设计知识范文精选

摘要：为实现阀门产品的快速设计，构建与产品设计相关的知识库， 为阀门产品的计算机辅助设计提供知识支持。本文根据阀门产品设计知识的特点，提出了分模块存储的知识组织策略，并给出了相应的知识表示方法 ，重点探讨了阀门产品实例的面向对象与框架相结合的知识表示。结合相应的知识表示方法， 以关系型数据库为支撑平台进行了知识库设计， 将相关知识映射为对应的数据表，并通过关系建立了各知识实体间的联系。

关键词： 阀门产品、知识表示、知识库设计

一、前言

阀门作为一类通用机械产品，其产品设计除应遵循相关的设计标准和设计准则外 ，还有大量的经验性、事实性知识 ，属于典型的强经验 、弱理论领域， 运用成熟的数据库技术， 将阀门设计相关的知识和经验进行总结 ，建立阀门产品设计知识库， 可实现阀门设计经验的规范化存储 ，并为阀门产品的计算机辅助设计提供所需要的知识和数据，实现阀门产品的快速设计 ，提高设计效率和设计质量。

二、阀门产品设计知识的特点

阀门产品应用广泛，种类繁多，不同种类的阀门产品在结构特点、设计流程中存在较大差异 ，因此 ，在阀门产品设计中，既有共性知识， 如产品设计一般应遵循国家标准的公称通径和公称压力系列 ，设计时必须考虑设计温度和工作介质的要求等。同时， 不同种类的阀门的具体结构、设计流程 、产品系列化程度、设计计算项目及针对某类阀门的特定设计经验等均有所不同 。对于这些大量、复杂的知识 ，如何能够将其转换为计算机易于接受和处理的形式 ，是构建阀门产品设计知识库的关键问题 。

三、知识表示的一般方法

采用什么形式表示知识，使计算机能对之进行处理 ，是知识库系统首先要解决的关键 。所谓知识表示是为描述物体或现象所作的一组约定， 是将知识转换为能为计算机接受和易于处理的一种表现形式 。这种表现形式可以看作是一种描述知识的数据结构。对知识进行表示就是把知识表示成易于计算机存储和利用的某种数据结构。能否合理地表示和组织知识是关系到知识库构建是否合理及其运行效率的关键 。目前与机械设计相关的人工智能系统经常使用的知识表示方法有产生式规则表示、框架表示、语义网络表示、谓词逻辑表示、面向对象的知识表示和基于本体的知识表示等。在进行知识库的构建时， 采用哪种或哪些知识表示方法，应取决于知识本身的结构特点和知识组织的策略。

利用知识管理技术对已有知识进行有效利用已成为企业保持产品创新及竞争优势的源泉。在开发过程中,概念设计是产品开发过程中最具创造性的阶段,需要花费的成本少,但对产品价值增值的幅度最大,虽然概念设计阶段实际投入的费用只占产品开发总成本的5%,却决定了产品总成本的70%[1],而且详细设计阶段很难甚至不能纠正概念设计阶段的设计缺陷和错误,因此对概念设计知识进行有效的管理和重用对于推动产品创新和实现设计优化非常重要。

目前,设计知识管理已成为国内外许多研究机构、大学、企业的研究热点,如美国nist的设计知识库项目[2]；欧洲wise工程知识管理项目[3]、moka项目[4]；韩国lg公司资助的知识管理项目[5]；国家863资助的知识管理平台研究[6]等,但还没有一个实用的能支持概念设计知识重用的系统,对它的研究也还停留在理论准备阶段。

本文在研究了基于本体的的概念设计知识模型的基础上,提出了基于本体的概念设计知识管理框架,研究了用户对本体的定义、对知识结构内容的自由扩充以及概念设计知识的检索方法等关键技术。

1、基于本体的概念设计知识建模

1.1概念设计知识分类与表达

概念设计是对设计问题加以描述,并以方案的形式提出众多解的设计阶段[7].概念设计从不同的角度有多种定义[8].一般认为,概念设计是指以设计要求为输入、以最佳方案为输出的系统所包含的工作流程,是一个由功能向结构的转换过程。

