導(dǎo)語(yǔ)：工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)思索一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

隨著商品競(jìng)爭(zhēng)程度不斷加強(qiáng)，這就要求企業(yè)不但要提高產(chǎn)品性能，而且要盡可能縮短產(chǎn)品供應(yīng)周期。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法將設(shè)計(jì)對(duì)象分解為許多獨(dú)立部件分別進(jìn)行研究，孤立靜止的分析問(wèn)題，因此使得設(shè)計(jì)結(jié)論帶有片面性和局限性，難以滿足需要。隨著現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論、方法不斷完善，特別是基于知識(shí)的專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的產(chǎn)生和發(fā)展，使利用計(jì)算機(jī)求解工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中大量數(shù)值和非數(shù)值性問(wèn)題成為可能。通過(guò)引入專家系統(tǒng)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行控制，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，減少了設(shè)計(jì)過(guò)程中的盲目性，節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間。然而考慮到產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程存在著大量的非理性的因素，可定位該專家系統(tǒng)為一個(gè)輔助工具，為充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的能力，可將系統(tǒng)意見(jiàn)作為設(shè)計(jì)參考，而把最后的決策權(quán)交給設(shè)計(jì)者。

1專家系統(tǒng)與工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)

1.1專家系統(tǒng)及其發(fā)展?fàn)顩r

專家系統(tǒng)是人工智能的一個(gè)重要研究分支。它是一種具有大量知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)程序。專家系統(tǒng)從領(lǐng)域?qū)＜夷抢铽@得知識(shí)，用一定的方法進(jìn)行表達(dá)、存儲(chǔ)、管理和維護(hù)，通過(guò)對(duì)專家知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的綜合運(yùn)用，進(jìn)行推理和判斷，從而解決現(xiàn)實(shí)世界中的復(fù)雜問(wèn)題。[1]目前已有多種類型的專家系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，包括解釋型、診斷型、設(shè)計(jì)型等多種不同的類型。雖然它們的功能不同，但是它們具有下列共同的特點(diǎn)：

1)以足夠復(fù)雜的問(wèn)題為對(duì)象；

2)從某個(gè)問(wèn)題領(lǐng)域的專家處獲取專業(yè)知識(shí)；

3)能對(duì)知識(shí)進(jìn)行推理或控制；

4)具有與專家同等程度的解決該專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)問(wèn)題的能力。不同領(lǐng)域的專家系統(tǒng)，其功能和結(jié)構(gòu)也不盡相同。但一個(gè)完整的專家系統(tǒng)有以下六個(gè)主要部件:即知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)、知識(shí)獲取、解釋機(jī)制和人機(jī)接口。現(xiàn)在流行的專家系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，知識(shí)庫(kù)和推理機(jī)是主要部件。

1.2工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與專家系統(tǒng)

通過(guò)上面的闡述，知道一個(gè)專家系統(tǒng)能利用專家的知識(shí)進(jìn)行啟發(fā)式推理，能解釋其推理過(guò)程，對(duì)用戶的詢問(wèn)做出回答，并且能夠不斷地、靈活地增加新的知識(shí)。專家系統(tǒng)把許多事實(shí)和有關(guān)專業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)法則結(jié)合在一起，通過(guò)系統(tǒng)地應(yīng)用這些事實(shí)和啟發(fā)規(guī)則，不斷地縮小搜索范圍，引導(dǎo)問(wèn)題的解決。[2]對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)講，目前工業(yè)設(shè)計(jì)被廣泛采用的定義為：“就批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品而言，憑借訓(xùn)練、技術(shù)知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)及視覺(jué)感受而賦予材料、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、色彩、表面加工及裝飾以新的品質(zhì)和資格，叫做工業(yè)設(shè)計(jì)。”通常工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：第一，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，很多工作是非數(shù)值計(jì)算性的，更多問(wèn)題要通過(guò)思考、推理和判斷來(lái)解決。設(shè)計(jì)過(guò)程不能追求唯一解，往往是在多個(gè)設(shè)計(jì)可行解中進(jìn)行優(yōu)化決策，且設(shè)計(jì)結(jié)果具有模糊性；第二，由于大多數(shù)設(shè)計(jì)模型不是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型，而是建立在大量知識(shí)基礎(chǔ)上的知識(shí)模型，因而，設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)劣大多取決于設(shè)計(jì)者的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和思考問(wèn)題的方法。工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，在總體設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)大量的信息進(jìn)行處理，需要運(yùn)用多學(xué)科的專門知識(shí)與豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并要通過(guò)多次反復(fù)的綜合分析才能得到一個(gè)好的設(shè)計(jì)結(jié)果。通過(guò)上面的定義和分析我們可以看出，一個(gè)工業(yè)設(shè)計(jì)師的能力是通過(guò)訓(xùn)練，學(xué)習(xí)相關(guān)的技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)得來(lái)。設(shè)計(jì)過(guò)程是在綜合大量的知識(shí)基礎(chǔ)上推理、思考和判斷。由此工業(yè)設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)即包含產(chǎn)品的主要組成要素——材料、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、色彩、表面加工及裝飾的相關(guān)知識(shí)，以及基本的設(shè)計(jì)理論，其推理過(guò)程則是對(duì)相關(guān)的信息作出比較、篩選、判斷，用專家的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)結(jié)合在一起進(jìn)行而得出能夠解決問(wèn)題的方案。

