基于功能本体的创新知识表达及检索方法研究与实现

论文摘要

产品创新是企业持续发展的保证,概念设计是产品创新最关键的阶段,概念设计中当产品的系统或技术达到极限,应该跳出现有系统,分析现有产品最终目的是什么,设计全新的系统完成相应的功能,但由于受到设计者思维惯性的影响和知识范围的限制,产生全新设计思路是很困难的。利用创新原理能够很好启发产品概念设计并解决以上问题。功能本体是利用本体的方法去定义功能空间中的概念性词汇以规范说明和限定功能空间。应用功能本体中的功能概念可以使设计者更好地理解功能需求,并在功能空间中进行有效地推理,以获得功能实现的多种方法。本文分析了现有创新知识表达的缺点和局限性,利用功能本体表达多输入输出的复杂创新知识,设计并实现了支持产品概念设计的创新知识本体库,包括功能本体库、科学效应本体库、效应实例本体库组成。其中功能本体库由操作本体库、流本体库、流属性本体库组成。通过本体库中的属性表达了创新知识的概念和内涵,并以分布式的OWL语言将本体库实例化。结合FBS映射模型,设计并实现了由功能到科学效应、由科学效应到效应实例的纵向映射,以及多输入输出的多极多流科学效应链的横向映射,使之形成知识地图,发散思维启发产品创新。通过知识地图体现了创新知识之间的关系。本文设计并实现了创新知识检索系统原型,最终以设计下一代真空洗衣机为例,验证了创新知识表达的正确性和检索方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 研究背景和意义
• §1-2 创新知识支持产品创新
• 1-2-1 产品创新等级
• 1-2-2 面向目的的全新式设计
• §1-3 相关研究基础和现状
• 1-3-1 基于传统数据库的效应库
• 1-3-2 基于设计目录的效应库
• 1-3-3 基于本体的效应库
• §1-4 本文主要研究内容
• §1-5 论文结构
• 第二章 研究基础及相关技术
• §2-1 创新知识内涵
• 2-1-1 TRIZ 理论介绍
• 2-1-2 科学效应
• 2-1-3 效应实例
• §2-2 功能本体
• 2-2-1 本体论概述
• 2-2-2 本体描述语言
• 2-2-3 本体操作语言
• 2-2-4 功能本体内涵
• §2-3 功能-行为-结构（FBS）映射模式
• 第三章 创新知识本体库的建立及检索算法设计
• §3-1 创新知识本体库建模
• 3-1-1 创新知识本体库模型
• 3-1-2 创新知识本体库属性集
• 3-1-3 利用protégé软件编辑创新知识本体库
• 3-1-4 创新知识本体库的存储
• §3-2 创新知识检索
• 3-2-1 由功能本体到科学效应的映射
• 3-2-2 由科学效应到效应实例的映射
• 3-2-3 多输入多输出的效应链检索
• 第四章 创新知识检索系统软件实现
• §4-1 创新知识检索系统架构
• §4-2 创新知识检索系统设计
• §4-3 基于创新知识库的洗衣机设计
• 第五章 总结与展望
• §5-1 论文总结
• §5-2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果