图1描述了一般概念设计的工作流程,它包含综合与评价两个基本过程。综合是指根据设计要求,运用各种分析、设计方法推理而生成的多个方案,是个发散过程；评价则从方案集中择出最优,是个收敛过程。概念设计是将所设计的产品看成一个系统,运用系统工程的方法去分析和设计。具体说,概念设计就是将设计对象的总功能分解成相互有机联系的若干功能单元,并以功能单元为子系统进行再次分解,生成更低一级的功能单元,经过这样逐层分解,直至对应的各个最末端功能单元能够找到一个可以实现的技术原理解。概念设计的主要任务是功能到结构的映射,概念设计过程主要包括：功能创新、功能分析和功能结构设计、工作原理解的搜索和确定、功能载体方案构思和决策。

根据概念设计的过程及人在设计时的认知特点将概念设计知识分为元知识和实例知识（其分类如图2所示）。元知识中主要包括功能知识、技术原理解知识、结构知识等。实例知识中主要包括方案设计实例、技术原理解实例、产品实例等知识。

摘要：知识表示与知识推理是智能信息处理的基础，在计算机科学和人工智能的众多领域有着广泛应用。知识表示与知识推理的教学，在CC2001和CS2008给出的计算机科学知识体中占据了两个知识单元的位置，但在国内尚未得到足够重视。本文首先阐述将知识表示与知识推理作为一门课程进行教学的必要性；接下来以CC2001和CS2008为参照，给出一个32课时的“知识表示与知识推理”教学知识体；最后对教学实践中遇到的主要问题进行分析，并针对这些问题提出相应解决对策。

关键词：知识表示与知识推理；教学设计；教学实践；数理逻辑；人工智能

知识表示与知识推理是智能信息处理的基础。从人工智能的角度看，知识是构成智能的基础，人类的智能行为依赖于利用已有的知识进行分析、猜测、判断和预测等。当人们希望计算机具有智能行为时，首先需要在计算机上表达人类的知识，然后再告诉计算机如何像人一样地利用这些知识。

自从人工智能领域诞生以来，知识表示与知识推理就一直是其中最为重要的子领域。经过五十多年的发展，知识表示与知识推理领域的许多研究内容、研究方法和研究成果已经深深渗入到计算机科学，进而对计算机学科的发展产生了深远的影响。例如，在C++、Java等面向对象程序设计语言中，“继承”这一最为核心的技术就来源于知识表示与知识推理。再如，在软件自动化领域，许多程序规格语言和程序验证技术都借鉴了知识表示与知识推理领域的Prolog语言等研究成果。从工程开发的角度看，专家系统、智能搜索引擎、智能控制系统、智能诊断系统、自动规划系统等具有所谓智能特征的系统都或多或少地依赖于知识表示与知识推理技术。因此，对于计算机专业的学生来说，学习知识表示与知识推理方面的课程，对于今后在相关领域从事系统开发和科学研究都大有裨益。

在ACM与IEEE-CS联合攻关组制订的计算教程CC2001(Computing Curricula 2001)中，知识表示与知识推理得到了高度重视。CC2001给出的计算机科学知识体由14个知识领域组成：在其中的IS(Intelligent Systems)知识领域中，关于知识表示与知识推理的内容占据了10个知识单元中的2个，即知识单元“(Is3)知识表示与推理”以及知识单元“(IS5)高级知识表示与推理”。在ACM和IEEE-CS进一步修订后的计算机科学教程CS2008(Computer Science Curriculum 2008)中，知识表示与知识推理同样得到了高度重视。此外，在我国高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的计算机专业规范中，上述的IS3和IS5两个知识单元被全部包括到计算机科学专业的核心课程“人工智能”中。然而，据我们了解，由于“人工智能”在许多高校仅仅作为专业任选课开设，使得计算机相关专业的许多学生无法接触到知识表示与知识推理方面的内容。与此同时，由于课时数限制及没有得到重视等因素，实际开设的“人工智能”课程(包括本科生课程和研究生课程)往往难以覆盖CC2001在知识单元IS3和IS5中列出的各个知识点。