2專家系統(tǒng)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用

工業(yè)設(shè)計(jì)的宗旨就是創(chuàng)造更為合理的生存方式，一個(gè)新產(chǎn)品的誕生不是一蹴而就的事，而是一個(gè)不斷發(fā)展、漸進(jìn)和系統(tǒng)的過(guò)程。設(shè)計(jì)的起點(diǎn)首先是從生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，收集各種信息，然后是分析問(wèn)題。通過(guò)前期設(shè)計(jì)調(diào)研和分析，對(duì)收集的各種信息進(jìn)行分析使之概念化，也就是確定一個(gè)可開(kāi)展的方向。接下進(jìn)入創(chuàng)意設(shè)計(jì)階段，即把產(chǎn)品概念轉(zhuǎn)換成可視化的具體若干形態(tài)方案。形成形態(tài)方案后，必須通過(guò)設(shè)計(jì)評(píng)估，以選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，最后實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的商品化?；镜漠a(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程可以抽象成圖2所示。在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的這幾個(gè)流程中，用專家系統(tǒng)來(lái)解決相關(guān)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，將對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)間的縮短和設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高有著實(shí)際的作用。

2.1信息搜集與整理

信息的獲取將是整個(gè)系統(tǒng)最首要的工作。建立智能信息采集系統(tǒng)，根據(jù)事先的設(shè)定目標(biāo)，自動(dòng)在一些信息載體上采集相關(guān)的設(shè)計(jì)信息和資料，在獲取包含所需信息后，能夠有效的提取出所需信息和數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)下載到本地進(jìn)行分類整理，以特定的形式存入數(shù)據(jù)庫(kù)，為設(shè)計(jì)人員檢索資料奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然如果能從已有的設(shè)計(jì)資料中直接獲取所需要得資料信息是最理想得，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，獲得需要設(shè)計(jì)的產(chǎn)品的相關(guān)信息，主要有文字的描述信息，產(chǎn)品的尺寸信息以及產(chǎn)品的圖形圖像信息，一般以圖形圖像信息居多。于是就要求系統(tǒng)能夠自動(dòng)從圖片中提取產(chǎn)品的一些關(guān)鍵要素，如色彩，線型等信息，并能按照一定的規(guī)則，如時(shí)間得順序，線型得相似性等等進(jìn)行歸類排列，整理出具有一定規(guī)律性和邏輯性的信息，并能求解設(shè)計(jì)風(fēng)格變化趨勢(shì)，做出預(yù)測(cè)，以為后面創(chuàng)意設(shè)計(jì)階段所用。

2.2產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)

創(chuàng)意設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容體現(xiàn)在產(chǎn)品的外觀形態(tài)設(shè)計(jì)上。由于產(chǎn)品形態(tài)千變?nèi)f化，因此產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)方法具有較大的靈活性。設(shè)計(jì)師在長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)實(shí)踐中總結(jié)出一些較為實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，如比例設(shè)計(jì)方法、線型設(shè)計(jì)方法等。所謂比例設(shè)計(jì)方法即產(chǎn)品形態(tài)比例設(shè)計(jì)應(yīng)遵循和符合美學(xué)法則的常用比例關(guān)系，如黃金分割比。這些典型的比例不僅自身有良好的比例美效果，而且它們之間又存在多種形式的轉(zhuǎn)換與變化關(guān)系以及內(nèi)在的數(shù)學(xué)關(guān)系，種種比例性質(zhì)及變化為產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)提供了多種多樣形態(tài)間的比例關(guān)系和豐富多彩的構(gòu)成形式。產(chǎn)品形態(tài)中的線條是形態(tài)要素的內(nèi)容之一，而線的形式和風(fēng)格往往是整體形態(tài)風(fēng)格和特征的重要表現(xiàn)形式。因此產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)可以首先從線型的風(fēng)格定位及總體協(xié)調(diào)的角度出發(fā)，建立整體的產(chǎn)品形態(tài)，這就是形態(tài)設(shè)計(jì)中常用的線型設(shè)計(jì)方法。進(jìn)行產(chǎn)品形態(tài)的線型設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定產(chǎn)品的形態(tài)線型風(fēng)格，如流暢、柔和、堅(jiān)硬、剛毅等，然后確定線型的組織方式，即形成產(chǎn)品的基本形態(tài)。以上形態(tài)設(shè)計(jì)基本原理知識(shí)已經(jīng)成熟并為設(shè)計(jì)師所公認(rèn)，任何形態(tài)的設(shè)計(jì)都需遵循這些原則。這樣就為產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)成熟的知識(shí)庫(kù)，輸入產(chǎn)品的風(fēng)格特征，通過(guò)推理機(jī)的運(yùn)算，可以得出適合需要的形態(tài)設(shè)計(jì)方案。此模塊的專家系統(tǒng)的基本方法是把產(chǎn)品的特性進(jìn)行分解，排列，最后檢測(cè)它們之間的相互關(guān)系和可能的組合方式。首先定義基本信息特征，是指從不同角度反映產(chǎn)品整體信息的基本構(gòu)成要素，如產(chǎn)品的功能特征、形態(tài)特征、結(jié)構(gòu)特征等等，從這些角度對(duì)產(chǎn)品信息特征進(jìn)行切割，使這些產(chǎn)品信息特征成為相對(duì)獨(dú)立的形態(tài)特征。通過(guò)專家系統(tǒng)的對(duì)獨(dú)立的產(chǎn)品形態(tài)信息特征的輔助設(shè)計(jì)，形成若干設(shè)計(jì)形態(tài)。最后進(jìn)行組合，將分別來(lái)自專家系統(tǒng)的輸出的形態(tài)特征進(jìn)行合并，生成一個(gè)新產(chǎn)品。此過(guò)程的流程如圖3所示。

