［摘 要］ 本文在分析了新產(chǎn)品研發(fā)知識管理的需求和傳統(tǒng)知識管理系統(tǒng)局限的基礎(chǔ)上，提出了構(gòu)建基于本體的新產(chǎn)品研發(fā)知識管理系統(tǒng)的思想；然后采用本體方法建立新產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域知識本體模型，并提出基于本體的新產(chǎn)品研發(fā)知識管理框架，以支持新產(chǎn)品研發(fā)知識的管理、共享和重用，為我國企業(yè)實(shí)施新產(chǎn)品研發(fā)信息化和知識管理，提供可選擇的路徑。

［關(guān)鍵詞］ 本體；新產(chǎn)品研發(fā)；知識管理

doi:10.3969/j.issn.1673-0194.2009.10.0２6

［中圖分類號］F204［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］1673-0194（2009）10-0076-04

隨著全球化競爭的日益激烈，企業(yè)內(nèi)外部環(huán)境的快速變化和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)要生存就必須具備快速靈活地提供優(yōu)質(zhì)、高效的新產(chǎn)品的能力。從知識管理角度來看，新產(chǎn)品研發(fā)過程就是知識共享、知識轉(zhuǎn)化、知識創(chuàng)造的過程，因此，面對技術(shù)復(fù)雜性的不斷提高和工作任務(wù)相互依賴性的不斷增強(qiáng)，企業(yè)在新產(chǎn)品研發(fā)中有效地利用知識管理可以提高產(chǎn)品開發(fā)的成功率。

一、新產(chǎn)品研發(fā)知識管理的特點(diǎn)與需求

一般而言，新產(chǎn)品按其具備的創(chuàng)新程度，可分為全新產(chǎn)品、改進(jìn)型新產(chǎn)品、系列型新產(chǎn)品、仿制型新產(chǎn)品。不論哪類新產(chǎn)品，除具有一般產(chǎn)品的特征之外，還具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性和繼承性的特征。任何發(fā)明創(chuàng)造或新產(chǎn)品，都是在以往知識積累的基礎(chǔ)上孕育產(chǎn)生的，新產(chǎn)品研發(fā)知識管理有其自身的特點(diǎn)與需求，總結(jié)如下：

（1）新產(chǎn)品研發(fā)屬于“弱理論、強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)”的技術(shù)活動(dòng)，對新產(chǎn)品研發(fā)知識管理需要強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)知識的管理。

（2）新產(chǎn)品研發(fā)需要不同專業(yè)背景的人員加入，其觀點(diǎn)和處理問題的方法各有不同，對產(chǎn)品的理解各異，因此新產(chǎn)品研發(fā)知識管理需要強(qiáng)調(diào)協(xié)同性。

（3）新產(chǎn)品研發(fā)過程復(fù)雜，在研發(fā)實(shí)踐中形成的研發(fā)知識常常缺乏有效的整理與保存，導(dǎo)致設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的重復(fù)，因此新產(chǎn)品研發(fā)知識管理要強(qiáng)調(diào)重用與共享。

（4）新產(chǎn)品研發(fā)需要多種知識源和多種形式的知識，因此新產(chǎn)品研發(fā)知識管理系統(tǒng)的知識載體（存儲）類型應(yīng)是多樣的。

（5）新產(chǎn)品研發(fā)包含結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的知識，因此新產(chǎn)品研發(fā)知識管理要實(shí)現(xiàn)知識的分類，同時(shí)管理知識間的語法與語義的相關(guān)性。

（6）新產(chǎn)品研發(fā)知識管理應(yīng)滿足開放性和易用性的要求，能適應(yīng)不同的企業(yè)和產(chǎn)品，且能進(jìn)行知識的動(dòng)態(tài)維護(hù)和更新；能提供相應(yīng)的工具，便于研發(fā)人員進(jìn)行知識建模、檢索和重用。

