（设计艺术学专业论文）ICAID系统的知识管理与网络化合作设计平台研究.pdf

摘要 本论文是在参加国家“十五”科技攻关项目“基于设计知识和用户知识的网 络化数控机床造型设汁与人性化界面技术及应用研究”的基础j = = 完成的，主要研 究基于知识的设计模式、基于知识的设计过程以及基于网络的合作设计等问题， 提出了i c a | d 系统的知识体系、知识管理方法以及| ，c 9 络化合作设计平台的组织管 理与技术条件。 论文以实际的数控机床造型设计以及人性化界面技术研究为基础，分析了人 们对于数控机床产品的认知模式，提出了基于侧面轮廓线、立面典型布局以及数 控机床种类的分类检索模式，为用户提供s o l i d w o r k s 草模，辅助用户完成设计； 分析了目前c a i d 、c a d 、虚拟现实、服务器、网络技术等技术条件，提出了基于 s o l i d w o r k s 二次开发以及与v i e w p o i n t 无缝连接的设计知识表达方式；提出了基 于c ie n t s e l - v e r 的辅助设计模式以及合作设计平台的实现形式。 论文指出数控机床造型设计的知识体系应该包括基础知识系统、案例系统以 及特征部件库等予系统；在知识系统与合作设计平台之问的知识交换方面，通过 没置资料系统与数据系统，提山了整个【c a i d 系统的系统框架。论文通过分析数 控机床的设计过程以及过程中的组织、管理活动，通过智能的导航系统，将这些 知让 集成在合作设计平台之中。 沦文还讨沦了数控机床造型设计与口语分析法实验以及造型、色彩研究的叫 卷调奄，并对系统框架提供了补充与完善。 关键词： 工业设计计算机辅助工业设计 数控机床 设计知识 j ；j 户知谚 知识管理合作设计 a b s t r a c t t h i st h e s i si sf i n i s h e do nt h eb a s i so fm yt a k i n gp a r ti nt h en a t i o n a l “t e n t h f i v e ” p r o j e c t - - r e s e a r c ho nh l t e m e t - b a s e dn cm a c h i n et o o l sf o r md e s i g na n dh u m a n i z e d i n t e r f a c et e c h n o l o g i e sa n di m p l e m e n t a t i o n sb a s e do nd e s i g nk n o w l e d g ea n du s e r k n o w l e d g e i tf o c u s e so ns u c hp r o b l e m sa st h ek n o w l e d g e b a s e dd e s i g nm o d e ，t h e k n o w l e d g e b a s e dd e s i g np r o g r a m ，a n dt h ei n t e r n e t - b a s e dc o l l a b o r a t i v ed e s i g n ，e t c i t b r i n g sf o r w a r dk n o w l e d g es y s t e mo fi c a d ，t h ew a yo fk n o w l e d g em a n a g e m e n t ，a n d t h em a n a g e m e n ta n dt e c h n o l o g yo f t h ei n t e m e t b a s e dc o l l a b o r a t i v ed e s i g np l a t f o r m t h i s t h e s i s ，b a s e do nt h er e s e a r c ho fn cm a c h i n et o o l s f o r md e s i g na n d h u m a n i z e di n t e r f a c et e c h n o l o g y , a n a l y z e st h ec o g n i t i v em o d eo fn cm a c h i n et o o l s ， b r i n g sf o r w a r dt h ec l a s s i f i e ds e a r c hm o d eb a s e do nt h ep r o f i l el i n e s ，t h et y p i c a lo v e r a l l a r r a n g e m e n to ft h ef a c ea n dt y p e so fn c m a c h i n et o o l sa sw e l l t h eu s e rc a ns e a r c h r o u g hm o d e lo fs o l i d w o r k sf r o mi c a i da n df i