实际上，经过五十多年的发展，知识表示与知识推理领域已经沉淀出一系列基本的方法、理论和技术；这些方法、理论和技术在CC2001的知识单元IS3和IS5中基本上都以知识点的形式列举了出来。作为计算机专业的教育工作者，我们有责任将这些体现了几代人智慧结晶的知识介绍给学生。另一方面，从研究者的角度来看，知识表示与知识推理是一个非常活跃的研究领域；尤其是随着Web技术的发展以及Web科学的出现，知识表示与知识推理将在计算机科学中扮演越来越重要的角色。面对万维网这个全球最大的分布式信息库，如何让计算机对其中海量的数据和信息进行分析、推理和管理，进而为人类提供方便的知识服务，是目前信息技术领域面临的一个重大问题。针对这个问题，国内外研究者基本上都是从人工智能的角度寻求解决思路；近年来成为研究热点的语义Web更是完全建立在知识表示与知识推理的基础上。因此，从开拓学生思维以及介绍研究与技术前沿的角度来看，也非常有必要向学生讲授知识表示与知识推理的相关内容。

基于以上认识，我们为计算机软件与理论专业和计算机应用技术专业一年级的硕士研究生开设了一门32课时的选修课程，以CC2001和CS2008列出的知识单元为核心，对知识表示与知识推理的相关内容进行教学。本文对教学设计和教学实践中遇到的主要问题进行分析，针对这些问题给出相应的解决对策，并对我们获得的经验和教训进行总结。

1　“知识表示与知识推理”知识体的教学设计

1实验方法

1)实验任务。概念设计任务为:能够进行前后角度范围约60°的调节;升降范围约30cm;可以采用纯机械调节，也可以采用机电液一体化控制;可以进行任何有创意的构思，先不必考虑是否实用。受试者根据概念设计任务构思一种靠背可倾斜、座板可升降的可调座椅，要求给出其原理方案及相应的总体结构方案，即完成可调座椅的概念设计。受试者必须将其内隐的设计构思过程完整地记录下来，并通过三维CAD软件进行表达、构思和修正，以此来完成可调座椅的原理方案构思与总体结构方案的设计。图1和图2所示分别为某受试者设计认知过程的原案笔录数据截图和相应可调座椅的三维CAD概念模型。整个设计任务可以分解成10个子任务:倾斜机构方案、倾斜机构定位、升降机构方案、升降机构定位、功能构件表达、倾斜机构三维CAD模型、升降机构三维CAD模型、总体虚拟装配、运动干涉检验和干涉部位修正。2)实验样本。受试者由机械专业研究生组成，拥有大致相同的机械设计知识背景，因此他们的同质性较好，具有较好的代表性。受试者都是自愿参加实验的。根据文献［13］中“总体的同质性越好，所需的样本容量就越小”的原则，又参考Bilda等人［14］的一个相关实验(样本容量n=6)。笔者邀请了15位受试者参与测试，其中1位受试者的设计结果过于简单，不能完成设计任务被淘汰，最终本研究选取14位受试者参与实验。3)实验过程。受试者开始对设计任务进行分析和构思，实验即正式开始，实验过程全程录像。为尊重受试者的设计习惯，本研究并不强制要求受试者发声思考。对于特别不适应发声思考的受试者，要求其笔录自己的构思过程。受试者如有疑问，可以向主试者询问，也可以向其他专业人员咨询。疲劳了可以离开，稍事休息。受试者在笔录设计构思过程中，如果要修改前面的构思，则应保留前面的原样而另行记录。同样，在CAD环境里进行修改时，必须将前面的构思另存为新文件，再进行修改。4)数据采集和处理方法。本试验采用秒表计时，并记录受试者在设计工作中发生的每一个操作和行为表现，包括思维活动表现。本实验采用原案分析法记录设计认知活动，运用SPSS15．0软件处理实验数据。

