随着新产品中知识含量的快速增加,知识作为创新设计活动的动力和源泉,已经成为实现创新设计的关键因素。因此,知识启发创新设计技术逐渐成为学术领域的研究热点。设计领域的学者通过研究发现,利用跨领域、跨学科的知识启发设计者,能够显著地增加其所产生的创新设计方案的数量;知识的不同特性对设计结果的数量、质量、新颖性等具有不同程度的影响,其中抽象的知识更能启发设计者产生创新设计方案。很多学者认同知识的抽象性对知识管理、创新等各个方面存在影响这一观点。然而,目前学术领域对于知识抽象性的理解还比较模糊,远未形成一致性定义。同时对抽象知识的研究也十分分散,没有形成系统化的理论。研究的关键是要突破如何度量知识抽象程度、界定知识抽象层次的问题,并综合利用这些技术组织来源于同一产品、现象中的不同抽象程度的知识,为进一步辅助设计人员创新设计提供支持。本课题重点研究抽象知识的内涵及其度量方法,提出知识的语义抽象及形式抽象两种知识抽象化表示方法。构建包含产品功能模型与产品组件模型的抽象知识库,通过开展认知实验探究知识的抽象程度对个体设计思维的影响,分析实验数据归纳面向设计思维的抽象知识刺激策略及作用特性。在理论研究的基础上,基于模糊认知图(FCM)的知识表示和因果动态推理机制,构建抽象知识对设计思维影响特性的理论模型,通过该模型阐述面向设计思维的抽象知识刺激策略。论文主要研究内容如下:(1)抽象知识的内涵及知识库构建方法研究本文提出了两种知识抽象化的表现形态:知识的语义抽象与知识的形式抽象。将语义抽象定义为相关概念的语义覆盖,即词汇的表示方法;形式抽象定义为产品功能的形式化表现方式,即图片的表示方法。从语义抽象角度,通过梳理学术领域已有的功能术语,利用Word Net词汇相似度检测技术,构建包含功能词汇、流词汇、组件词汇的语义抽象知识库,形成语义抽象的结构化表现形式。从形式抽象角度,提出了从具体结构、物理结构、空间结构及拓扑结构的产品功能抽象表现形式。为后续认知实验开的展及认知模型的构建奠定基础。(2)知识的语义抽象程度对设计思维影响实验研究为了进一步验证并探究知识的抽象程度对设计结果的作用差异,开展认知实验探究语义抽象的抽象程度对创新设计的影响。运用本课题构建的语义抽象词库作为实验素材,控制提供给设计者的语义词汇的抽象程度;其次,对设计行为数据进行系统化的分析,挖掘知识的抽象程度与方案的数量、可行性、新颖性和多样性之间的相关性。以此了解知识的抽象程度对创新设计的思维模式的作用规律。(3)知识的抽象形态对设计思维影响实验研究在知识抽象程度的实验基础上,进一步构建认知实验回答知识的抽象形态如何影响设计思维的问题。为了研究本课题所提出的两种知识抽象化方法(语义抽象和形式抽象)对于设计思维的影响是否存在差异,及其具体影响特性,通过认知实验观测设计者在两类抽象知识刺激下的设计行为和设计结果。同时也进一步验证不同抽象程度的功能图片对设计思维的刺激效果,是否与语义词汇的作用结果相同。为后续抽象知识对设计思维影响特性的理论模型构建提供理论依据。(4)模糊认知图的理论模型构建研究通过对产品功能所蕴含的知识抽象性的研究,构建一种服务于创新设计的抽象知识刺激模型。基于构建的语义知识库中词汇间逻辑关系,结合模糊认知图(FCM)的知识表示及推理机制,构建抽象知识的因果推理动态模型,并运用该模型对认知实验的结果进行实例验证,阐述抽象知识对设计思维的影响特性。该模型可以有效地描述认知过程中知识各抽象要素间的相互关系,揭示个体思维过程和信息处理机制,也为进一步指导设计人员创新设计提供新的体系结构和技术方法。