n i s ht h ef o r md e s i g nw i t ht h ea i do f i c a i d t h i st h e s i sa l s oa n a l y z e st h ec u r r e n tt e c h n o l o g i e so fc a d ，c a d ，v r ，s e r v e r a n di n t e r n e t ，b r i n g sf o r w a r dt h ee x p r e s s i o nw a yo fd e s i g nk n o w l e d g eb a s e do nt h e s e c o n dd e v e l o p m e n to fs o l i d w o r k sa n dt h ec l o s ec o n j u n c t i o no fv i e w p o i n ta n d s o l i d w o r k s i ta l s ob r i n g sf o r w a r dt h ec o m p u t e ra i d e dd e s i g nm o d eb a s e do n c l i e n t s e r v e ra n dt h ea c t u a l i z a t i o nf o r mo ft h ec o l l a b o r a t i v ed e s i g np l a t f o r m t h i st h e s i sp o i n t so u tt h a tt h ek n o w l e d g es y s t e mo f n cm a c h i n et o o l sf o r md e s i g n s h o u l di n c l u d es u c hs u b s y s t e m sa st h eb a s i ck n o w l e d g es y s t e m ，c a s es y s t e ma n dt h e d a t a b a s eo ff e a t u r ec o m p o n e n t s ，e t co nt h ea s p e c to ft h ek n o w l e d g ee x c h a n g e b e t w e e nt h ek n o w l e d g es y s t e ma n dt h ec o l l a b o r a t i v ed e s i g np l a t f o r m ，w eb r i n g f o r w a r dt h es y s t e mf r a m e w o r ko f1 c a i dt h r o u g hs e t t i n gu pt h em a t e r i a la n dd a t a s y s t e m s a f t e rw ea n a l y z e t h ed e s i g np r o g r a mo fn cm a c h i n et o o l sa n dt h e o r g a n i z a t i o na n dm a n a g e m e n to f t h ep r o g r a m ，w ec a ni n t e g r a t et h i sk n o w l e d g ei n t ot h e c o l l a b o r a t i v ed e s i g np l a t f o r mv i ai n t e l l i g e n tn a v i g a t i o ns y s t e m t h i st h e s i sa l s od i s c u s s e st h ee x p e r i m e n to fv e r b a lp r o t o c o la n dt h eq u e s t i o m a a i r e o nt h ef o r ma n dc o l o rs t u d i e so f n cm a c h i n et o o l s ，a n dp e r f e c t st h es y s t e mf r a m e w o r k k e y w o r d s ：i n d u s t r i a ld e s i g n ，c a i d ，n cm a c h i n et o o l s ，d e s i g nk n o w l e d g e ，u s e r k n o w l e d g e ，k n o w l e d g em a n a g e m e n t ，e o l l a b o r a t i v ed e s i g n 第一章绪论 1 1 信息时代工业设计发展的新趋势 1 1 1 工业设计的含义 制造、l k 担负着为实现现代化提供物质保障的重任。随着中幽加入世界贸易组 织( w t o ) ，我国诈在加速成为“伞球制造中心”，这其中机床工业的发展刘整个 制造业有着巨大的影响。