0 引言

    產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)是產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)，可有效的支持產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)，避免重復(fù)性設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。相反，不注意知識(shí)積累和重用而導(dǎo)致知識(shí)資源流失，已成為閑擾企業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要知識(shí)管理的全面支持。目前，在設(shè)計(jì)知識(shí)管理中，普遍存在的問題是：設(shè)計(jì)過程缺乏記錄和積累，與設(shè)計(jì)知識(shí)之間缺乏融合；設(shè)計(jì)者經(jīng)�；ㄙM(fèi)大量的時(shí)間來查找解決問題所需要的設(shè)計(jì)知識(shí)；設(shè)計(jì)者經(jīng)常忘記自己曾經(jīng)訪問過的知識(shí)放在哪里；設(shè)計(jì)新手通常不知道有哪些知識(shí)可供利用；設(shè)計(jì)者經(jīng)常不知道哪些知識(shí)有助于解決現(xiàn)有問題，等等。

    因此，為了解決上述問題，必須提供合理的知識(shí)組織、存儲(chǔ)和檢索的方法，盡量采用圖形化的描述方法，表達(dá)各類知識(shí)的組成是怎樣的；哪些知識(shí)對于哪項(xiàng)任務(wù)是必要的；它們由誰掌握、由誰使用；某個(gè)知識(shí)是何處產(chǎn)生的；在企業(yè)或組織內(nèi)是如何傳遞的。由此，設(shè)計(jì)人員可以選取恰當(dāng)?shù)闹�識(shí)和確定解決問題的途徑，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的獲取。這種圖形化的描述方式，我們稱之為知識(shí)地圖。它的設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)知識(shí)管理中具有舉足輕重的作用，是表現(xiàn)知識(shí)體系和知識(shí)關(guān)聯(lián)的重要手段。

    Gartner Group認(rèn)為知識(shí)地圖是知識(shí)管理的基本工具，將知識(shí)地圖定義為一種知識(shí)概念或知識(shí)相關(guān)的呈現(xiàn)方式，可分為概念性知識(shí)地圖、流程知識(shí)地圖以及能力知識(shí)地圖。在當(dāng)前的研究中，大多數(shù)學(xué)者局限于概念性知識(shí)地圖，較多的應(yīng)用于保險(xiǎn)、銀行、經(jīng)濟(jì)管理等行業(yè)；部分學(xué)者借助本體或元知識(shí)的功能構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)了流程知識(shí)地圖，但缺乏與當(dāng)前信息系統(tǒng)的融合，在實(shí)用性和可擴(kuò)展方面存在不足。因此，在顧新建、祁國寧、韓永生對知識(shí)地圖進(jìn)行初步研究的基礎(chǔ)上，本文結(jié)合設(shè)計(jì)過程對知識(shí)的上述需求，對知識(shí)地圖的組成、內(nèi)涵及功能進(jìn)行了深化和改進(jìn)。

1 知識(shí)地圖的組成

    根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中對知識(shí)的需求，沿襲顧新建、祁國寧、韓永生老師的研究，將設(shè)計(jì)知識(shí)管理中的知識(shí)地圖分為知識(shí)分類圖、知識(shí)分布圖、知識(shí)利用圖和知識(shí)傳遞圖四個(gè)組成部分。它們分別描述知識(shí)的分類、分布、利用和傳遞情況，方便企業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)的檢索、重用和更新。

    1．1 知識(shí)分類圖

    對知識(shí)進(jìn)行管理，首先需要使管理者和企業(yè)用戶明確本企業(yè)擁有哪些知識(shí)、其結(jié)構(gòu)是怎樣的。同時(shí)，為了便于對知識(shí)進(jìn)行檢索和維護(hù)、避免知識(shí)的重復(fù)開發(fā)，需要對這些知識(shí)進(jìn)行分類，使各類知識(shí)之間的結(jié)構(gòu)明確、界限清晰。

    知識(shí)分類圖針對上述目的而設(shè)計(jì)，主要通過一個(gè)網(wǎng)狀層次結(jié)構(gòu)對企業(yè)的知識(shí)進(jìn)行分層和分類。首先，網(wǎng)狀層次結(jié)構(gòu)中的上下位關(guān)系，即樹型層次結(jié)構(gòu)，所包含的知識(shí)從大到小、從粗到細(xì)、從通用化到專業(yè)化層層分解而彤成，越上層的知識(shí)類型越抽象，越下層的知識(shí)類型越專業(yè)化，這類似于PDM系統(tǒng)中的零部件分類管理。在此基礎(chǔ)上，為了確保各分類之間的聯(lián)系，需要借助對象屬性的作用，在樹型層次結(jié)構(gòu)之間定義橫向的關(guān)聯(lián)關(guān)系，結(jié)合數(shù)據(jù)屬性，確保對實(shí)例的完整描述。一個(gè)典型的企業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)分類圖片段如圖1所示。知識(shí)分類圖可以使管理人員和設(shè)計(jì)人員明確企業(yè)的設(shè)計(jì)知識(shí)的組成和關(guān)系，便于檢索和維護(hù)。

