功能作用收集及其分類研究

蔣宇歡，陳 泳，黃 健，謝友柏＊

（上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海　200240）

功能作用收集及其分類研究

蔣宇歡，陳 泳，黃 健，謝友柏＊

（上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海200240）

概念設(shè)計(jì)的一大任務(wù)是為預(yù)想的功能尋找可行原理解.在計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)研究中，通常需要對(duì)已知原理解的功能進(jìn)行規(guī)范化表示，使得計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以幫助設(shè)計(jì)員高效準(zhǔn)確地找到可行原理解.功能作用是功能表示中的重要組成部分，目前功能作用大多采用自然語(yǔ)言表達(dá)，存在不利于計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)識(shí)別和處理的問(wèn)題.為解決上述問(wèn)題，基于中文詞典對(duì)及物動(dòng)詞的解釋和定義，搜集并規(guī)范處理了與概念設(shè)計(jì)相關(guān)的功能作用.根據(jù)功能作用的本質(zhì)特征，提出了功能作用的標(biāo)準(zhǔn)分類框架和具體分類框架，并初步建立了規(guī)范化的功能作用庫(kù).為實(shí)現(xiàn)對(duì)功能作用的規(guī)范管理，開(kāi)發(fā)了功能作用的計(jì)算機(jī)管理模塊.通過(guò)功能作用的規(guī)范化，可以為產(chǎn)品功能表示的規(guī)范化、原理解的精準(zhǔn)檢索等研究提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

功能作用；功能動(dòng)詞；功能表示；功能本體

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，概念設(shè)計(jì)通常被認(rèn)為是將用戶需求或預(yù)想的功能轉(zhuǎn)化為可行原理解的過(guò)程［1］.概念設(shè)計(jì)在很大程度上決定了產(chǎn)品的功能、成本、創(chuàng)新性［2］.由于概念設(shè)計(jì)研究在國(guó)內(nèi)外得到了很大重視，也產(chǎn)生了一批有價(jià)值的研究成果，例如基于FBS（功能-行為-結(jié)構(gòu)）的功能設(shè)計(jì)模型［3］、基于設(shè)計(jì)目錄的原理解方案［4］等.

計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)研究中的一大熱點(diǎn).為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)，必須對(duì)功能進(jìn)行規(guī)范化的表示［5］.目前，功能表示主要有2種形式.一種是“輸入/輸出流（Input/Output Flow）”表示法，另一種是“動(dòng)詞-名詞對(duì)（Verb-Noun Pair）”表示法［6］.“輸入/輸出流”表示法以Pahl和Beitz［1］對(duì)功能的定義為基礎(chǔ)，通過(guò)輸入/輸出流的變化來(lái)表示系統(tǒng)輸入流和輸出流之間的變化.例如，發(fā)電機(jī)的功能可以表示為：｛輸入：電能，輸出：機(jī)械能｝.這種表示法雖然沒(méi)有明確指明功能作用，但實(shí)際上蘊(yùn)含著功能作用“轉(zhuǎn)化”.需要指出，許多功能難以用輸入/輸出流表示法表達(dá).例如，杯子的功能，就很難準(zhǔn)確定義其輸入/輸出流，因此難以被一般設(shè)計(jì)員接受.“動(dòng)名-名詞對(duì)”表示法是采用動(dòng)詞和對(duì)象（名詞）的組合來(lái)描述“做-什么”，其中動(dòng)詞表示功能作用，對(duì)象表示作用的承受者（作用的客體），主體則默認(rèn)為是待設(shè)計(jì)的產(chǎn)品或系統(tǒng).例如，電風(fēng)扇的功能可以表示為“吹動(dòng)空氣”.這種表示法更接近自然語(yǔ)言，因而容易被一般設(shè)計(jì)員接受.但是，計(jì)算機(jī)在自然語(yǔ)言理解上存在困難，所以計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)常常難以識(shí)別和處理其中包含的功能信息.本文的研究主要面向一般的設(shè)計(jì)員，因此以“動(dòng)詞-名詞對(duì)”表示法作為研究工作的基礎(chǔ).