本论义就是存数控机床的工、k 设计研究基础上腱丌的。 工业设计白上世纪2 0 年代被确立为一种现代学科以来，其含义本身是小断 发展管的，设计风格的演变、设计方法、设讣手段的革新等都是时代发展的产物。 1 9 8 0 年国际l i 业设计学会联合会( i c s i d ) 第1 1 次年会卜公枷了修改后的j 业设计的定义：就批量1 1 j “的工业产品而言，凭借训练、技术知u 、经验及视觉 感受而赋予材料、结构、形态、色彩、表面加：以及装饰以新的品质和资格，叫 做l ：业设计。 从工业设计的定义i l j _ 以香山，工业设计是企、i k 新，“：品”发巾的亚要组成部分 之一。划j ：产品开发而高，我f 可以引出管理学上的产品8 0 2 0 原则”f ，即：人 约8 0 的产品成本耗费( 或总价值) 和1 0 0 的产品功能是存产r 吊研发阶段决定 的。1 业设计在这8 0 的产品成本耗费和1 0 0 的产品功能i ：占有举足轻重n 匀地 位。 11 2 信息社会的工业设计 进入二十一吡纪的我们实际：正处于一个 新的社会转型期，f 在走向新的未来社会。对 f 未来社会人们都会有种种没想，这些设想林 林总总，从内容和形式上都会有所页别，但有 一样足大多数人所公认的，即：术来社会的显 著标忐是信启、化，我们把它叫作信息社会。 未末十r 会单，人们可以预见知识和智能成为土 要的资小。当莉，信息社会的特征已初现端 倪，p d a 、h i d 、a d s l 、g p r s 、d v 等概念 n q 信息产品或服务人家已经耳熟能洋( 如同11 )这些必然会影响到人们的牛7 ，i 方式和思维方式，当然电会影响到为以末来性作为其本质的工业设计，使得工业 i 殳计的含义也逐渐发生着变化。在未来性方面，人们对基于网络的沟通模式产生 了浓厚的兴趣，如在1 9 9 9 年，意大利d o m u s 学院、英罔宁家岂术学院( r c a ) 其刊针对未来情境刀发了 款命名为“n o n n o g o t c h i ”的电子产品，作为家庭成员 删的沟通工具。这本身包含省异地的合作设计以及设计师对沟通问题本能的种 l 工业鞋囊赞上业设计锖患 i 会的王业设计 i 产品方荒：产品方面： 目的单一的多种目的的 i 以田换新的可修理的 i 批量生产的 规模定制的 i 标准化的用户化的 i 适宜的 满意辑 设计过程方面：设计过程方雨： i 鞋裁的是主的 i 内在位的外在化的 l 撵他的包容的 l 羹中的多方面的 i 设计者方孟：设计者方面： i 独朝性的台作性的 1 个人的无名性的 l 专业的供人势率的 幽12 一业设汁的转变 思考1 。 信息时代工业设计的这种转变 体现在漫计理论、设计方法、设计程 序以及设计者等很多方面”l 。如图 1 2 。 二十世纪初，随着亨利福特第 一辆t 型车的诞生，以“大规模生 产”、“标准化”为 要特征的工业时 代生产模式取得了极大成功，在没计 理念卜则渐渐发展成以现代主义占 绝对统治地位的设计格局6 i 。但是随着 社会的发展，人们逐渐摆脱了商品短缺 的历史，“卖方市场”逐渐转变为“更方市场”，人们的需求在这个时候也呈现出 多样性，朝着小批量、多样化、高情感、个性化的方向发展；另一方而，随着 人们埘自身! 七存环境问题的关注，非物质设训、体验经济与体验设计逐渐得到了 认同8 。如a m a z o n c o n 这种新的虚拟书店让购书成为干十可信、方便、快捷而 随心可得的空间，s t e v e ns p i e l b e r g s 成市梦1 ，( d r e a mw o r k ss k g ) ，存其r 乜影作 品尚未完成之前，便已经成为大众投资最抢手的对象。这些都体现了服务或岩体 验正在成为新经济的重要形式。在这样一种大背景下，作为新产品开发重要组成 部分的工业设训，也面临着程序、方法上的转变，出现r 许多新趋势。这螳新趋 势t f l 就有很多是与信息社会的主要特征息息相关的，如：产品的信息化、非物质 义、合作设计等= 。 1 1 3 产品的信息化 f 狮面捉到了h i d 、d v 等各种信息产品f 在进入人们的生活，对于这些产a “ 其物质的成分已经变得不可见，人们常常只能看到果而看不见冈，冈为使它们工 作的机制常常是一些微小的电子元件。这些新产的出现，引起_ 人们划f 它们 形式的思考，j 下如e z i om a n z i n i 所说，所有的高科技产品仍然需要一个表面或一 种皮肤，在这种皮肤上仍然需要充斥情感的平u 符号的张力。j 。品的信息化没计就 是存这样的 ，景下产生”1 。 人们埘这些新产品的自接反应，首先是来白于f 占感的”，意即对美的直接感 受以及个人的喜好偏爱，这与人们个人的个性特质、生长环境有关- t - j ：另一方面， h1 3 a p p l e 新i m a c 电脑 则来自丁人们对j 产品的“认知”，它体现 为由于外部因素的影响以及教育文化水平 而形成的种共同价值观，也有司能是流 行价值观。如用户刈n 1 k e 、b m w 、 a l e s s i 、a p p l e 等企业的产品都有很高的 认知。如图13 。 