2研究结果

2．1设计型知识工作过程的分解

对受试者设计认知活动的整个分解过程包括如下两个步骤。步骤1:分解和汇总。首先，分别对14位受试者沿着时间顺序，按照功能性原则和可测性原则进行设计过程的细分。然后，将分解得到的工作单元分别归入创造性工作单元、事务性工作单元和无效工作单元，之所以划分为这3类工作单元是基于设计型知识工作的如下特性:1)设计工作本质上是一种知识创新活动［15］。2)设计工作也像体力工作一样，包含大量的事务性劳动。3)知识工作具有非连续性，而且不可避免地会受到一些外界因素的干扰。这些特性在不同活动中所占的分量不同，以哪个特性为主，工作单元就归入相应类别。设计型知识工作过程包含的工作单元如表1所示。步骤2:分析和提炼。“思考”应包含审题、静思和回忆等活动。“思考”是一种过程，而“发现”是一种结果，“发现”往往引出一些事务性工作单元如“记录”、“打字”、“CAD操作”、“选择”，甚至是“交流”等，这时，“发现”可以看作是“思考”和其他工作单元的分界，也可用来识别这些工作单元。“讨论”指围绕疑难问题所进行的互动，当然，讨论的形式不仅仅是口头的，还可以通过IT平台讨论。“决策”不能狭隘地理解为一种领导行为，本文研究的“决策”是从工作单元的性质上讲的，是对日常设计问题的决定。至于设计人员所特有的“草绘”行为，在现代制造环境下，既包括徒手草绘，也包括CAD草绘。“查找”、“记录”和“咨询”都是信息接收阶段。在现代制造环境下，操作软件系统成为设计型知识工作者的日常活动，其中一部分“打字”活动可归入“记录”活动，属于信息接收阶段，另一部分“打字”活动与“CAD操作”活动合并为“软件表达”，它们属于信息输出行为。“交流”不能与“讨论”混为一谈，它指信息的相互传递。“计算”包括徒手计算和用计算器计算。“选择”指对现有信息或方案的挑选，其中包括一部分对软件系统的操作活动。“交流”、“计算”和“选择”都包含信息接收和信息输出。与Gilbreth夫妇的动素分析范式一样，在设计型知识工作中也存在“无效工作单元”，比如“插话”、“等待”、“间歇”、“接电话”和“打断”等。其中，“插话”、“接电话”特指外界对设计工作的打扰，是被动的，可以归入“打断”。对于设计人员主动给外界打电话的情形，可以相应地归入“交流”或“讨论”。“等待”是在任务中止或信息系统运行较慢时所产生的停顿，包括问题无法解开时暂时放下工作的情形。“间歇”是指因饮食、休息等生理需要所产生的停歇。经过上述分析，本文提炼出如表2所示的3类工作单元。其中，创造性工作单元5种，事务性工作单元7种，无效工作单元3种，共计15种工作单元。

2．2假设检验

假设H0等价于设计型知识工作的信息加工时间t1与信息接收和信息输出两者时间之和t2的比值(t1/t2)的期望μ，其值等于0．25(即2/8=0．25)。各个创造性工作单元的时间相加得到信息加工时间t1。各个事务性工作单元的时间相加得到信息接收与信息输出两者时间之和t2。需要注意的是，接下来的假设检验中不考虑无效工作单元所占用的时间。为检验假设H0，运用SPSS15．0统计软件对t1/t2进行单样本T检验(one-sampleTtest)，结果如表3所示。表3中，Sig．(双尾)是统计值t的显著性概率p。p=0．495＞0．05，表明统计值t落在t0．025的左侧;95%置信区间［－0．0163，0．0321］的两个端点一负一正，表明置信区间必然覆盖总体均值(即期望μ)。这两点都说明应当接受假设H0，即对于设计型知识工作而言，信息加工时间t1与信息接收和信息输出两者时间之和t2的比值符合帕累托法则。

