基于語(yǔ)義特征的復(fù)雜產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究.pdf

1、復(fù)雜產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計(jì)是振興制造業(yè)，提高產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵技術(shù)之一。產(chǎn)品語(yǔ)義研究是構(gòu)建產(chǎn)品可理解信息模型和可分享數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。本論文選題源于國(guó)家科研課題和設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，以復(fù)雜產(chǎn)品的造型設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，通過(guò)產(chǎn)品語(yǔ)義類別和語(yǔ)義特征的認(rèn)知研究，構(gòu)建有效的設(shè)計(jì)系統(tǒng)方法，支持和輔助工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新活動(dòng)。研究從語(yǔ)義研究出發(fā)，結(jié)合復(fù)雜產(chǎn)品——數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，以克里彭多夫(Krippendorff)產(chǎn)品語(yǔ)義框架為基礎(chǔ)，構(gòu)建了復(fù)雜產(chǎn)品語(yǔ)義認(rèn)知與轉(zhuǎn)換模型。在進(jìn)行理論探

2、討、實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)例驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，以用戶認(rèn)知為主導(dǎo)，對(duì)數(shù)控機(jī)床樣本案例進(jìn)行知識(shí)獲取與表達(dá)，初步建立了復(fù)雜產(chǎn)品多語(yǔ)義特征框架。然后，結(jié)合語(yǔ)義特征認(rèn)知的任務(wù)實(shí)驗(yàn)構(gòu)建不同設(shè)計(jì)師認(rèn)知地圖，分析不同語(yǔ)義特征形成的情境和問(wèn)題求解策略，構(gòu)建了基于語(yǔ)義特征的情境過(guò)程模型。最后建立了一個(gè)基于語(yǔ)義特征認(rèn)知的機(jī)床造型輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，驗(yàn)證了本研究中語(yǔ)義特征知識(shí)模型和處理方法的可行性。
　　論文采用定性與定量相結(jié)合的研究方法，從三個(gè)層面展開(kāi)理論和方法研究。宏觀

3、層面基于克里彭多夫(Krippendorff)產(chǎn)品語(yǔ)義理論框架，以數(shù)控機(jī)床為具體產(chǎn)品對(duì)象，定義產(chǎn)品意義的類別，提出以自然語(yǔ)義、動(dòng)作語(yǔ)義和造型語(yǔ)義的共同編碼形式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品語(yǔ)義的獲取與表達(dá);中觀層面以案例分析為基礎(chǔ)，綜合研究“設(shè)計(jì)對(duì)象”和“設(shè)計(jì)過(guò)程”，采用特征識(shí)別、動(dòng)素分析、感性工學(xué)、認(rèn)知隱喻等方法，抽取復(fù)雜產(chǎn)品的語(yǔ)義特征，提出象征語(yǔ)義特征、指示語(yǔ)義特征向圖標(biāo)語(yǔ)義特征的顯性轉(zhuǎn)換關(guān)系。繪制設(shè)計(jì)師認(rèn)知地圖，分析語(yǔ)義特征情境及對(duì)應(yīng)策略，引入FBS

4、設(shè)計(jì)過(guò)程模型，構(gòu)建復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)的情境過(guò)程模型;微觀層面通過(guò)訪談法、問(wèn)卷法、實(shí)驗(yàn)法、口語(yǔ)分析等定性、定量的基礎(chǔ)方法，為中觀層面方法提供全面的底層數(shù)據(jù)信息，包括風(fēng)格語(yǔ)義特征抽取、人機(jī)語(yǔ)義特征抽取、文化語(yǔ)義特征抽取、語(yǔ)義特征認(rèn)知鏈實(shí)驗(yàn)共四個(gè)實(shí)驗(yàn)。
　　具體研究?jī)?nèi)容和成果包括:
　　首先:構(gòu)建復(fù)雜產(chǎn)品的語(yǔ)義類別及語(yǔ)義認(rèn)知轉(zhuǎn)換框架。以數(shù)控機(jī)床為具體對(duì)象，研究產(chǎn)品語(yǔ)義的意義類別和表達(dá)方式，歸納產(chǎn)品使用、語(yǔ)言、發(fā)生、社會(huì)生態(tài)的意義類別。采

5、用調(diào)研和卡片歸類的方法，針對(duì)數(shù)控機(jī)床得到結(jié)構(gòu)、人機(jī)、審美、風(fēng)格、家族化、文化六類設(shè)計(jì)意義。研究認(rèn)為，用戶使用動(dòng)作語(yǔ)言和自然語(yǔ)言表達(dá)產(chǎn)品認(rèn)知，設(shè)計(jì)師使用造型語(yǔ)言表達(dá)產(chǎn)品造型，通過(guò)共同編碼可以完整表達(dá)產(chǎn)品語(yǔ)義信息。復(fù)雜產(chǎn)品語(yǔ)義認(rèn)知與轉(zhuǎn)換框架是指用戶認(rèn)知語(yǔ)義轉(zhuǎn)換為與產(chǎn)品造型相關(guān)的象征語(yǔ)義、指示語(yǔ)義和圖標(biāo)語(yǔ)義及語(yǔ)義特征，并通過(guò)設(shè)計(jì)師情境認(rèn)知進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的路徑和方法。為后續(xù)復(fù)雜產(chǎn)品語(yǔ)義特征抽取提供了理論基礎(chǔ)。
　　再者:構(gòu)建了復(fù)雜產(chǎn)品語(yǔ)義特

6、征框架。采用實(shí)驗(yàn)和特征抽取方法，提取數(shù)控機(jī)床造型的圖標(biāo)語(yǔ)義特征、指示語(yǔ)義特征和象征語(yǔ)義特征，獲得圖標(biāo)語(yǔ)義特征的體量、形面和圖案成分;指示語(yǔ)義特征的動(dòng)作要素;以及象征語(yǔ)義特征的風(fēng)格要素、文化要素，構(gòu)建了系統(tǒng)的復(fù)雜產(chǎn)品語(yǔ)義特征框架。建立了不同語(yǔ)義特征間關(guān)聯(lián)，初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品語(yǔ)義從抽象到具體的轉(zhuǎn)換，同時(shí)為構(gòu)建情境過(guò)程模型和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。
　　然后:構(gòu)建了基于語(yǔ)義特征的情境過(guò)程模型。采用認(rèn)知實(shí)驗(yàn)方法，構(gòu)建設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)過(guò)程認(rèn)知

7、地圖，分析設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思維方式與語(yǔ)義特征的關(guān)系，確定不同語(yǔ)義特征對(duì)設(shè)計(jì)的知識(shí)輔助作用，獲取語(yǔ)義特征認(rèn)知的情境結(jié)構(gòu)及問(wèn)題求解策略，整合語(yǔ)義情境及策略的情境過(guò)程模型。
　　最后:開(kāi)發(fā)SFC-ICAID原型系統(tǒng)。包括系統(tǒng)框架構(gòu)建、系統(tǒng)主要功能模塊以及平臺(tái)建設(shè)?；谇榫尺^(guò)程模型構(gòu)建了項(xiàng)目管理、案例檢索、案例分析、案例修改四大模塊，輔助支持?jǐn)?shù)控機(jī)床造型設(shè)計(jì)。通過(guò)系統(tǒng)運(yùn)用，完成機(jī)床造型設(shè)計(jì)獲得了良好的設(shè)計(jì)效果和市場(chǎng)評(píng)價(jià)，初步驗(yàn)證了理論研究及系