二、傳統(tǒng)的知識管理框架分析

實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域知識的管理，特別是研發(fā)知識資源共享和重用，是新產(chǎn)品研發(fā)知識管理系統(tǒng)的首要任務(wù)。然而當(dāng)前還沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的知識管理系統(tǒng)（KMS）模型框架，目前已有幾種比較典型的KMS模型：基于多Agent的系統(tǒng)模型、基于B/S結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)模型、基于UML的集成化系統(tǒng)模型和基于“社會(huì)-技術(shù)”雙視角的系統(tǒng)模型，這些框架模型各有其優(yōu)勢和局限性。

（1）基于多Agent的系統(tǒng)模型面向分布協(xié)作環(huán)境，強(qiáng)調(diào)了知識管理系統(tǒng)所應(yīng)有的協(xié)同性，但是系統(tǒng)的構(gòu)建僅從信息技術(shù)角度出發(fā)，忽略了知識管理系統(tǒng)的社會(huì)性，對新產(chǎn)品研發(fā)的隱性知識缺乏認(rèn)識和有效的管理。

（2）基于B/S模式的系統(tǒng)模型強(qiáng)調(diào)了KMS網(wǎng)絡(luò)化建模，對于知識管理主體與客體間的集成以及系統(tǒng)與環(huán)境的協(xié)同等考慮得還不夠全面和深入；它強(qiáng)調(diào)對已有知識的利用，但忽視了知識管理對增強(qiáng)知識創(chuàng)新能力和提升企業(yè)核心競爭力的更高要求。

（3）基于UML的集成化系統(tǒng)模型將員工納入知識源范疇，但對于如何將員工頭腦中的隱性知識外化為組織知識以及如何促進(jìn)員工間知識交流與共享等問題，模型中并沒有相應(yīng)的策略和機(jī)制，從而忽視了知識管理的高端目標(biāo)---知識創(chuàng)新環(huán)節(jié)。

（4）基于“社會(huì)-技術(shù)”雙視角的系統(tǒng)模型對企業(yè)實(shí)施知識管理的“生態(tài)環(huán)境”給予了重視，強(qiáng)調(diào)營造一種知識交流和共享的文化與氛圍，但這些對新產(chǎn)品研發(fā)知識管理還是不夠的，還需要建立起切實(shí)有效的知識共享與創(chuàng)新的激勵(lì)機(jī)制。因?yàn)樾庐a(chǎn)品研發(fā)知識管理需要理念創(chuàng)新的環(huán)境，也需要技術(shù)創(chuàng)新的支持。

從對現(xiàn)有知識管理模型的總結(jié)可以看出，現(xiàn)有KMS框架應(yīng)用到新產(chǎn)品研發(fā)知識管理存在以下幾個(gè)方面的不足：{1}新產(chǎn)品研發(fā)知識管理系統(tǒng)性的模型框架尚未完善，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；{2}缺乏可操作的隱性知識管理的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，對隱性知識管理支撐工具的研究較少，對隱性知識缺乏認(rèn)識，管理不到位；{3}缺乏系統(tǒng)化、集成化、協(xié)同化的方法論指導(dǎo)；{4}知識的共享和創(chuàng)新的激勵(lì)機(jī)制還不夠完善；{5}傳統(tǒng)的知識庫系統(tǒng)，無法充分地表示大量復(fù)雜的知識，也不利于新產(chǎn)品研發(fā)知識的共享和重用。

為了解決新產(chǎn)品研發(fā)知識管理中存在的不足，結(jié)合本體技術(shù)和新產(chǎn)品研發(fā)知識管理的特點(diǎn)，本文在新產(chǎn)品研發(fā)知識管理研究中引入了本體的概念。本體(Ontology )原本是一個(gè)哲學(xué)上的概念，用于研究客觀世界本質(zhì)，在人工智能界，最早給出本體定義的是Neches等人，他們將本體定義為“給出構(gòu)成相關(guān)領(lǐng)域詞匯的基本術(shù)語和關(guān)系，以及利用這些術(shù)語和關(guān)系構(gòu)成的規(guī)定這些詞匯外延的規(guī)則的定義”。目前本體已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到包括計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子工程、遠(yuǎn)程教育、電子商務(wù)、智能檢索、數(shù)據(jù)挖掘等在內(nèi)的諸多領(lǐng)域。人們越來越認(rèn)識到本體是一種知識重用、知識共享和建模的重要工具，并且本體在知識管理系統(tǒng)、自然語言理解等方面也得到越來越多的重視。