3分析与讨论

一、信息时代的工业设计

现代信息技术的发展，在改变着我们的生活方式的同时，也改变着设计师们的工作方式，使现代工业设计的形式和内涵都在发生着根本性的变化。

首先，传统的工业时代的工业设计，其设计的内容、理论、方法和技术手段等，在企业逐步信息化的今天，都已经发生了深刻的变化。比如，简单、精确和统一，曾是传统工业设计的典型的风格特征。这种风格特征，主要是为了适应传统工业的特点而形成的。它们相对简单，是因为在旧的产品生产过程中不容许有复杂的造型设计；它们需要精确，是因为它要适应原有机械化生产的要求；它必须统一，是因为它必须要适应大批量协同生产的需要。现在，信息技术的迅猛发展，计算机辅助设计与计算机辅助制造等技术的进步，已彻底改变了传统企业的生产方式，它们在解脱了机械化时代对产品形式的束缚的同时，也同时解脱了工业时代对设计师们的束缚和限制。

在过去，一支铅笔和一张绘图桌，可能就是进行设计的全部工具。今天，电脑、扫描仪和绘图仪等，已取代了旧有的绘图桌，而复杂的绘图软件，也取代了铅笔。如今，产品已完全可以通过电脑进行辅助设计，并在计算机辅助下完成自动化制造。这些都大大地缩短了产品创意、设计以及制造的时间，也使设计师们可以更尽情地发挥自己的创造性和想象力。今天，工业设计的内容已从主要关注产品的尺度、结构和造型，转变为对更为广泛的系统价值的追求。比如，现代工业设计已更加注重个性化设计。当然，这也要归因于人们消费观念的变化。在工业化时代，人们使用的是一模一样的商品，穿着的是批量生产的成衣，绝少个性可言。如今，越来越多的人渴望用具有鲜明特点的产品来表达他们的个性，他们往往对那些具有创新设计思想并与他们的想法合拍的产品表现出强烈的兴趣。如今，设计的过程不仅是一个设计师发挥想象力的过程，还是一个设计师与使用者不断对话以表达使用者的愿望的过程。现在，越来越多的人希望设计师能为他们设计出可引导时尚的个性化产品，而越来越多的厂家也已相信，在产品的价格、质量和功能都类似的情况下，工业设计已成了影响消费者选择的决定因素。

由此，我们可以看出，在信息时代，现代设计已不同于早期的工业设计。信息时代的设计将是复杂的、多变的、自由化的、个性化的和人性化的。而其实现技术和手段，将包括计算机辅助设计、多媒体综合设计、电脑仿真设计、虚拟设计、网络设计和远程设计等等。

信息技术的发展除了使设计的形式和内涵都在发生变化之外，也改变着设计师们的工作方式。从一定意义上说，现代设计更注重快速和协同。

由于信息和通讯技术的发展，现代产品设计、制造和流通的周期，包括创意、发明、革新和模仿等，正在逐步缩小。在过去，产品循环的周期可长达数十年，今天，很少有一种产品的流行周期能超过三十周。在这种环境下，设计的快速更新和持续创新将是十分必要的。

一般认为，一个好的设计是一个企业成功的关键。那么，企业如何才能产生出好的设计呢？我们怎样才能使设计尽快获得成功呢？我们认为，在全球经济一体化的今天，企业的竞争将主要是企业产品创新能力的竞争，而企业产品的快速而持续的创新设计能力的获得和维持，将有赖于其完善的知识管理能力。在企业内部建立一套可服务于产品创新设计的知识管理系统，使之成为企业进行数字化、网络化、协同化、虚拟化和智能化设计与管理的平台，无论是在提高企业的产品设计质量和内在品质方面，或是在增强企业快速而持续的创新设计能力方面，都将具有十分重要的意义，也是企业能获得优秀设计的关键。