為解決計(jì)算機(jī)在功能信息處理上的困難，國(guó)際上開(kāi)展了關(guān)于功能作用規(guī)范化的研究.例如，Hirtz，Stone，Wood等人［7-8］在功能術(shù)語(yǔ)研究的基礎(chǔ)上，提出了“功能庫(kù)（Functional Basis）”的概念，將功能作用分為3個(gè)層級(jí)，第1層級(jí)包含分支、引導(dǎo)、連接、控制、轉(zhuǎn)化等8個(gè)類型，每個(gè)類型下又包含若干個(gè)子類型，并據(jù)此建立了“功能作用庫(kù)”.但是，這種功能作用的分類依然模糊.例如，“轉(zhuǎn)化”類功能作用，并不能指明是同一功能對(duì)象不同屬性的轉(zhuǎn)化還是不同功能對(duì)象種類的轉(zhuǎn)化.此外，由于中英文表達(dá)存在一定差異性，他們創(chuàng)建的功能作用庫(kù)并不能直接被用于計(jì)算機(jī)輔助概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)中幫助國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)員開(kāi)展產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)工作.

在中文詞語(yǔ)的相似性匹配方面，國(guó)內(nèi)的學(xué)者開(kāi)展了一些工作.劉群等人［9］提出了基于《知網(wǎng)》的詞匯語(yǔ)義相似度算法.梅家駒等人［10］編著了《同義詞林》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)信息檢索實(shí)驗(yàn)室在此基礎(chǔ)上完成了《哈工大信息檢索研究室同義詞詞林?jǐn)U展版》.但是，這類研究更多地關(guān)注日常語(yǔ)義而不是設(shè)計(jì)功能的本質(zhì)含義，因此并不能直接應(yīng)用于功能表示和原理解檢索.例如，“探測(cè)”的本質(zhì)中蘊(yùn)含了“感知”，“探測(cè)”指探查某物（物體、輻射、信號(hào)等）是否存在，而“感知”指客觀事物通過(guò)感覺(jué)器官在人腦中的直接反應(yīng)，這2種設(shè)計(jì)功能本質(zhì)都是通過(guò)一定手段獲取相關(guān)對(duì)象的存在性信息，基本呈現(xiàn)了一致性.對(duì)于這樣的功能作用也需要進(jìn)行規(guī)范處理，建立與其功能本質(zhì)含義相同或相近的功能作用的關(guān)聯(lián)關(guān)系，以提高原理解檢索的效率和準(zhǔn)確性.因此，實(shí)現(xiàn)功能作用的規(guī)范化和功能作用間匹配關(guān)系，用規(guī)范功能作用代替自然語(yǔ)言表示原理解的功能，是規(guī)范化功能表示的關(guān)鍵點(diǎn)之一，也是實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確檢索原理解的重要保證.

為此，本文將通過(guò)收集功能作用、建立功能作用分類、建立功能作用間的對(duì)應(yīng)關(guān)系并構(gòu)建功能作用庫(kù)等工作，最終實(shí)現(xiàn)功能作用的規(guī)范化和功能作用間的匹配，為功能表示的規(guī)范化和原理解的高效準(zhǔn)確檢索提供重要保證.

1　功能的概念與分類

1.1功能的概念

目前，對(duì)于功能定義的研究有諸多論述，但至今尚未形成一個(gè)完全統(tǒng)一的定義，功能在工程里仍是一個(gè)模糊的概念［11］.例如Pahl和Beitz［1］認(rèn)為，功能是指一個(gè)系統(tǒng)的輸入和輸出之間以完成任務(wù)為目的的總的相互關(guān)系.Gero和Kannengiesser［12］則認(rèn)為，功能是指產(chǎn)品的目的或用途，表明了這個(gè)產(chǎn)品是做什么的.而Suh［13］認(rèn)為，功能是一種與設(shè)計(jì)解無(wú)關(guān)的需求，描述了產(chǎn)品的功能需要.

在本研究中，功能被認(rèn)為是設(shè)計(jì)員心中對(duì)某個(gè)系統(tǒng)外部期望環(huán)境作用的抽象，以使客觀環(huán)境從不期望態(tài)（病態(tài)）向理想態(tài)轉(zhuǎn)變，或者阻止客觀環(huán)境惡化為不期望態(tài)（病態(tài)）［14］.例如，臺(tái)燈的功能是照亮房間，實(shí)際上是改變了房間的亮度，使房間由暗變亮.此外，水杯的功能是抑制水的外流，體現(xiàn)了阻止客觀環(huán)境惡化為不期望態(tài)的功能.在筆者過(guò)去的研究中［15］，功能概念特點(diǎn)主要有如下幾點(diǎn)：

1）功能一定涉及主體和客體.