在本體中概念的關(guān)系可以被描述得更加廣泛、詳細(xì)、深入和全面，通過對概念添加屬性值，以及在屬性與屬性之間添加映射關(guān)系，一些不便描述的語義關(guān)系就可以清晰地描述出來。同時(shí)，在本體中可以使用形式語言，這就為實(shí)現(xiàn)知識檢索創(chuàng)造了條件。在對新產(chǎn)品研發(fā)知識形式化定義后，本體概念模型能夠?qū)崿F(xiàn)對新產(chǎn)品研發(fā)知識理解的唯一性和精確性；另外，利用本體技術(shù)對知識的聯(lián)系進(jìn)行形式化映射，可以產(chǎn)生和約束新的知識規(guī)則，增加了新產(chǎn)品研發(fā)知識本體表示方法的實(shí)用性。

三、基于本體的新產(chǎn)品研發(fā)知識管理建模

通過分析新產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域知識的概念、關(guān)系(屬性)和知識結(jié)構(gòu)，本文采用分層次的思路建立新產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域本體，并分別對產(chǎn)品研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)知識、產(chǎn)品研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用知識與案例進(jìn)行形式化描述。本系統(tǒng)模型建立了概念本體、模塊本體、協(xié)議本體、資源本體和通訊本體等，下面以概念本體為例說明產(chǎn)品研發(fā)知識管理建模。

概念本體是用來描述某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的一些基本概念和概念之間關(guān)系的本體，這些概念是被該領(lǐng)域內(nèi)人們所共同認(rèn)可的，概念是對事務(wù)認(rèn)知的抽象，包含的內(nèi)容很廣，與模型相關(guān)的內(nèi)容有：關(guān)系、函數(shù)、公理與實(shí)例等；關(guān)系表達(dá)了產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域內(nèi)概念間的互相作用，n個(gè)概念之間的關(guān)系可以表示為 R：Cl×C2×…×Cn；函數(shù)是一種特殊的概念關(guān)系，表示在n元關(guān)系中確定了（n-1）個(gè)概念，則第n個(gè)概念是唯一的，即F：Cl×C2×…×Cn-1→Cn；公理表示永遠(yuǎn)為真的概念，即真命題；實(shí)例是具體的模型元素。新產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域概念本體形式化定義如下。

CO::=(Fn，Cc，R，Ac，Ic)。

其中，F(xiàn)n是領(lǐng)域名，Cc是領(lǐng)域內(nèi)的術(shù)語集，R是關(guān)系集，Ac是公理集，Ic是實(shí)例集。

R形式化為R::=(Ra，Rc)，Ra是Cc上的屬性集，形式化為Ra::=(dc:Identifier，dc:Title，dc:Creator，dc:Description，dc:Date)，前綴dc表示重用DC元數(shù)據(jù)集中的標(biāo)識符、題名、創(chuàng)建者、描述及日期元素；Rc是術(shù)語間的關(guān)系集，Rc域是Cc1×Cc1，形式化為Rc::=(SubConceptOf， SuperConceptOf， IsPartOf， HasPart. Equal， Pre， Next)，SubConceptOf和SuperConceptOf是包含和被包含的關(guān)系，IsPartof和HasPart是聚集關(guān)系，Equal是等價(jià)關(guān)系，Pre描述了概念和概念之間的直接前驅(qū)關(guān)系，Next描述了概念和概念之間的直接后繼關(guān)系。

Ac是公理集，Ac形式化為Ac::=(SubConceptOf ≡SuperConceptOf-，IsPartOf≡HasPart-，Pre≡Next-，IsPartOf≡IsPartof*，HasPart≡HasPart*，Equal≡Equal*，……)，表達(dá)了SubConceptOf和SuperConceptOf， IsPartOf和HasPart，Pre和Next都是逆反關(guān)系，IsPartOf和HasPart和Equal都是可傳遞的。

