相关问题可能过一段时 间也会被废弃。最后他们发现并证实组织产品设计 信息最好的方式就是按照所作的决策进行组织 [ 18] 。
分析, 基于产品设计决策过程, 将产品设计知识分为 3大类, 即产品知识, 过程知识和产品支持知 识, 并作了解释和细分。着重就研究较少的产品设计支持知识, 提出一种基于数据挖掘的制造知识
获取及对设计人员的产品支持知识供应模式。从而为建Baidu Nhomakorabea适用的产品设计支持知识库提供了思路
和理论框架。
关 键 词: 产品设计; 设计知识; 知识分类; 设计决策; 知识供应