圖1 企業(yè)設(shè)計(jì)知識(shí)分類圖片段

    由于企業(yè)的所有設(shè)計(jì)知識(shí)與產(chǎn)品、零部件的設(shè)計(jì)密不可分，因此知識(shí)分類圖的核心視圖為產(chǎn)品及其零部件視圖。以核心視圖的結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)為中心，借助對象屬性，可以建立與具體產(chǎn)品或零部件相關(guān)的各類手冊視圖、方法視圖、規(guī)范試圖等，便于設(shè)計(jì)人員了解和查詢企業(yè)的已有知識(shí)，有助于設(shè)計(jì)人員掌握產(chǎn)品及其零部件所需知識(shí)的結(jié)構(gòu)。

    1．2 知識(shí)分布圖

    知識(shí)分布圖的主要目的是把業(yè)務(wù)過程中的各類知識(shí)與掌握相應(yīng)知識(shí)的知識(shí)載體一一對應(yīng)起來。知識(shí)載體主要是指某個(gè)企業(yè)、組織部門、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)或設(shè)計(jì)人員。通過知識(shí)分布圖，可以在以下方面為業(yè)務(wù)過程的管理者或設(shè)計(jì)者提供幫助：①了解知識(shí)載體掌握知識(shí)的種類和數(shù)量；②發(fā)現(xiàn)知識(shí)獨(dú)占現(xiàn)象，即當(dāng)某知識(shí)僅與個(gè)別知識(shí)載體相對應(yīng)時(shí)，說明該項(xiàng)知識(shí)僅為少數(shù)知識(shí)載體所掌握；③根據(jù)員工掌握知識(shí)的情況確定業(yè)務(wù)過程中各個(gè)任務(wù)的執(zhí)行者；④尋求某類知識(shí)的領(lǐng)域?qū)＜�，獲取幫助。

    在此，需要說明的是，要想建立知識(shí)分布圖，必須在設(shè)計(jì)知識(shí)管理系統(tǒng)中預(yù)先定義設(shè)計(jì)對象(零部件)與知識(shí)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如has—manual—knowledge，has—structure—knowledge等，而且還需要定義設(shè)計(jì)過程與知識(shí)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如use—knowledge等。因此，借助此種定義方法，通過對設(shè)計(jì)對象及其設(shè)計(jì)過程中所擁有或使用的知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，就可以逐步追溯設(shè)計(jì)人員的知識(shí)分布以及知識(shí)在設(shè)計(jì)人員中的分布情況。而且這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：即使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)某一零部件時(shí)沒有使用某項(xiàng)設(shè)計(jì)知識(shí)，但是通過設(shè)計(jì)對象與知識(shí)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，就可以推斷設(shè)計(jì)人員已經(jīng)掌握了此類知識(shí)，從而保證了知識(shí)分布圖的精確性。

    通過了解企業(yè)對知識(shí)分布情況的需求，提出兩類知識(shí)分布圖：一類是某一知識(shí)載體的知識(shí)分布圖；一類是某一知識(shí)的知識(shí)載體分布圖。這里的知識(shí)載體可以是一個(gè)人，可以是一個(gè)角色，也可以是一個(gè)組織，它取決于企業(yè)組織結(jié)構(gòu)的單元和粒度。

    (1)知識(shí)載體的知識(shí)分布圖

    知識(shí)載體的知識(shí)分布圖主要描述了知識(shí)載體M對知識(shí)分類圖中的某一分類層次H中的各類知識(shí)的掌握數(shù)量。它體現(xiàn)了知識(shí)載體的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

    (2)知識(shí)的知識(shí)載體分布圖

    知識(shí)的知識(shí)載體分布圖主要描述了知識(shí)分類圖中的某一類知識(shí)K在知識(shí)載體中的分布情況。它體現(xiàn)了知識(shí)在組織結(jié)構(gòu)中的分布。在知識(shí)分類圖中選中某類或某項(xiàng)知識(shí)，就能獲得所有具有該知識(shí)的知識(shí)載體。如果某個(gè)知識(shí)對象只與少數(shù)知識(shí)載體具有聯(lián)系，則反映該知識(shí)存在獨(dú)占現(xiàn)象。

