设计意图树模板化方法技术

本发明专利技术涉及一种面向设计思考过程模型的意图树模板化方法，属于计算机应用技术领域知识资源管理与应用方法的研究内容。本方法为设计思考过程进行面向重用的知识处理提供解决方法。 该方法首先基于设计思考过程模型中的语义关系进行设计意图树结构提取，获取意图树模型；在此基础上，对多个意图树模型实例进行模板化操作。首先对意图元素统一重命名，完成意图树的标签化；以标签化的意图树为输入，通过识别意图元素间的语义关系，构建意图树模板；最后对意图树模板进行结构还原。本发明专利技术对丰富设计思考过程知识的发现与重用方法起到一定的促进作用，有助于促进企业设计过程知识的积累与共享、集成与重用，并为提高企业的创新能力提供有力支持。

【技术实现步骤摘要】
设计意图树模板化方法
本专利技术涉及一种面向设计思考过程模型的意图树模板化方法，属于计算机应用
知识资源管理与应用方法的研究内容。
技术介绍
产品设计知识通常分为设计对象知识与设计过程知识。设计对象知识描述设计对象的功能、行为、约束、结构、形状等信息，说明设计对象“是什么”。而设计过程知识是对设计对象不断演进过程的描述，说明设计对象“为什么这样”及“如何成为这样”。有效地获取、组织和应用设计过程知识对提升设计效率和设计质量具有决定性作用。然而客观上设计过程知识描述的是设计者的思维决策过程，反映的是设计者设计过程的动态心理行为，具有隐含性、主观性、动态性、系统性等特点，这些特征导致设计过程知识难以获取和重用，成为设计理论和工程知识管理领域的难题之一。学术界提出的设计思考过程(DesignRationale)即为产品设计过程知识系统化的集中体现。设计思考过程是指设计者综合运用各种专业知识与经验，定义设计问题、产生设计概念并进行设计决策的动态心理行为过程，涵盖设计者的思考、推理、权衡、决策等多方面的设计信息，并以系统和结构化的方式记录和展示设计演进逻辑及其依据。有效重用设计思考过程知识：一方面，对设计者自身而言，有助于更好地理清设计思路，并且当设计中找不到合适解而无法推进时，可帮助设计者快速回溯到问题产生的出发点，确定问题产生根源；另一方面，设计者解决某一设计问题的过程知识对于其他设计者和后续同类设计而言，是直接准确把握其设计思路的重要依据，可消除因错误推测原设计者的依据甚至根本无法理解原设计者的设计思路而造成不必要的误解及沟通成本，从而有效促进设计交流、设计共享与设计协同。但是，由于缺乏对于原始记录的设计思考过程知识进行必要的处理，使得其在知识重用中出现以下问题：1、知识成熟度低。设计者自身的思考过程带有很强的不确定性，甚至出现错误，对设计重用造成误导；2、模型知识结构复杂。设计思考过程模型通常结构复杂，表现为结点繁多、关系繁杂、元素内容的表达随意，造成设计者在重用过程中难以理解，影响了重用的效率。再者，模型中的往复、迭代等认知结构同样对对重用造成干扰。3、缺乏抽象与提炼。设计思考过程模型是设计者在具体设计情境下的设计思考，受制于具体设计情境中的特征与参数，无法适用于一类问题的求解，限制了知识的可用性。因此，需要对对设计思考过程进行必要的知识处理，提高其知识成熟度并进行面向设计重用的组织与重构，实现设计思考过程知识的高效重用。
技术实现思路
本专利针对细粒度设计思考过程模型表达在重用过程中的问题，通过对设计意图树的模板化操作从设计意图的角度实现对于同类设计中设计共性与设计规律的发现、提取与重构，实现设计思考过程知识成熟度的提高，同时实现对同类设计的设计思考过程知识集合面向重用的归一与重构。本专利技术的
技术实现思路
如下：一、设计意图树提取。本方法基于设计思考过程模型中已经建立起的模型要素间的语义关系，通过语义推理实现对设计意图树的提取，并组成树形结构的设计意图树模型。二、设计意图树标签化。通过对同一类设计中的多个不同意图树中元素的语义相似度计算，识别不同意图树中的相同设计意图树元素，并进行统一的重命名，实现设计意图树的标签化，从而通过统一的标签即可判断两意图元素是否属于同一意图。三、意图树模板化重构。基于意图元素语义因果关系的模板化重构，将意图间两两之间的关系分为顺序关系、分解关系、触发关系与并行关系四类，基于多个意图树中已经建立起的元素间的父子关系，识别并判断属于四类关系中的哪一类。对存在分解关系与触发关系的模型元素进行连线，从而建立起Petri网形式的意图树模板。四、意图树模板还原。针对Petri网形式的意图树模板难以为设计者理解的问题，通过意图树模板的后处理实现对模板的结构还原与表达还原。设计意图树模板化流程如图1所示。附图说明图1设计意图树模板化流程图2设计意图树提取流程图3设计意图树模型典型结构图4Petri网形式的设计意图树模板典型结构图5设计意图树模板结构组成图中标号、代号含义如下：D为细粒度设计思考过程模型实例集，IS为意图树集合，decomposed-into为分解关系，evolve-to为版本进化关系，achieved-by为满足关系，decided-by为决策关系，realized-by为实现关系，initiate-to为触发关系。