2）功能涉及的狀態(tài)變化應(yīng)該用客觀的狀態(tài)變量描述.

3）功能必須使用與解無(wú)關(guān)的方式來(lái)描述，而不涉及作用方式.

4）功能在本質(zhì)上是對(duì)多個(gè)作用或行為的抽象.

1.2功能的分類

根據(jù)筆者過(guò)去對(duì)功能的研究［16］，功能可分為3種主要類型，分別是對(duì)象轉(zhuǎn)化型功能、過(guò)程轉(zhuǎn)化型功能和對(duì)象關(guān)系轉(zhuǎn)化型功能.

對(duì)象轉(zhuǎn)化型（Object Transformation）功能是指能將待設(shè)計(jì)系統(tǒng)不符合期望的輸入功能對(duì)象或輸入功能對(duì)象的狀態(tài)，通過(guò)轉(zhuǎn)化形成符合期望的輸出功能對(duì)象或使其處于理想狀態(tài)的功能.這類功能更關(guān)注待設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出的功能對(duì)象所處的最終態(tài).例如，將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能意味著能量對(duì)象的種類發(fā)生了轉(zhuǎn)化.

過(guò)程轉(zhuǎn)化型（Process Transformation）功能是指能改變用戶感興趣過(guò)程（不僅僅是功能對(duì)象）的功能.這類功能更關(guān)注一段過(guò)程時(shí)間內(nèi)待設(shè)計(jì)系統(tǒng)某一過(guò)程的變化.例如，加快鹽在水中的溶解速度，意味著鹽在溶解過(guò)程中，鹽的溶解速度這一屬性的值在不斷增加.

對(duì)象關(guān)系轉(zhuǎn)化型（Object Relation Transformation）功能是指能改變對(duì)象間關(guān)系的功能.這類功能更關(guān)注待設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出功能對(duì)象間的關(guān)系是否符合期望.例如，精煉食鹽意味著將食鹽從混合物中分離出來(lái)，形成了分離關(guān)系.

2　功能作用的收集與規(guī)范處理

作用（Action）是一個(gè)事物通過(guò)特定的方式直接改變另一事物，使得兩者中任意狀態(tài)變量發(fā)生變化［14］，體現(xiàn)了人或事物的一種動(dòng)態(tài)變化，一般出現(xiàn)在作用主體后面，通常用動(dòng)詞或動(dòng)詞短語(yǔ)來(lái)描述.根據(jù)動(dòng)詞后是否帶賓語(yǔ)，動(dòng)詞可以分為及物動(dòng)詞和不及物動(dòng)詞，由于功能作用涉及功能對(duì)象的變化，因此功能作用顯然應(yīng)該是及物動(dòng)詞.在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，功能作用（Functional Action）是指能體現(xiàn)待設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能特征并表示功能對(duì)象變化的及物動(dòng)詞.