同样的一种产品，不同的人术行，他们 的感受是不同的，这说明他们刈j 产品的理 解是有筹别的，这涉及到设计师对于产品的 编码以及用户对于产品的解码过程。在产品的编码中，设计师将产品的形；惫与空 问、色彩与肌理、结构与功能，通过视觉符号的组介来表达其实质，使其具有明 显的特征，便于消费者j f 确解码。用户的解码过程是人们对于信息的接受! j 经验 搜索相且匹配的过程，当这两个过程在一定程度卜达到耦合的时候，才能形成人 们心理：的共吗，即解码成功，用户认同设计师的漫计成果。罔l4 是种、品 信息的编码解码认知模型“”f 。， 蚓14 广l l l _ _ j l 信息的编码解码过科模叩 1 产品的信息化提供了设计的一种模式，而现代信息技术的迅猛发展，也为产 品的信息化设计提供了良好的技术和物质基础。这使得产品的编码以及用户的解 码能够以知识的形式表达出来，帮助设计师找到合适的耦合形式，设计出用户满 意的产品。 1 2 知识与知识管理的概念 i n t o m c t 的普及特别是1 9 9 4 年网络浏览器诞生以米，为人们的工作、学习和 生活带来了巨大的便利，但足月一方面，也出现了信息超载现象，如不熟悉的主 题在网上检索，通常会检索 = 人量无用的信息。为_ r 更好的利用信息，人们开发 出各种各样的信息管理系统，在一定程度上为组织提高工作效率提供了帮助，但 是随着信息量的激增，这些信息系统在利用信息创新方面却显得很苍广1 。 针对这些问题，人们提出了知识和知识管理的概念，知识的概念足基于信息 之上的，信息的概念! l ! 【j 是基于数据的概念之上的。人们一般认为，数据( 数值、 符号) 通常代表定的事物，乖个数据并不能说明什么；信息则揭示有意义的概 念；通过信息的联系，揭示出一定的规律性，将它运用于无直接先例可循的新情 况时，就是知识”1 。彼得德努克曾说：“知识通常在于应用之巾”。由此，我们 可以看出，知u 的特性在丁它的创新运片j 上。 未 经 簿 期 的 反 应 筹 划 好 的 知小 ? 端8 赣麟浚瀚寨i i k 瓦 预 4 到的 束预料到的 刳激困素 倒15 刺激一反应矩阵 知识管理则是充分利用集体智 慧来增强应变和创新能力，它用于 各种纽织中，体现了组织的工作稃 序，寻求信息技术的数据和信息处 理能力与人类创造和创新能力之 间的增效协同。这里我们u t 以引出 知识管理与信息管理的差别了。图 1 5 足描述这种筹异性的刺激一反 应矩阵”。 山图我们可以看出信息管理是 山针对预料到的刺激因素而预先筹划好的各种反应组成；而知识管理是山针对突 发刺激因素所作的各种未经筹划( 创新) 的反应组成。在n 设计领域，存个 需要持续创新的领域，知识管理存纠织问的运用，就显得异常重要了。 1 3 “九五”研究成果与“十五”课题提出 1 31 “九五”时期的研究成果 i c a i d ( n t e r n e t - b a s e dc o m p u t e r a i d e di n d u s t r i a ld e s i g n ) 系统就是以t 业 设计为重心，基于例络的计算机辅助工j k 发计系统。2 0 0 0 年，湖南大学工业设计 系结合“九士+ ”时期的幽家课题“数控机床的辅助造型技术及外观什罔库研究”， 根据当时信息技术和互 联网，。、f k 的发展状况， 自主丌发了国内第一个 基于因特网的引算机辅 助工业设计平台“基于 i n t e r n e t 的数控机床 辅助造型设计嘲站”，在 这一领域进行了富有成 效的研究1 3 10 如图1 6 。 剐16 “九五”时删1 c a l d 网站 其最典型创新成果包括：其，创造忡地在设计心理学研究领域引入意致尺度法， 并建立了基于意象尺度图的数控机床造型设讣图库系统1 “；其，建矗了初步的 皋j 二工、l k 设计师和工程技术人员的合作设计平台。 1 3 2 “十五”时期课题的提出 随着网络技术在制造业的广泛应用，也随着湖南大学工业设讣系技术装备的 小断更新和提高，逐渐捌有了快速原型、数控车、高速铣削、人型发计软什等先 进技术，为我们在新的时期进 j ：更加深入的训算机辅助t 业设计系统研究创造了 条件。凶此，“五”时期，结合国家科技攻关专题项目“基于设计知识和用户 知以的网络化数控机床造型设计人性化界而技术及心用研究”，系早提山了通 过对机床概念没计、造型设训、机床用认知心理模型、虚拟快速发汁及人机界 面设计等相关技术的研究，并以建立基于设讣知识和用户知u 、h 有初步智能和 l 办同机制的数控机床造型设计与人性化界而发计网络平台的目标，即新i c a i d 系 统目标“。 本论文 【j 为该课题的部分，侧重于对i c a d 系统的知u 管理利网络化合作 没计方面的研究。本论文以数控机床的l , i k 设计研究为基础，以刚络技术和远程 数据服务技术为依托，提出基于i c a i d 系统知u ! 静= f 坐的内容、方法与黻技术， 在此皋础f ：提m 了建立网络化合作设讣平f 的模，以辅助f t j 户完成工业改汁。 第二章基于知识的设计模式研究 2 1 知识与知识管理的一种模式 2 1 1 知识的分类 在知识领域，人们认为知识存在于系列从明确到含蓄的连续体巾，刘知识 分为明确的知识与含蓄的知识。