Ic形式化為Ic::=(IRa，IRc)，IRa是屬性集實(shí)例，IRc是概念的關(guān)系實(shí)例。概念是對人類知識的抽象，概念本體是按照分類法來組織領(lǐng)域概念及其客觀關(guān)系的，概念本體作為一類獨(dú)立的本體存在，由領(lǐng)域?qū)＜一蛑R工程師管理。

關(guān)于概念本體的實(shí)例片斷的描述如圖1所示。

概念本體的描述說明如下：

Fn=“網(wǎng)管產(chǎn)品(NMS)”

Cc=(命令行CLI，簡單網(wǎng)管協(xié)議SNMP，事件，告警，安全策略，狀態(tài)查詢……)

IRa={ (“Prop1”，“命令行CLI”，“Master-Cli”，“提供用戶在命令模式下設(shè)置的工作模式，查詢產(chǎn)品工作狀態(tài)等”)，(“Prop2”，“簡單網(wǎng)管協(xié)議SNMP”，“Agent-Snmp”，“由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組定義的一套網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，利用SNMP維護(hù)人員通過網(wǎng)管協(xié)議隨時(shí)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況”)，……}

IRc={SubConceptOf(網(wǎng)管產(chǎn)品，命令行)，SubConceptOf(網(wǎng)管產(chǎn)品，簡單網(wǎng)管協(xié)議)，IsPartOf（命令行，語法分析），IsPartOf（命令行，命令樹），IsPartOf（命令行，命令處理），IsPartOf（簡單網(wǎng)管協(xié)議，Manager），IsPartOf（簡單網(wǎng)管協(xié)議，Agent），……}。

四、基于本體的新產(chǎn)品研發(fā)知識管理系統(tǒng)框架

通過分析基于本體的新產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域知識模型及需求，本文提出新產(chǎn)品研發(fā)知識管理系統(tǒng)框架如圖2所示。

圖2 新產(chǎn)品研發(fā)知識管理系統(tǒng)框架

基本的知識管理活動(dòng)包括知識的創(chuàng)造、發(fā)現(xiàn)、尋找和傳播，產(chǎn)品研發(fā)知識管理將這些活動(dòng)整合為產(chǎn)品研發(fā)知識的獲取、產(chǎn)品研發(fā)知識的存儲與推理、產(chǎn)品研發(fā)知識的檢索和學(xué)習(xí)３個(gè)主要過程。相應(yīng)地，基于本體的研發(fā)知識管理系統(tǒng)分為存儲層、功能層和表現(xiàn)層３個(gè)層次，并利用本體技術(shù)、知識集成技術(shù)、多種檢索技術(shù)，對產(chǎn)品研發(fā)知識進(jìn)行數(shù)字化語義處理；系統(tǒng)按照本體論思想對知識進(jìn)行分類標(biāo)注，組織到知識庫中，形成產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域概念集；這種框架便于實(shí)現(xiàn)本體知識獲取、存儲、檢索等功能，并方便產(chǎn)品研發(fā)知識集成、共享、發(fā)現(xiàn)和重用。

本框架一方面從技術(shù)角度針對不同類別的產(chǎn)品研發(fā)知識提出了全面的解決方案；另一方面，通過引入本體技術(shù)，本框架在一定程度上能夠使知識提供者和知識需求者之間盡可能無歧義地相互理解，并且能夠表達(dá)組織內(nèi)知識提供者和知識需求者原始的思想。這將使得產(chǎn)品研發(fā)知識管理能夠更廣泛地應(yīng)用于各種類型的組織中，為組織的知識創(chuàng)新在技術(shù)上提供支持。

隨著知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，信息革命和經(jīng)濟(jì)全球化的進(jìn)程日趨加快，對知識資源的占有、配置、生產(chǎn)、分配、使用（消費(fèi)）將成為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的主要內(nèi)容；企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步的重要性日趨明顯，新產(chǎn)品研發(fā)成為當(dāng)代企業(yè)生命所系。本文采用本體方法為新產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域知識建模，并提出基于本體的新產(chǎn)品研發(fā)知識管理框架，但在知識表達(dá)與推理等方面需進(jìn)一步研究。

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