2.3設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)決策模塊專家系統(tǒng)

對(duì)于設(shè)計(jì)方案的評(píng)定涉及到很多領(lǐng)域的知識(shí)，包括美學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、社會(huì)心理學(xué)、加工制造工藝學(xué)、市場(chǎng)營(yíng)銷學(xué)等等，而且具有隨機(jī)性和模糊性，單獨(dú)一名設(shè)計(jì)師很難掌握如此廣泛的知識(shí)，因而也就很難獨(dú)立完成產(chǎn)品的方案評(píng)定。要想全面對(duì)產(chǎn)品的各方面進(jìn)行綜合評(píng)定，而又在缺乏相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业那闆r下，可以采用專家系統(tǒng)來(lái)輔助完成工作。

2.3.1確定設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則評(píng)價(jià)準(zhǔn)則制定得是否合理是保證評(píng)價(jià)科學(xué)性的關(guān)鍵問(wèn)題之一。評(píng)價(jià)準(zhǔn)則來(lái)自產(chǎn)品所追求的目標(biāo)，也即對(duì)產(chǎn)品提出的要求、愿望和通常的約束條件。評(píng)價(jià)準(zhǔn)則應(yīng)該全面包括主要的目標(biāo)和約束，包括整個(gè)產(chǎn)品生命周期中的不同方面，如技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、外觀、環(huán)境等。這些方面具有不同的重要性。因此，評(píng)價(jià)準(zhǔn)則不止一個(gè)，其重要程度也不相同，它們組成了一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)。評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)的制定必須遵循科學(xué)性與實(shí)用性、完整性與可操作性、不相容性與系統(tǒng)性、定性指標(biāo)與定量指標(biāo)結(jié)合、靜態(tài)指標(biāo)與動(dòng)態(tài)指標(biāo)相統(tǒng)一的原則。[3]一般采用多層次的結(jié)構(gòu)模型，水平方向各項(xiàng)是評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)目，垂直方向表示指標(biāo)的分級(jí)層次。一般來(lái)說(shuō)，垂直方向的分級(jí)不宜多于4級(jí)，水平方向的指標(biāo)項(xiàng)目不宜多于10個(gè)。對(duì)于某個(gè)具體產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，垂直方向分幾級(jí)，每一級(jí)的指標(biāo)項(xiàng)目是多少，應(yīng)就問(wèn)題的復(fù)雜程度而有所取舍。

2.3.2確定各評(píng)價(jià)目標(biāo)所占的權(quán)重由于各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)設(shè)計(jì)總目標(biāo)的重要程度不同，首先必須確定各個(gè)項(xiàng)目的權(quán)重。針對(duì)評(píng)價(jià)主體的不同，同一個(gè)產(chǎn)品相同的項(xiàng)目所給的權(quán)重有可能不一樣，對(duì)于一般企業(yè)而言，可以通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，從某個(gè)產(chǎn)品以往的用戶的各種評(píng)價(jià)中得出各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)權(quán)重，然而這種數(shù)據(jù)及其難以獲得，而且不具有通用性。更多的情況下，是對(duì)每個(gè)產(chǎn)品詳細(xì)劃分的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)劣判斷，分別代表優(yōu)、良、中、差、劣五個(gè)等級(jí)來(lái)判斷。其優(yōu)點(diǎn)在于不僅保持了這種經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的模糊性，同時(shí)可采用軟件方法處理，易于產(chǎn)生對(duì)比標(biāo)度值。相對(duì)而言，評(píng)價(jià)的專家系統(tǒng)方面的研究較多，較為成熟，很多其他的各種評(píng)價(jià)的專家系統(tǒng)的都可以為工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)所用。

3結(jié)語(yǔ)

專家系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，各種理論都越來(lái)越趨近于成熟，應(yīng)用面也越來(lái)越廣，將專家系統(tǒng)的相關(guān)理論知識(shí)引入到工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，既是對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)理論的一種擴(kuò)展嘗試，也是對(duì)專家系統(tǒng)應(yīng)用的一種擴(kuò)展嘗試，本文只是討論了專家系統(tǒng)在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的基本理論層面，沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際的建立專家系統(tǒng)模型。這也是隨著以后研究需要進(jìn)一步深入的研究和探索的內(nèi)容。