I为设计意图，sI为子意图，eI为元意图，T为一个集合。O为设计选项集合，d为设计决策，Op为设计操作集合，AND-Split为petri网模型中的并行路由，XOR-Split为petri网模型中的并行路由。“I+数字”为设计思考过程模型中的设计意图节点，“sI+数字”为设计思考过程模型中的子意图节点，“eI+数字”为设计思考过程模型中的元意图节点。“I+数字+A/B”为设计意图分支，branch-to为触发结构。具体实施方式一、设计意图树提取为使设计细粒度思考过程模型可以被计算机理解和推理，实现计算辅助的设计思考过程建模，本文采用基于OWL的表达方法来阐释设计意图树提取方法的具体过程。定义推理方向：<C,PT>，其中：——C是设计思考过程模型中一个构成元素，是推宽理的起点；——PT<p,n>是一组关宽系方向的集合，P是细粒度设计思考过程模型中定义的一类语义关系；n是一个非负整数或∞，指对P的推宽理深宽度，当n为∞时，推理包含从C开始的P关系的传递闭包。意图树的提取过程中需要注意的一点是，设计思考过程模型中不可避免的包括了大量的设计过程往复、演进等过程，并通过evolve_to、return_to等关系表达，前文也已经分析过，这些过程在设计重用时往往会对设计者产生干扰。因此，在意图树提取的过程中需要对由演进关系、返回关系等所表达的设计往复、迭代、进化等过程进行消减，提取的是最终完成设计的意图轨迹。算法流程如图1所示。步骤1：意图元素提取1)提取D中的初始意图i；2)以i为起始点，按照推理方向RD1＝<I,PT1>，其中PT1＝{<p,n>|<evolve_to,∞>}，提取初始设计意图的演进过程；3)若推理结果为，将i存入T；否则，获取演进后的意图i，存入T；4)以i为起始点，按照推理方向RD3＝<I,PT3>，其中PT3＝{<p,n>|<decomposed_to,1>}；5)若推理结果不为，得到的推理结果是i的子意图集合sI＝{sIi，i＝1,2,…}。对sIi,i＝1,2,…依次重复2)-5)步，直到获得子意图所包含的所有意图的最新版本sIi,i＝1,2,…，将eIi存入D；若结果为，获得元意图eI＝{eIi,i＝1,2,…}，存入D，对任意的ei∈eI，转入步骤6)；6)以ei为起始点，按照推理方向RD1＝<I,PT1>，提取元意图的最新版本并存入T。步骤2：设计选项发现对于eIi,i＝1,2,…，按照推理方向RD4＝<eIi,PT4>，其中PT4＝{<p,n>|<acheived_by,1>}，依次提取选项每个元意图的选项集合O＝{oi,i＝1,2,…}。步骤3：设计决策发现1)对步骤2所得设计选项按照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对意图驱动的细粒度设计思考过程模型，对模型中设计意图元素及其逻辑关系组成的意图树模型的进行模板化的方法。所述方法包括设计意图树提取、意图元素重命名、设计意图树模板化重构与设计意图树模板后处理等，其特征在于：1)该方法通过基于语义的设计意图树提取，一方面简化了设计思考过程模型结构，另一方面完成了从意图角度对设计演进与发展过程的展现。2)该方法通过从描述相同设计问题的多个设计意图树模型实例中发现、归纳并总结出该类设计通用的、一般的设计规律，提高了设计思考过程类知识成熟度，并实现了对于意图树模型实例集合面向重用的归一与重构。3)提出设计意图模板的概念与表达，能够从重用的角度实现对于设计意图树结构的有效处理，既能够表达同类设计的共性特征，同时又能保留具体设计中的情境要素以及实现该类设计的不同思路与方法。

【技术特征摘要】
1.一种针对意图驱动的细粒度设计思考过程模型，对模型中设计意图元素及其逻辑关系组成的意图树模型的进行模板化的方法。所述方法包括设计意图树提取、意图元素重命名、设计意图树模板化重构与设计意图树模板后处理等，其特征在于：1)该方法通过基于语义的设计意图树提取，一方面简化了设计思考过程模型结构，另一方面完成了从意图角度对设计演进与发展过程的展现。2)该方法通过从描述相同设计问题的多个设计意图树模型实例中发现、归纳并总结出该类设计通用的、一般的设计规律，提高了设计思考过程类知识成熟度，并实现了对于意图树模型实例集合面向重用的归一与重构。3)提出设计意图模板的概念与表达，能够从重用的角度实现对于设计意图树结构的有效处理，既能够表达同类设计的共性特征，同时又能保留具体设计中的情境...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继红，周建慧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11