明确的知识可以被压缩成几个简单的符号，这些 符号可以被语言( 或文字) 和( 或) 机器所编码，而倾向于含蓄的知识则很难被 编码，它通常需要而对面、同步传递的模式来传播。图2 1 是明确的知识与含蓄 的知i = ；! 的连续体以及他们之间的比较关系1 。 图2 1 明确知l 识与含蓄知识的连续体 从这罩我们可以看出，j 业设计所需要知识中的经验、视觉创造能力等，都 是倾向于含蓄性的知识，这种含蓄性的知识在工业设计中是极其重要的。然而， 含蓄性知识凶为它天然的难以编码性，很难在各知识土体之间传播，使得工业设 计的知识研究和知识管理有着很大的挑战性。正如人们常常所说的，工业设计是 很难教授的，但是是能够交流的，这其中所说的就是在目前的情况下，工业设计 的知识传递与物理、化学等学科不同，它更多的需要知以主体之间面对面、以参 与的形式交流。在i n t e m e t 迅速普及的今天，我们需要研究工业设计相关知识的 特性，将这种含蓄性的知识编制成一种在网络虚拟环境下呵以交流的形式。 下面，我们从多个侧面论述工业设计需要实行知识管理的依据。从这些论述 中，我们可以看出知识能够在哪些方面帮助人们完成一项满意的设计活动。 2 12 工业设计需要实行知识管理 根据幽际工业设计学会联合会0 c s i d ) 于1 9 8 0 年给工业设训下的定义，我们 可以看卅：工业没计足一种知识 一作，它需要技术知识、经验及视觉创造能力， 也就是需要美学、工学、管理学、心理学等多方面的知识以形成一种能力。也就 是说，上、i k 没计是知识服务业中的一种，它以创意为中心、以造型为依托，知识 存整个工业设计活动巾异常重要。在产品的差片化方血，f 业设计需要用知u 来 形成创意”；存j 、，：品外发的速度上面，i 业设计需要用先进的信息技术知识米完 成创意；在产品的低成本史现上，工业设计需璺其他争i t 技术人员的知识以降低 成奉；存，t 品的使用性、认知力而，t _ , l k 漫计需要知识米评价创意= 【；= 家知道，企、i k 存新，- 品”发与设计中所采用的策略主要仃两种，其。是提 高价位，其一是降低成本。人多数企业采用的是降低成本的做法，但是随着技术 的成熟以及竞争对于的不断加入，降低成本的空| 1 tn j 蒯j 、。有效导入1 业设汁， 通过创造荠异化的产品增加，。品的价值，树立有效的品牌j 有”j 能避免价格战的 恶一陀竞争。如n o k i a 公司的通讯j m 品与其他企业的产品相比较就存存显著的差异， | 亍i q 髟成了属于白己余业的设计特征，在产6 识别方面做得很好，跃成为通讯h 场的领头、r 。 通过建立基j 一知识和知识传播的网络系统，一方丽整理以前工作的经验、1 i 作成果以及最新的设计理念，促进 组彭i 内成员之l l 闩j 的知识芡享，激发 史有创意的设计方案；另。方面创 造虚拟的网络殴计环境，有效融合 其他专、l k 技术人员的知识，提高设 计的效率，赢耿仃利的卜市时问。 通过整合设计资源，增强产品斗目关 部门之问的实时沟通，合作丌发新 幽2 2 沈数控砹计山案 ，、，- i 1 ，将有利于提高设计效率、提 升组纵员工的知识水平以达到增 强企业竞予力的效果，外发上业设 计的知识管理平台就显得十分必 要了。 以湖l 柯人学二t 。业设计系为例， “f 九l ”期问，近1 家数控机床主 机j 。为了肌陕产品丌发的速度，提 高i ；f i - 效率，纷纷将其造型设计1 作委托我们系完成( 立【i 罔2 2 、2 3 ) 。 我们稃二县体的设训丌始之l 讨都会n 图、收集目前市场上出现的同类产品、检索技术上出现的最新成果等，这些为我 们进行造型设i t 创造了良好的条件，保证了我们所完成设计成果的先进性，并得 到厂家的肯定。纵观整个设计过程，我们可以通过建立合适的知识管理平台，将 这些完成的工作通过有效的整理，形成一些规律性的认识，用于指导以后的设计 实践，避免重复性工作；另一方面，该知识管理平台可以增强与客户之间的沟通， 及时将设计成果在平台上发布，反馈多方意见、提高工作效率，实现知识管理平 台增效协同的功能。 针对工业设计的知识管理平台，我们需要研究工业设计的设i t 知识以及用户 的用户知识。具体来说，我们需要研究工业设计人员如何思考，为什么思考，了 解他们拥有的各种知识和态度，以及他们和其他产品开发人员的交流过程：我们 也需要知道目标用户的使用习惯以及他们对产品的认知模式；我们还需要了解机 床结构设计人员的知识结构以及他们在完成造型日, j - 所需要的知识。通过建立i , l k 设计的知识管理平台，实现设计知识与用户知识在知识寻求者与知识拥有者之间 的桥梁作用。 2 1 3 知识管理的一种模式 知识管理的目标就是力图能够将最恰当的知识在最恰当的时问传递给最恰 当的人，以便使他们能够做出最好的决策。因此，知识管理实际上还是针对人的 管理，与现实中不同的是我们需要利用网络、软件技术辅助这种管理，使这种管 理更加有效。 i c a i d 系统的知识管理首先要确定各知识主体以及他们各自的知识领域。根 据现实情况，“十血”时期，我们主要研究了工业设计师和工程技术人员作为系 统的知识主体的情况，设计、开发出能够辅助他们顺利地完成数控机床产品的造 型设训。工作的系统。 