    知識(shí)分布圖的重要作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：在設(shè)計(jì)任務(wù)分配時(shí)，可以通過知識(shí)分布圖中設(shè)計(jì)任務(wù)相關(guān)知識(shí)的分布情況，選擇有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員執(zhí)行設(shè)計(jì)任務(wù)，保證任務(wù)的順利完成；在解決設(shè)計(jì)過程中的疑難問題時(shí)，如果在知識(shí)分類圖中不能檢索到相應(yīng)的知識(shí)以解決問題，則可以根據(jù)知識(shí)分布圖的情況，獲得相關(guān)專家并進(jìn)行直接交流，借助專家知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，高效、優(yōu)質(zhì)地完成任務(wù)，解決疑難問題。

    1．3 知識(shí)利用圖

    設(shè)計(jì)知識(shí)在設(shè)計(jì)過程中不斷的被設(shè)計(jì)人員所檢索和應(yīng)用，人、過程和知識(shí)之間存在著密切的聯(lián)系。但是，哪些知識(shí)的應(yīng)用頻繁，哪些知識(shí)是企業(yè)的核心知識(shí)，哪些是基礎(chǔ)知識(shí)，以及哪些利用率較低是需要淘汰的知識(shí)等，成為企業(yè)知識(shí)管理的盲點(diǎn)。知識(shí)利用圖的提出，則恰恰反應(yīng)了具體知識(shí)的利用情況，滿足企業(yè)的設(shè)計(jì)知識(shí)更新速度較快的要求。

    (1)記錄執(zhí)行功能時(shí)必需的知識(shí)。執(zhí)行任何一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，都需要一定知識(shí)的支持。通過不斷的積累，知識(shí)利用圖就反映了任務(wù)執(zhí)行中各類知識(shí)的應(yīng)用情況。對于利用率比較高的知識(shí)則成為執(zhí)行此類任務(wù)時(shí)的核心知識(shí)。

    (2)淘汰落后知識(shí)。隨著企業(yè)知識(shí)的積累，新的設(shè)計(jì)知識(shí)將不斷的產(chǎn)生，并代替原有的知識(shí)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫的規(guī)模不斷擴(kuò)大。知識(shí)利用圖提供了一定時(shí)期內(nèi)的知識(shí)利用的頻率統(tǒng)計(jì)，分析了各類知識(shí)點(diǎn)的利用情況，可以輔助將落后的、利用率低的知識(shí)歸檔，縮減數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫的規(guī)模。

    1．4知識(shí)傳遞圖

    一個(gè)新知識(shí)的產(chǎn)生離不開已有知識(shí)的循序利用，需要在過程或組織內(nèi)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳遞，達(dá)到組織內(nèi)知識(shí)交流的目的。雖然前面的知識(shí)分類圖給出了每一類知識(shí)的詳細(xì)描述，但是它對知識(shí)的傳遞過程和產(chǎn)生進(jìn)程的跟蹤和記載卻無能為力。因此，針對上述要求，知識(shí)傳遞圖，作為一種體現(xiàn)知識(shí)傳遞思想的樹狀模型，就應(yīng)運(yùn)而生。歸納知識(shí)傳遞圖的類型，主要包括組織內(nèi)的知識(shí)傳遞圖、過程內(nèi)的知識(shí)傳遞圖、引用知識(shí)傳遞圖、使用知識(shí)傳遞圖四種，其中后兩種已經(jīng)在當(dāng)前的PDM／PLM系統(tǒng)中得到了研究和應(yīng)用。因此，本文重點(diǎn)說明組織內(nèi)的知識(shí)傳遞圖和過程內(nèi)的知識(shí)傳遞圖。

    (1)組織內(nèi)的知識(shí)傳遞：在知識(shí)傳遞圖中，知識(shí)對象是整個(gè)傳遞圖的傳遞對象，而組織對象則是傳遞圖的傳遞目標(biāo)。因此，一個(gè)組織內(nèi)的知識(shí)傳遞圖都是以知識(shí)對象和組織對象為交替嵌套節(jié)點(diǎn)的樹型結(jié)構(gòu)，如圖2所示。圖中，人員A將知識(shí)點(diǎn)口(根節(jié)點(diǎn))傳遞給人員A₁、A₂、A₃等(葉節(jié)點(diǎn))，且A₂產(chǎn)生新的知識(shí)點(diǎn)b₁、b₂；知識(shí)點(diǎn)b₁(根節(jié)點(diǎn))傳遞給人員B₁、B₂、B₃等(葉節(jié)點(diǎn))，且B₃產(chǎn)生新的知識(shí)點(diǎn)，以此類推。這種知識(shí)傳遞方式可以為評價(jià)設(shè)計(jì)人員對企業(yè)的貢獻(xiàn)提供重要依據(jù)。