一、信息时代的工业设计

现代信息技术的发展，在改变着我们的生活方式的同时，也改变着设计师们的工作方式，使现代工业设计的形式和内涵都在发生着根本性的变化。

首先，传统的工业时代的工业设计，其设计的内容、理论、方法和技术手段等，在企业逐步信息化的今天，都已经发生了深刻的变化。比如，简单、精确和统一，曾是传统工业设计的典型的风格特征。这种风格特征，主要是为了适应传统工业的特点而形成的。它们相对简单，是因为在旧的产品生产过程中不容许有复杂的造型设计；它们需要精确，是因为它要适应原有机械化生产的要求；它必须统一，是因为它必须要适应大批量协同生产的需要。现在，信息技术的迅猛发展，计算机辅助设计与计算机辅助制造等技术的进步，已彻底改变了传统企业的生产方式，它们在解脱了机械化时代对产品形式的束缚的同时，也同时解脱了工业时代对设计师们的束缚和限制。

在过去，一支铅笔和一张绘图桌，可能就是进行设计的全部工具。今天，电脑、扫描仪和绘图仪等，已取代了旧有的绘图桌，而复杂的绘图软件，也取代了铅笔。如今，产品已完全可以通过电脑进行辅助设计，并在计算机辅助下完成自动化制造。这些都大大地缩短了产品创意、设计以及制造的时间，也使设计师们可以更尽情地发挥自己的创造性和想象力。今天，工业设计的内容已从主要关注产品的尺度、结构和造型，转变为对更为广泛的系统价值的追求。比如，现代工业设计已更加注重个性化设计。当然，这也要归因于人们消费观念的变化。在工业化时代，人们使用的是一模一样的商品，穿着的是批量生产的成衣，绝少个性可言。如今，越来越多的人渴望用具有鲜明特点的产品来表达他们的个性，他们往往对那些具有创新设计思想并与他们的想法合拍的产品表现出强烈的兴趣。如今，设计的过程不仅是一个设计师发挥想象力的过程，还是一个设计师与使用者不断对话以表达使用者的愿望的过程。现在，越来越多的人希望设计师能为他们设计出可引导时尚的个性化产品，而越来越多的厂家也已相信，在产品的价格、质量和功能都类似的情况下，工业设计已成了影响消费者选择的决定因素。

由此，我们可以看出，在信息时代，现代设计已不同于早期的工业设计。信息时代的设计将是复杂的、多变的、自由化的、个性化的和人性化的。而其实现技术和手段，将包括计算机辅助设计、多媒体综合设计、电脑仿真设计、虚拟设计、网络设计和远程设计等等。

信息技术的发展除了使设计的形式和内涵都在发生变化之外，也改变着设计师们的工作方式。从一定意义上说，现代设计更注重快速和协同。

由于信息和通讯技术的发展，现代产品设计、制造和流通的周期，包括创意、发明、革新和模仿等，正在逐步缩小。在过去，产品循环的周期可长达数十年，今天，很少有一种产品的流行周期能超过三十周。在这种环境下，设计的快速更新和持续创新将是十分必要的。

一般认为，一个好的设计是一个企业成功的关键。那么，企业如何才能产生出好的设计呢？我们怎样才能使设计尽快获得成功呢？我们认为，在全球经济一体化的今天，企业的竞争将主要是企业产品创新能力的竞争，而企业产品的快速而持续的创新设计能力的获得和维持，将有赖于其完善的知识管理能力。在企业内部建立一套可服务于产品创新设计的知识管理系统，使之成为企业进行数字化、网络化、协同化、虚拟化和智能化设计与管理的平台，无论是在提高企业的产品设计质量和内在品质方面，或是在增强企业快速而持续的创新设计能力方面，都将具有十分重要的意义，也是企业能获得优秀设计的关键。

[摘要]随着经济全球化的发展，工业设计越来越被各国所重视。本文以此为基点,引申出设计行业知识产权保护的问题,进而谈了如何运用知识产权保护产品设计，企业如何运用知识产权维护企业和设计师的权益。尤其是在中国加入WTO后,我们应该如何增强对产品外观设计的知识产权维护意识，以及可能遇到的特殊情况。