基于知识管理的这样一种目标，我们需要找到一种合适的中介技术，将工业 设计师、工程技术人员的知识不断外在化，通过一定的分类原则和分类学原理， 将获取的知识存储在专用的知识存储器里面；当用户使用i c a i d 系统的时候，他 通过智能化的导航系统找到白己所需要的知识，将这些知识内存化为自己的知 识；这样，用户就能够将这些不太相关的知识连接起来，结合自己已有的知识形 成自己独特的设汁方案。这里引出i c a i d 系统采用的一种知识转化模式”，如 图2 4 。 由图2 4 我们可以看出，i c a i d 系统知识管理的过程实际上就是在使用过程 中不断将各知识主体的知识外在化，将这些外在化的知识存储，然后将知识存储 器的知识不断内在化为用户的知识，帮助用户认知以形成设计方案，以此形成一 个不断增长的知识循环体系。对于图中的名词，其含义以及可以采用的技术解释 如f ： 外在化外在化的目的主要在 于获取知识，将获取的知识存储在 知识存储器罩面，然后按照一定的 原则进行整理。有效地获取合适的 知识是i c a i d 系统所要解决的关 键问题之一，在后面的章节中，我 研究了系统中应该具有的知识体 系、这些知识表达的形式以及这些 知识会按照什么样的原则进行分 类、如何使用等方面的问题。这些 图2 4 一种知识转化模式 都是使知识主体的知识外在化方面的问题，所采用的技术主要是以超文本的形式 加入链接。 内在化内在化一方面是为了提取知识存储器中的知识，另一方面是过滤系 统提供的知识。存i c a i d 系统中，用户不可能做剑理解整个系统内的知识，他会 有所选择地提取存储在其中的知识，我们可以采用匹配链接的形式，将与用户输 入的关键字相关的知识按照关联程度呈现在页面的辅助空间上，帮助用户寻找适 合自己的知识。这也是i c a i d 系统智能化方砸的体现。 中介中介的目的是将知识寻求者与知识提供者之间联系起来，起一个桥梁 的作用。我 f j 可以这么说，内在化集中于传递明确的知识，而中介则主要调节含 蓄的知识。在宽带网络以及各种组件程序可以为两者之间建立起联系的碰头地 点，这对于处于不同地理位置的知识主体之间的作用异常明显，个人化的通讯系 统和公共化的通讯系统在i c a i d 系统中部是必需的。 认知认知的目的是创造新的知识，它帮助用户将一些关联程度不高的知识 自动连接起来，帮助他们形成最后的决策。 当然，作为i c a i d 系统知识管理的目标之一，对最后设计方案的评价也是必 需的，通过多力参与的评价系统的审核，保证新的设计方案的有效性。 2 2 数控机床造型设计的设计知识与用户知识 2 21 c a i d 系统的用户定位 i c a i d 系统所采用的目标产品是数控机床，因为是结合国家“十血”课题的 缘故，住其他类型的产品中加以变通，其相关成果依然具有普遍意义。又冈为 i c a i d 系统目前人多数用户是从市机床发计的工程技术人员，我们研究了他们进 行造型设讣的过程、所需要的知识以及4 a | f f j 一业设计师合作完成数控机床的模 式。根据湖南大学工业设计系近几年进行机床造型设计的现实经验，我们总结了 进行数控机床造型设计所需要的知识以及工业没计师与工程技术人员各自知识 体系的特j ? 、i ，以期实现种良好的中介，将他们各自的知识充分激发以利j 二数控 机床新广品的外发与设训工作。 根据我国机床行业的现状以及在北京机床研究所、上海第二机床厂调研的结 果显示，这些企业凶为各种各样 的原因，部分造型设汁i 作是由 企、p 内部的工程技术人员完成。 据资料显示，美国辛辛那提公司 的数控机床产品的造型设计 作也大部分由该企业具有实际 经验的i ：程技术人员完成，如图 2 5 所示n 这些都说叫，由工程 图2 , 5 美国辛辛那提公用的机床* 品 技术人员完成机床造型设计工 作是可行的，关键是找到一种计算机辅助工业设计的工具，使工程技术人员完成 造础设计的质最得到保证。i c a i d 系统的用户定位也以工程技术人员为_ ：，凶此， 这样的定化为我们研究i c a i d 系统的知识体系确定了是渊。 工程技术人员和工业设计师对于造型设计的理解是小一样的，因此他们进行 造型没计的方法也会自比较大的不同，辅助他们完成造型设计所需要的知识也存 在着筹别。相比较而言，1 2 , 1 k 设计师刘j 。造型设计来说相当十专家，而工稃技术 人员完成造型设训相当于新手。一样的一项技能，专家和新手的思维模式是不 样的，图2 6 就是针对造型设 计而高，专家新于设汁模型 _ _ f 1 1 图可知，专家进行造，心 设计的时候，因为其丰富的经 验，他町以直接由概念向模拟转化，很快彤成自己的设计方案；而新手完成造型 设计的时候，他不得小经过不断的操作感知一模拟的循环，在这种不断循环的 过程中，他需要i c a i d 系统的辅助支持，通过在i c a i d 系统检索相关外在化的 知识，将这些知识内在化为自己的知识形成没计方案并作出评估。 当然，对于定位在i 程技术人员的i c a i d 系统一方面需要辅助工程技术人员 完成造型设计任务；另一方面，需要辅助工业设计师完成造型设计任务，并且在 合作设计平台中对工业设计师与工程技术人员的合作i 殳计工作提供知识辅助。 