中文語(yǔ)法中，詞匯不僅存在多詞性的現(xiàn)象，還存在多義詞、近義詞等現(xiàn)象.為了實(shí)現(xiàn)功能作用的規(guī)范化，本研究以《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》［17］中的解釋和定義為標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展功能作用收集的相關(guān)工作.第1步，摘錄了動(dòng)詞詞性的功能作用，例如，“切割”、“測(cè)量”、“壓縮”、“轉(zhuǎn)動(dòng)”、“搬運(yùn)”、“加熱”、“吹動(dòng)”、“阻攔”、“裝配”、“分離”等.第2步，剔除不及物動(dòng)詞，例如，“走”、“飛”、“跑”、“來(lái)”等.第3步，剔除詞意上不能被用于產(chǎn)品功能描述的功能作用，例如，“治理”、“收拾”、“整理”、“采納”等，形成了初步的功能作用清單.第4步，把含義相近的功能作用歸納為一組，例如，將“測(cè)定”、“測(cè)量”、“測(cè)算”、“測(cè)繪”、“測(cè)探”等含義相近的功能作用歸納為一組.第5步，綜合考慮功能表示準(zhǔn)確性、含義和使用頻率等，在每組功能作用中選擇一個(gè)功能作用作為主功能作用，例如，在“測(cè)定、測(cè)量、測(cè)算、測(cè)繪、測(cè)探”功能作用組中選擇“測(cè)量”作為主功能作用.第6步，將同組的其他功能作用作為主功能作用的類似作用，根據(jù)含義近義度由高到低的順序依次排列.第7步，規(guī)范處理.部分功能作用表面上和主功能作用看似沒(méi)有聯(lián)系，但是功能本質(zhì)卻是相似的.例如，前文分析的“感知”就和“測(cè)定、測(cè)量、測(cè)算、測(cè)繪、測(cè)探”功能作用組具有相似的功能本質(zhì).對(duì)于這樣的功能作用，定義其為主功能作用的關(guān)聯(lián)功能作用，形成和主功能作用的配對(duì)關(guān)系.這種經(jīng)過(guò)規(guī)范處理后的功能作用組不僅增加了功能作用組的豐富度，還從本質(zhì)上提高了功能表示的準(zhǔn)確性，為準(zhǔn)確高效地實(shí)現(xiàn)原理解檢索提供了保證.

通過(guò)對(duì)功能作用的收集和規(guī)范處理，最終形成了136組（包含552個(gè)功能作用）概念設(shè)計(jì)中與功能密切相關(guān)的功能作用.盡管如此，由于詞匯隨著社會(huì)的發(fā)展也在不斷更新，因此收集功能作用應(yīng)該是一個(gè)持續(xù)性工作，以不斷提高功能作用庫(kù)的完整度.

3　功能作用分類

3.1標(biāo)準(zhǔn)分類框架

在功能分類和功能作用收集與規(guī)范處理的基礎(chǔ)上，將功能作用劃分為具有3級(jí)結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)分類框架，其框架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1.第1層級(jí)為3種主要類型，分別是：對(duì)象轉(zhuǎn)化型功能作用、過(guò)程轉(zhuǎn)化型功能作用和對(duì)象關(guān)系轉(zhuǎn)化型功能作用.

對(duì)象轉(zhuǎn)化型功能作用在第2層級(jí)中分為2類：對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型和對(duì)象屬性轉(zhuǎn)化型.對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型功能作用是指能轉(zhuǎn)化一個(gè)功能對(duì)象為另一個(gè)功能對(duì)象的功能作用，在轉(zhuǎn)化前后功能對(duì)象的種類發(fā)生了明顯變化.例如，“測(cè)量（物體長(zhǎng)度）”意味著尺寸信息轉(zhuǎn)化為數(shù)值信息.對(duì)象屬性轉(zhuǎn)化型功能作用是指能轉(zhuǎn)化一個(gè)功能對(duì)象的屬性（或?qū)傩灾担┑墓δ茏饔?，在轉(zhuǎn)化前后功能對(duì)象的種類沒(méi)有發(fā)生明顯變化.例如，“移動(dòng)（物體）”意味著物體的位置屬性值發(fā)生了變化.第3層級(jí)中，參考Pahl和Beitz［1］的觀點(diǎn)，將對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型功能作用分為物料類對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型、能量類對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型和信息類對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型，將對(duì)象屬性轉(zhuǎn)化型功能作用分為物料類對(duì)象屬性轉(zhuǎn)化型、能量類對(duì)象屬性轉(zhuǎn)化型和信息類對(duì)象屬性轉(zhuǎn)化型.

圖1　功能作用標(biāo)準(zhǔn)分類框架圖Fig.1 The standard taxonomy of functional actions

過(guò)程轉(zhuǎn)化型功能作用在第2層級(jí)中分為2類：過(guò)程促進(jìn)型和過(guò)程抑制型.過(guò)程促進(jìn)型功能作用是指能促使一個(gè)過(guò)程向理想態(tài)轉(zhuǎn)化的功能作用.例如，“加速（鹽溶解）”意味著促進(jìn)鹽溶解速度加快這一過(guò)程.抑制過(guò)程型功能作用是指能阻止一個(gè)過(guò)程向不期望態(tài)（病態(tài)）惡化的功能作用.例如，“保鮮（食物）”意味著阻止食物的腐敗這一過(guò)程.第3層級(jí)中，參考Pahl和Beitz［1］的觀點(diǎn)，將過(guò)程促進(jìn)型功能作用分為物料類過(guò)程促進(jìn)型、能量類過(guò)程促進(jìn)型和信息類過(guò)程促進(jìn)型，將過(guò)程抑制型功能作用分為物料類過(guò)程抑制型、能量類過(guò)程抑制型和信息類過(guò)程抑制型.