    (2)過程內(nèi)的知識(shí)傳遞：在某一設(shè)計(jì)對象的設(shè)計(jì)過程中，各類設(shè)計(jì)知識(shí)的應(yīng)用產(chǎn)生了新的設(shè)計(jì)知識(shí)，如3D模型、2D圖紙、設(shè)計(jì)規(guī)則等。過程內(nèi)的知識(shí)傳遞則記錄了這一知識(shí)應(yīng)用和產(chǎn)生的過程，是一個(gè)以設(shè)計(jì)對象實(shí)例為節(jié)點(diǎn)的自底而上的追溯過程。以設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)某齒輪B的任務(wù)舉例：如果齒輪B是一個(gè)全新的設(shè)計(jì)，其知識(shí)傳遞過程如圖3a所示，追溯過程發(fā)散，表示是新產(chǎn)品設(shè)計(jì)；如果齒輪B在已有設(shè)計(jì)實(shí)例齒輪A的基礎(chǔ)上，應(yīng)用各類知識(shí)而產(chǎn)生，其知識(shí)傳遞過程如圖3b所示，其追溯過程收斂于齒輪A(同一類型知識(shí))，表示是在已有實(shí)例的基礎(chǔ)上的變型設(shè)計(jì)。過程內(nèi)的知識(shí)傳遞記載了具體的設(shè)計(jì)任務(wù)中知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用次序，隨著傳遞過程的完善，最終可以為細(xì)化任務(wù)中知識(shí)的定義和指導(dǎo)新員工的設(shè)計(jì)過程提供幫助。

2 知識(shí)地圖在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用

    知識(shí)地圖是對企業(yè)已有知識(shí)資源進(jìn)行有效管理的重要工具，它在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的作用如圖4所示。在設(shè)計(jì)的執(zhí)行過程中，知識(shí)地圖可以為執(zhí)行任務(wù)的設(shè)計(jì)人員提供共享知識(shí)，推薦相關(guān)專家；通過任務(wù)中知識(shí)的重用，可以評價(jià)知識(shí)的利用率；根據(jù)知識(shí)的不斷更新，可以追溯知識(shí)的來源，提高員工知識(shí)奉獻(xiàn)的積極性。

圖2 組織內(nèi)的知識(shí)傳遞

圖3 過程內(nèi)的知識(shí)傳遞

圖4 設(shè)計(jì)過程與知識(shí)地圖

3 知識(shí)地圖的實(shí)現(xiàn)

    根據(jù)上述知識(shí)地圖中各功能的描述和設(shè)計(jì)，在國產(chǎn)PDM系統(tǒng)TnforCenter的基礎(chǔ)上，開發(fā)了知識(shí)地圖的原型。其中，知識(shí)分類圖，不僅描述了各類知識(shí)的分類層次結(jié)構(gòu)．對實(shí)例進(jìn)行了歸類，還建立了各個(gè)分類之間的橫向關(guān)聯(lián)，如網(wǎng)5a所示；知識(shí)分布圖，提供了知識(shí)在知識(shí)載體中的分布情況和知識(shí)載體中知識(shí)的分布情況，可以輔助了解企業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)是否合理，如圖5b描述了圓柱外齒輪在知識(shí)載體中的分布情況；知識(shí)利用圖對知識(shí)的利用情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，可以作為知識(shí)更新和淘汰的依據(jù)，如圖5c描述了某一圓柱外齒輪實(shí)例在某一時(shí)間段內(nèi)的利用情況；知識(shí)傳遞圖，描述了組織內(nèi)和過程內(nèi)的知識(shí)傳遞，是知識(shí)過程演化的輔助工具，如圖5d所示。

圖5 知識(shí)地圖

    在知識(shí)地圖中，知識(shí)分布圖、知識(shí)利用圖和知識(shí)傳遞圖可以借助系統(tǒng)的后臺(tái)記錄和信息傳遞而構(gòu)建。而對于知識(shí)地圖的核心——知識(shí)分類圖，它的形式和結(jié)構(gòu)必須符合企業(yè)今后的發(fā)展趨勢，由專業(yè)人士進(jìn)行維護(hù)。因此，為了保證知識(shí)分類的合理性和通用性，系統(tǒng)提供了知識(shí)分類管理的功能，它需要系統(tǒng)管理員的權(quán)限，是維護(hù)和管理知識(shí)分類圖的重要工具。

4 結(jié)束語

    根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)實(shí)例、手冊、標(biāo)注、規(guī)則等知識(shí)管理混亂、查詢不便，新的設(shè)計(jì)人員難以快速了解企業(yè)已有知識(shí)、知識(shí)追溯困難、知識(shí)冗余等問題，本文研究了面向機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的知識(shí)地圖，將一個(gè)抽象的概念實(shí)用化，并在國產(chǎn)PDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了原型系統(tǒng)，驗(yàn)證了方法的可行性，使得設(shè)計(jì)人員能夠快速找到所需要的知識(shí)、專家，并為企業(yè)的知識(shí)更新、人員貢獻(xiàn)的評價(jià)提供幫助，達(dá)到了知識(shí)獲取、管理、傳遞以及利用的目的。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：知識(shí)地圖在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的研究與應(yīng)用

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