2 2 2 设计知识与用户知识的含义 由图1 4 产品信息的编码一解码过程模型可以看出，工、i p 设计师存完成一项 设计的时候，他一方面需要拥有产品相关的知识，另一方面他需要了解大众的心 理以及用户操作、使用的方式。概括起来讲，他需要设计知识和用户知识两方面 的知识。同样，在i c a i d 系统中，设计知识和用，1 知识也是计算机辅助工业设计 的重要组成部分，所以，我们先要界定设计知识和用户知识的含义“1 。 设计知识是设计师的经验、价值观以及产品的生产、使用等背景信息的混合 体，它也包括通过融合程序化的方法与设计师的直觉以形成概念、实现概念和评 估概念等方而。从定义 ：看，设计知识绝对不是一种很简单、直观化的知识，它 有着丰富的内涵与外延。在 i c a i d 系统的知识研究中， 我们首先要定义这种内涵与 外延，然后将其外在化，变 成可以组织化的知识辅助设 计。我们可以从以下l q 个方 而理解设计知识：专家洞察 力、设计帅的经验、设计价 值与其他背景信息。网2 7 是设计知识向产品知识转化的 一种模型。 姻谶 背景 外在化的知识 可靠性 产品专门知识领域 图2 7 设计知识向产品知识的转化模跫 专家洞察力a r c h e r ( 阿切尔) 曾经这样来定义设训：“设计是围绕目标的问 题求解活动”。问题求解是思维心理学中的蘑要概念。在人类的实践中，人们通 过不断的“试误”( t r ya n de r r o r ) 来形成知识指导实践，形成这种专家式的洞察力 是个长期的过程，它本身是一种很 在化的知识。在设训活动中，设计师通过 一套系统化的程序来定义问题、了解问题与解决问题。在直觉和系统化的程序相 融合以定义、了解设计问题的时候，专家便能够形成图2 6 所示的由概念直接转 化为模拟的造型设计专家模式，这里面同样包含着明确的知识与含蓄的知识。设 计师在形成这种专家式的洞察力的时候，设计方法和设计师的直觉在这里而都会 起重要作用。 设计师的经验经验足指我们过去曾经做过或者发生过的事情。经验是人类 的重要资产，k o g u t 与z a n d e r 曾经指出人们过去曾经做过的事情，4 i 仅可以用来 预测未来需要完成的事情，而且氏期的经验积累有助于面对未来的不确定性。 s w a m i n a t h a n ( 2 0 0 0 ) 也以脚踏车为例进行案例分析，指出了企业中经验知识的重要 性。在设计管理中，人们习惯于收集各种案例以指导以后相类似的活动，就是说 明经验在设计与设计管理活动中占据着重要地位。设计师的经验一般是在长期的 设计实践中，设计师或者设计小组形成的在产品开发中掌握的什么环境下，什么 样的产品具有竞争力的一种能力。它需要设计师过去的设计经历的支持，也需要 它能够用于对新的形势的比较并知道怎么运用在现实的环境中的能力。 设计价值设计师的价值观不同，自然会产生不同的产品概念，评价一个新 产品的标准也会不一样。这也是为什么现实中不同的人对同样的产品会有不同的 评价的原因。概括起来讲，这些价值观主要包括以下几个方面：基于美学的价值 观、基于功能考虑的价值观、基于用户满意方面的价值观、基于委托方的价值观 和基于创新方面的价值观。以上这些价值观并不是孤立的，只是有些设计师在某 方面或者某几方面突显而已。在工业设计史上，现代主义“少就是多”、“形式 追随功能”的信条、后现代主义的“形式追随情感”等，都是出于不同的价值考 虑而形成的设计理念。因此，在工业漫计的知识的研究中，我们需要研究设计的 价值体系。 产品的背景信息在图1 4 的产品信息的编码一解码模型中，一种设计信息要 成其为一种设计信息，它必须得到设计信息的受众的理解，而不是信息的发出者 的理解。因此，合理地编码产品的背景信息在工、泄设计中是异常重要的。不同的 产品，它的生产和使用的环境是不一样的，不同的材料、不同的工艺水平，所造 就的，。：品，给人的感觉是不一样的。 以上是完成设计所需要的没计知识的含义，在工业设计活动中，人们还需要 一大类知识，这类知识与终端用户和消费者有关，我们把它称之为用户知识。因 为1 【= j 户知识在 业设计中的重要地位，所以我仃j 将其单独列出来予以讨论。 在目前的新产品厅发策略中，最重要的有两点，其一是，f ：发的速度，其二就 是消费者满意度。如何能够快速扑发出消费者满意的产品，是众多企业孜孜以求 的目标。i c a i d 系统实行有效的知识管理，提出皋丁知u 的设计模式，为企、l k 提 供快速化的产出设计服务，可以说解决了第一个问题；i c a i d 系统将终端用户知 识集成，并建立动态的用户知识调查体系，为工业设计活动提供有效的支撑，为 解决第二个题提供了保障。这类知识通过用户参1 ，式网上调查实现。它主要包 括用户对产品的i 甲解、操作与使用方式，它与设计模型通过“产品”这个巾介形 矧28 殴计知识。剧厂1 知识的知识周期图 成一个循环周期。图2 8 足设 计知识j 用户知u 的知口 周期 图。 网络为用户知识的收集、 整理提供了极人的便利，我们 可以在阅卜进行全面的、具有 透叫性的互动调查，在调查量 表的设计中还叮以加入超链接， 按照受测者的回答来引出问题， 最终渊查的结果能够以备种数字形式直接进入知识系统的用，l i 知识部分，方便 i c a i d 系统的终端剧户内在化。