對(duì)象關(guān)系轉(zhuǎn)化型功能作用在第2層級(jí)中分為2類：個(gè)體間關(guān)系型和集體間關(guān)系型.個(gè)體間關(guān)系型功能作用是指能使單一輸出功能對(duì)象的關(guān)系符合期望的功能作用.例如，“裝配（產(chǎn)品）”意味著輸出對(duì)象為一個(gè)產(chǎn)品，其中的零件形成了組合關(guān)系，并不涉及其他輸出功能對(duì)象.集體間關(guān)系型功能作用是指能使多個(gè)輸出功能對(duì)象的關(guān)系符合預(yù)期的功能作用.例如，“分離（鹽和砂）”意味著輸出對(duì)象為一堆鹽和一堆砂，形成了分離關(guān)系.第3層級(jí)中，參考Pahl和Beitz［1］的觀點(diǎn)，將個(gè)體間關(guān)系型功能作用分為物料類個(gè)體間關(guān)系型、能量類個(gè)體間關(guān)系型和信息類個(gè)體間關(guān)系型，將集體間關(guān)系型功能作用分為物料類集體間關(guān)系型、能量類集體間關(guān)系型和信息類集體間關(guān)系型.

功能作用的標(biāo)準(zhǔn)分類框架能有效排除功能作用的歧義性，明確抽取了功能作用的本質(zhì)特征，體現(xiàn)了功能作用的根本特點(diǎn).

3.2具體分類框架

盡管功能作用的標(biāo)準(zhǔn)分類框架有諸多優(yōu)點(diǎn)，但標(biāo)準(zhǔn)分類框架相對(duì)抽象，難以與具體的功能作用直接聯(lián)系.例如，洗衣機(jī)的功能是“分離污物與衣服”，“分離”屬于物料類集體間關(guān)系型功能作用，具體體現(xiàn)為：｛輸入：污物的位置屬性值=衣服的位置屬性值，輸出：污物的位置屬性值≠衣服的位置屬性值｝.因此有必要在標(biāo)準(zhǔn)分類框架的基礎(chǔ)上對(duì)功能作用建立具體化的分類框架.為了方便讀者區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)分類框架和具體分類框架，本文將標(biāo)準(zhǔn)分類規(guī)定為“××型”，而具體分類規(guī)定為“××類”.

在物料類對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型功能作用中，一般包含物態(tài)轉(zhuǎn)化中固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三態(tài)之間的轉(zhuǎn)化，在能量類對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型功能作用中，一般包含機(jī)械能、電能、光能、化學(xué)能、熱能等能量之間的轉(zhuǎn)化，在信息類對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型功能作用中，一般包含長(zhǎng)度、溫度等物理信息的轉(zhuǎn)化以及氣味、激素等化學(xué)信息的轉(zhuǎn)化.在物料類對(duì)象屬性轉(zhuǎn)化型功能作用中，一般包含角度、溫度等狀態(tài)屬性的轉(zhuǎn)化以及流動(dòng)性、溶解性等物化特性的轉(zhuǎn)化.每一層級(jí)分類之下又可包含若干個(gè)子層級(jí)，直至實(shí)現(xiàn)抽象知識(shí)的具體化，由于篇幅的限制，在此無(wú)法一一說(shuō)明.