[关键词]产品外观设计知识产权特殊外观

一、前言

随着经济全球化的发展,工业设计在产品品牌建立、企业竞争力形成、综合国力提高，以及人民生活改善等方面扮演着越来越重要的角色，也越来越得到各方面的重视。当前，我国面临工业化进程加快和产业结构的升级，工业设计对中国这个人口众多、资源相对稀缺的国家意义更加重大。

二、中国工业设计的现状

工业设计引入中国的这20年是“中国制造”告别“傻、大、黑、粗”的20年。在这20年中，中国的制造业已经在世界上崭露头角。而如今，随着社会整体竞争力的提升，工业设计的核心--产品创新设计体现的也越发的重要。工业设计解决的不仅仅是外观的问题，它还解决企业创新能力和品牌价值的问题。可以说，中国在新世纪的个性化、多元化需求的前提下，正逐渐依靠着“工业设计”实现着“中国制造”向“中国设计”的转型，并最终使制造业更具竞争力，实现经济的可持续发展。

三、中国工业设计知识产权维护的现状

市场并不自发的促进设计创新，一切工业设计的创新都需要很大的投入。反观，设计又是很容易被抄袭或复制的，缺乏专利保护的创新设计并不能为企业带来实际的价值。因此，企业创新能力首先要转化为知识产权，成为企业市场壁垒的“软性资产”，最终转变为利润。而良好收益又能促进创新能力的提高，从而步入发展、保护、市场回报的良性循环。

1、基于本体的概念设计知识建模

1.1概念设计知识分类与表达

概念设计是对设计问题加以描述,并以方案的形式提出众多解的设计阶段[7].概念设计从不同的角度有多种定义[8].一般认为,概念设计是指以设计要求为输入、以最佳方案为输出的系统所包含的工作流程,是一个由功能向结构的转换过程。

图1描述了一般概念设计的工作流程,它包含综合与评价两个基本过程。综合是指根据设计要求,运用各种分析、设计方法推理而生成的多个方案,是个发散过程；评价则从方案集中择出最优,是个收敛过程。概念设计是将所设计的产品看成一个系统,运用系统工程的方法去分析和设计。具体说,概念设计就是将设计对象的总功能分解成相互有机联系的若干功能单元,并以功能单元为子系统进行再次分解,生成更低一级的功能单元,经过这样逐层分解,直至对应的各个最末端功能单元能够找到一个可以实现的技术原理解。概念设计的主要任务是功能到结构的映射,概念设计过程主要包括：功能创新、功能分析和功能结构设计、工作原理解的搜索和确定、功能载体方案构思和决策。

根据概念设计的过程及人在设计时的认知特点将概念设计知识分为元知识和实例知识（其分类如图2所示）。元知识中主要包括功能知识、技术原理解知识、结构知识等。实例知识中主要包括方案设计实例、技术原理解实例、产品实例等知识。

（1）功能知识。主要描述产品完成的任务,描述产品的功能及功能子项。描述产品要完成的功能,包括功能内容、实现参数、性能指标等；

（2）技术原理解知识。描述产品功能及功能子项的原理解答。它的表达要复杂些,一方面可用文字、数字表达它的说明、解答参数,另一方面,要有图形支持产品原理解答；

（3）结构知识。描述产品的结构设计状况,是对原理域知识的细化和扩充,是求解原理解的结构载体,可描述产品关键部分的形状、尺寸和参数。产品功能结构的映射（简称为功构映射）就是对产品的功能模型进行结构实现的求解,是将产品功能性的描述转化为能实现这些功能的具有具体形状、尺寸及相互关系的零部件描述。在这里功能是产品结构的抽象,是结构实现的目的；而结构则为实现某功能而选用的一组构件或元件。功能结构间的关系一般而言是多对多的映射关系。一个功能可能由一个或多个特征或元件实现,而一个特征或元件也可能完成一个或多个功能；