随着嘲络浏览技术和网络接入速度的提高，我们 可以考虑提供视频、音频或者虚拟现实等类似的刺激物辅助该调查系统完成调 查。 以卜就是设计知以与用户知识的界定。存i c a i d 系统的运1 l j 中，我们需要为 这些完成一项设计 任务应该具备的知 识提供种中介，将 这些知识外存化储 存起来，变成知谚 寻 求者内在化的知训 形成没计概念、协调 设计概念并完成设 计。项广：品的设训 概念付诸实施后，概 念便变成了现实- + j 的产品，人们在描述 鬻鬻：篓娶。篙篆嚣专 、 。邀汹平参i | | 吣。? 泌。爹。 、 台作设计平台 r j 黑氅。“。 图29 i c a i d 系统的知u 体系 高警；曼 一件产品的时候，通常考虑该产品的可行性、可靠性和用j 、满意度，这就是该产 品的产l 晶知u5 。整个过程，人们便完成了由设计知u w u 产品知u5 的 s i # l 过程。如 剧2 7 。 22 3 数控机床造型设计的知识体系 在i c a i d 系统的知识管理中，我们需要对外存化的知识以定的分类原则将 他们整理m 来，方使用户枪索。那么，而向工程技术人员的数控机床造j 弘设计辅 助系统需要哪此外在化的知识呢? 这是本节将要探讨的重要题。图2 9 是根据 分析所得出的i c a i d 系统的知识体系。 i 划21 0f , j j t 数控殴计方案 首先是案例j 的没计方案以及 这些方案巾所隐含的知i i 。这部分的 知识涵盖了设计经验、设计t 价值、产 品信息、专家洞察力等几个方叫。从 目前的情况来看，一方而是崮内外机 床设汁理念的更新，产生了许多优秀 的设计，通过对这此设讣所隐含的知 珏 的研究，可以用束辅助未柬的设 计；另一方向，是根据湖南大学l 业 设汁系近4 f 完成的实际设计方案，研 究存机床设计l 卜| 实践经验形成厂1 后iu 供利用的知u 。如h2 1 0 所示足为南京数 控机床j 。c x l 4 1 6 设汁的一种没i t 方案，门和外罩采用大面积的颜色剥比将机床 、z 而进仃功能分区，底部近地区聚用深色，上部采川浅色；fj 采片j 摊拉f j 的形式。 小i j 的行业领域有着不州的行业领 袖，电就足存某方面做得很突出的企、忆 数控机床7 7 、l k 也是直u 此。在i c a i d 系统的 研究r i i ，我们仔细研究了美困辛辛那提、 哈斯( 如图2 1 1 ) 、瑞士米克朗、德幽德上与 吉、西门了等机床企、p 的发计成果，也比 较j 田内企业如南京数控、江为、多棱等的 加： ：r 艺水甲，提取了这u 些企、i k 发计。 ，所 应该遵循的原则，即存造型殴计j 体现“高l x a2j 1 阶斯公一日的，、1 ，- ，b 速度、高精度、高稳定性”f | 1 特征，在此 大原则的前提下根据企业自身的加工工艺水平、企业形象系统等确定自己企业的 造型j x l 格、参考色系、装饰风格等。这两方面的原则。种来自于机床产品自身的 特点，另一方而来自丁企、i k 个体的特性。数控机床的造型设计需要在这两方面寻 求一种平街。 在案例式的系统中，为了极大限度地辅助用户完成造型设计l 作，通过机床 造型设计分析，我们选择了一些优秀的设计方案，按照机床类别分别绘制出一定 的立面典型布局图( 图2 1 1 ) 与侧面轮廓线( 图2 1 2 ) 图，并根据典型布局图与 侧面轮廓线绘制出其s o l i d w o r k s 2 0 0 3 草模，用，o i j 以根据具体的机床种类以及具 体内部布局情况选用这些草模，在这些模型上修改完善机床设计方案。 盥 卜i 图2 1 1 屯面典型布局图2 1 2 侧面轮廓线 第二方面是通过i c a i d 系统合作设计平台的运作，通过各数控机床土机厂参 与以获取设计知识，并将这些知识集成到i c a i d 系统之中，使i c a i d 系统成为 动态的、不断发展的系统。参与合作没计的人员丰要包括机床布局设计人员、机 床外覆盖件结构设计人员以及工业设计师，并需要设置企业管理人员、市场人员、 零部件提供商等人员的入u ，通过这儿方面工作人员的合作，在工作过程中检视 i c a i d 系统的知识体系，另外将产生的新知识集成到系统中去。 第三方面的知识是美学、人机工程、材料、加工l 艺方而的知识。我们分析 了国内外部分知名没计院校工、i k 设计的课程设置，列出了掌握工业设计需要学习 的课程，如产品形态学、人机工程、产品设计工程、设计管理、工业设计史等， 我们需要从这些课程设置中寻找计算机辅助l q k 设计系统需要的知识体系。 著名的人奉主义心理学家马斯洛通过实验支持了“人类是天生的美学动物” 的论点”，每个人都会产z 自己对美的体验，但是对于美的体验是有着差别、也 是可以学习的，这也就是目前美育教育兴盛的原因。在i c a i d 系统中需要集成基 本的美学知识，形式可以是文本的，也可以是一些皋本的构图原则：这部分美学 知识t 叮以与数控机床无关，也町以是一些有天数控机床的知识，如机床立面造型 的典型布局、机床侧面轮廓线的构建等。用户在利用i c a l d 系统辅助工业设计的 时候，可以利用这些知以。 数控机床的人机工程知识包括硬件方面的，也包括软件方面的。硬件方面的 人机工程知