0 引言
工業設計是一門高度綜合性的交叉學科，涉及到眾多學科領域。從知識的角度來看，工業設計活動是一知識運用和知識創新的過程。隨著現代產品設計、制造和流通的周期逐步縮小，設計師需要在很短的時間內完成知識的整合與創新工作，在此背景之下，設計知識的管理就變得尤為重要。能否高效地收集、存儲、共享、傳播和重用設計知識，影響到設計組織的創新力和競爭力。而設計知識產生于設計的各個階段，來源于各個設計師，在實踐過程中不斷積累，具有多樣性和非正式等特點。通過知識管理方法和理論，建立完善的知識管理系統，達到有效的對設計知識進行組織和管理的目的。
本文首先從知識管理的角度，明確了原始設計信息、設計知識與設計方案的循環流程。然后分析了案例在設計過程中的作用，并采用結構化分類方法對案例的各項屬性進行了細致分類。文中提出了屬性向量的概念，以方便設計師采用相似度檢索方法搜索相似案例。在此基礎上，本文采用PHP編程語言、MySQL數據庫等手段開發了基于案例的產品設計知識管理系統。最后以MP3產品設計為例驗證了系統的可行性和實用性。
1 產品設計知識和案例
產品設計是一種創造性活動，設計知識源于設計實踐。就形式而言，設計知識是顯性的，可討論的，可轉移的，可積累的。就設計過程而言，設計知識包括三類：對象知識——有關人造物特征和屬性的知識：實現知識——有關人造物工程實現的知識；過程知識——有關設計過程特點和屬性的知識。對象知識和實現知識被看作實質性的知識，而過程知識則被看作是操作性的知識。
從另一個角度來講，就產品設計知識的性質而言，產品設計屬于不良定義問題。而每一個不良定義問題在本質上是獨特的，這就意味著沒有一套相同的知識可以普遍應用。Spiro.et.al認為不良定義領域知識的傳遞主要基于案例的再現，這些知識通過多次從各個角度比較相似案例，檢驗每一個案例而獲得。具體到產品設計領域，案例所提供的是未經加工的原始信息。通過一定的方法，對設計案例中提取而來的原始信息進行分類和重組，使案例信息具有清晰的結構，形成抽象的知識。設計師以某種設計方法完成設計時，抽象的知識模型轉化為具體設計。當該設計方案用于交流時，已產生的設計方案就可以形成新的信息儲存，用于未來應用。從原始設計信息轉化為可行的產品設計的循環圖，如圖1所示。
圖1 原始設計信息轉化為可行的產品設計的循環圖
產品設計案例可在產品設計的各個階段幫助設計師。在產品設計初期調研階段，設計案例可以幫助設計師完成問題的解釋，分析，解決方法分析。在深入設計階段，設計案例解決問題的方法可以進一步擴展應用于新的設計問題。此外，將新的設計與以往設計案例進行比較、評估，利于設計的創新。新的設計案例還可將其嵌入案例庫中，不斷積累。
2 案例的結構化分類
只有通過結構化的分類方法，將設計案例中原始的信息轉化為顯性的設計知識，設計師才能在設計過程中實時查詢，達到提高工作效率的目的。下文將探討一種針對于案例屬性的結構化分類方法。
案例的屬性包括色彩，功能，用途，材質，品牌等。這些屬性可分為產品功能層、形式特征層、用戶感知層三個層面。
產品功能是產品存在的意義所在，很大程度上決定著產品的外觀形態，設計師的思維走向。產品功能層包括產品類型，主要功能和實例展示三個屬性元素。產品類型即產品名稱，實例展示即案例圖片，以圖片形式收集在系統內部。
產品的形式特征是產品屬性最直觀的表現形式。設計師根據設計要求，利用自身的設計語言，將各種抽象的客觀要求轉化為視覺形態，最終傳遞給用戶。產品形態屬性主要包括空間結構，形式結構，形態組成結構，主要形態語言，細節處理，材料機理和色彩這六個方面。
用戶感知層是由產品形態和功能特征的相互影響構成的，是有關產品使用和用戶體驗的信息，是產品外觀同用戶心理活動的相互作用。與產品功能和形態層不同，用戶感知層面以用戶為對象，聚焦于產品所呈現給用戶的主要風格感受，在此基礎上，對用戶感受進行了細化的分解。主要風格分解包括地域風格，歷史風格，品牌感受和情感感受四個部分。其中，品牌感受包括品牌名稱和品牌傳統特征兩部分。此外，由于不同產品的情感感受相差很大，難以用同樣的標準去衡量，所以這部分主要根據具體產品類型特征確定。