【摘 要】 为解决航空产品研制过程中个人信息资源的积累、共享和利用问题，本文在分析个人知识管理需求、个人知识管理关键技术、实现个人知识管理的具体目标和功能框架定位的基础上，提出了基于知识工程的个人知识管理解决方案，并且论证了基于知识工程平台的个人知识管理的优越性。

【关键词】 知识工程 个人知识管理

1 引言

随着信息技术的飞速发展和知识经济时代的到来，知识管理已逐渐成为当今企业信息化建设最热门的话题，并相继为许多知识型企业所采用。航空工业领域科研人员积累了大量的信息资源，包括与科研领域、研究任务有关的学术论文、数据集、常用的工具软件等。对于急剧增长的空间资源，由于普遍缺少存储、组织和管理的有效策略，很多科研人员仍然使用一种杂乱无章的方式来存储文件和数据。个人科研知识管理的困境——“再找到曾经的找到”，已经成为一个困扰大多数人的问题。如何采取适当的方式，对个人科研知识进行有效的组织与管理以便未来需要时快捷查找和利用，以及实现与同行的分享和交流，已经成为许多科研人员普遍关注的问题。

2 知识工程与个人知识管理的关系的概述

2.1 个人知识管理内涵

个人知识管理包括三层含义： 其一， 对个人已经获得的知识进行管理； 其二， 通过各种途径学习新知识， 吸取和借鉴别人的经验、优点和长处， 弥补自身思维和知识缺陷， 不断建构自己的知识特色； 其三， 利用自己所掌握的知识以及长期以来形成的观点和思想再加上别人的思想精华， 去伪存真， 实现隐性知识的显性化， 激发创新出新的知识。

2.2 知识工程与个人知识管理

1基于工程设计的知识表示方法

1.1基于逻辑式的规则表示技术

变量和规则模型可以对对象的知识进行规则的表示。在对象领域内的各种参数建模中都需要用到变量，例如，在设计注塑模时，利用浇注系统对象能建立2两个变量，分别为浮点型分流道长度与字符串型形状。在传统知识的处理工具中，采用字符串方式进行规则匹配，只有当规则前件中字符串与事实库中表示事实的字符串相等时，才可表示规则匹配。但是在实际应用中，这种处理方式还存在一些问题，例如当计算中存在变量数值时，就无法采用字符串匹配的方式进行判断，也就无法得知该变量是否大于其他数值。由于对象中存在变量，因此需要从逻辑上对变量的取值进行判断，确定其是否符合规则要求，逻辑式的规则表示技术使规则匹配方法更加便捷。这种表示技术不仅使传统知识处理工具获得了有效的拓展，还在极大程度上满足了知识推理过程在运算时的多样性需求。基于逻辑式的规则表示技术的构建从真正的逻辑意义方面达到了专家判断能力的目标。

1.2基于广义表的函数计算语言

在工程设计领域中，需要运用到较多的理论与公式，简单的知识表示规则并不能满足工程设计中众多理论的描述需要。因此应建立基于广义表的函数计算语言，才能使知识建模阶段的理论与公式集成更加丰富。

2面向工程设计的知识推理方法

面向工程设计的知识推理方法能充分利用规则系统进行前向推理与反向推理：首先将工程设计中需要进行求解的子对象搜索出来，然后尽量将系统推理集中在每一个子对象中进行，大大缩小推理范围，当每一个子对象的推理全部完成之后，再综合总体工程的设计。基于对象的知识推理算法范围涉及较多，包括查找求解对象、查找与应用求解知识、合并推理中间与结论的事实等。工程设计知识求解的子对象名称与求解方法都集中于该算法的工程设计层次结构的根节点中，并且具体子对象中还包含了该领域中的设计知识与变量，这不仅能有利于知识推理对工程设计的目标进行定位，包括总体目标与分目标，还可以尽量避免由于相关子对象的繁多复杂造成在知识应用于求解过程中的组合爆炸问题。由此可见，基于对象的知识推理算法有着十分明显的良好效果，适用于工程设计领域中的层次结构。

3基于逻辑式的规则推理方法