3 基于案例的產品設計知識管理系統的構建
3.1 系統框架
基于案例的產品設計知識管理系統的目標，是創建一個特定領域的知識庫，從而在形態構成過程中、設計方案具體化階段幫助工業設計師，它將收集大量的設計案例圖片。按照它們所提供的設計知識，對這些設計案例進行描述，根據案例結構化分類方法進行分類，從而能夠快速準確的檢索，在設計過程中幫助設計師開闊思路，完善構思，提高工作效率。
系統基于B/S模式，由MySQL數據庫支持，利用PHP編程語言完成相關值的傳遞。本系統支持數據庫的相關案例檢索，并提供多種檢索模式。系統具體框架圖2所示。設計師根據設計需要訪問系統頁面，并輸入相關字段，在系統內部進行查詢。Web服務器收到請求，獲得該腳本語言，并將它傳到PHP引擎，開始解析腳本；腳本中包含連接數據庫的命令，數據庫接受該命令，并執行相應操作，最后返回相應值。系統案例庫的來源包含兩個方面：設計組織內部的設計案例和外部設計案例；案例由管理員錄入，按照案例結構化分類方法分別填入相關屬性內容，并上傳相應的案例圖片。
圖2 系統框架圖
3.2 案例的檢索
(1)案例的形式化。定義：屬性向量，利用案例結構化分類方法將產品知識空間進行劃分，使每個案例都有唯一的屬性組合與之相對應。對每個屬性包含的各項內容利用數字標記，此時屬性組合可表示為向量的形式：p=(p1，p2，p3∧，pm)，p(property)表示案例的屬性組合，m為屬性的個數。本文中將p稱之為屬性向量。
(2)檢索規則。數據庫的構建過程中，首先利用案例結構化分類方法對每一個案例進行屬性劃分。在此基礎上，制定對各屬性包含內容賦值的賦值規則。檢索時，根據賦值規則得到各案例的屬性向量，將案例組織到數據庫中。檢索規則分為特征尺度檢索和相似度檢索兩大類。①特征尺度檢索。特征尺度檢索屬于常規檢索方法。檢索結果將滿足用戶規定的所有屬性；②相似度檢索。設計過程中，相似案例一方面可以提供較為準確的設計知識，避免冗雜的信息分散設計師的精力：另一方面可以通過控制相關度，為設計師建立廣泛聯系、拓展思路提供幫助。
設計師可根據設計要求預先大致確定目標產品的各個屬性，根據檢索案例與目標產品的相似程度確定相似度的Sab大小之后，即可進行相似度搜索，調整相似度Sab的值可以控制檢索結果與目標產品的相似程度。設計師可以通過參照相似案例設計知識，該搜索方法具有很強的實用價值。
4 應用驗證
以MP3的產品設計為例驗證系統的可行性與實用性。首先由管理員輸入相關案例信息，在輸入的過程中，根據系統提供的結構化表格，填入用于描述案例的各個屬性。該階段為案例錄入數據庫的過程。該階段完成后，設計師進入系統，根據自身需要選擇選擇案例的限制條件和檢索方法，還可以選定相似度系數，以控制檢索范圍。系統根據設計師制定的條件和檢索方法，進行檢索。圖3為相似度檢索結果，圖4為特征檢索結果。系統按照設計師的要求，給出了檢索結果。在大量紛繁的設計案例中，幫助設計師篩選出有用的案例，提高了設計師的工作效率。
圖3 相似度檢索模式下的檢索結果
圖4 特征檢索模式下的檢索結果
5 結論
本文采用結構化分類方法對案例的各項屬性進行了細致分類；在此基礎上，利用PHP編程語言、MySQL數據庫等手段開發了基于案例的產品設計知識管理系統，最后以MP3產品設計為例驗證了系統的可行性和實用性。
本系統能夠高效地收集、存儲、共享、傳播設計知識，有利于設計師在設計過程中開拓思維，完善方案，提高了工作效率；加快了組織內部設計知識的傳遞速度，增強了組織活力。
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本文標題：基于案例的產品設計知識管理系統
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