需要指出的是：一是具體分類框架是標(biāo)準(zhǔn)分類框架的具體化，其分類層級(jí)帶有一定的主觀性，當(dāng)現(xiàn)有的具體分類框架不能滿足分類要求時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況增加對(duì)應(yīng)級(jí)別的層級(jí)；二是根據(jù)具體情況的不同，不同的分類層級(jí)可能會(huì)包含相同的某一個(gè)（或一組）功能作用，例如，“加速”既可以視為物料類對(duì)象屬性轉(zhuǎn)化型中狀態(tài)屬性類的轉(zhuǎn)化，也可以視為物料類過(guò)程促進(jìn)型中狀態(tài)屬性類的轉(zhuǎn)化，前者側(cè)重表示的是物料的速度值加快到某一值，例如使（汽車）加速到80km/h，而后者表示促進(jìn)速度加快的過(guò)程，例如加速（鹽溶于水）的過(guò)程.

3.3功能作用庫(kù)的建立

在已有功能作用分類框架基礎(chǔ)上，建立了功能作用庫(kù).第1步，通過(guò)功能作用的收集與規(guī)范處理，獲取一組經(jīng)過(guò)規(guī)范處理的功能作用.第2步，判斷該組功能作用是否有合適的分類，如有，進(jìn)行第3步，如沒(méi)有，創(chuàng)建合適的具體分類后進(jìn)行第3步.第3步，將該組功能作用的主功能作用添加至對(duì)應(yīng)分類.第4步，添加與主功能作用對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)功能作用，并建立兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系.第5步，添加與主功能作用對(duì)應(yīng)的功能作用類似作用并劃分類似作用層級(jí)，并建立兩者之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中，第1層級(jí)代表高度相似，第2層級(jí)代表較相似，第3層級(jí)代表基本相似.通過(guò)重復(fù)執(zhí)行上述過(guò)程完成了功能作用庫(kù)的建立.例如：首先獲取一組功能作用“測(cè)量、感知、測(cè)定、識(shí)別、測(cè)繪、測(cè)算、探測(cè)”；其次，判斷其屬于“對(duì)象轉(zhuǎn)化型-對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型-信息類對(duì)象種類轉(zhuǎn)化型-物理信息轉(zhuǎn)化類-長(zhǎng)度”分類層級(jí)中；再次，將主功能作用“測(cè)量”添加到該分類層級(jí)中，并建立關(guān)聯(lián)功能作用“感知”與其的對(duì)應(yīng)關(guān)系；最后，將“測(cè)定、識(shí)別”劃為功能作用類似作用的第1層級(jí)，“測(cè)繪、測(cè)算”劃為第2層級(jí)，“測(cè)探”劃為第3層級(jí)，并建立與主功能作用的對(duì)應(yīng)關(guān)系.

根據(jù)上文的論述，這里給出一個(gè)功能作用分類及其作用庫(kù)建立的初步結(jié)果，見(jiàn)表1.需要說(shuō)明的是，由于篇幅的限制，該結(jié)果的具體分類框架和所包含的功能作用及其類似作用并不完整，讀者可自行修訂.

表1　部分功能作用分類及功能作用庫(kù)Table 1 A part of functional action taxonomy and library

4　實(shí) 現(xiàn)

為了高效規(guī)范地管理功能作用，實(shí)現(xiàn)功能作用分類及作用庫(kù)的創(chuàng)建，本文采用Microsoft Visual Studio 2010［18］和Microsoft SQL Server 2008［19］相結(jié)合的開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)了瀏覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)的功能作用管理原型模塊.功能作用管理原型模塊共有3個(gè)功能子模塊.第一，功能作用分類管理子模塊.可以搭建功能作用標(biāo)準(zhǔn)分類框架和具體分類框架，其結(jié)果以樹(shù)狀列表的形式顯示，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)分類條目的編輯與刪除.第二，功能作用管理子模塊.可以添加功能作用到對(duì)應(yīng)分類，其結(jié)果以列表的形式顯示，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功能作用及其分類的編輯與刪除.第三，功能作用配置子模塊.可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主功能作用的關(guān)聯(lián)功能作用和類似功能作用的配置，其結(jié)果以列表的形式顯示，并可以實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)功能作用和類似功能作用的編輯與刪除.該模塊的開(kāi)發(fā)為后續(xù)原理解檢索等工作的開(kāi)展提供了基礎(chǔ)，模塊的典型功能子模塊界面如圖2所示.

圖2　典型功能子模塊界面Fig.2 Some typical sub-functional module interfaces

5　結(jié)論與展望

鑒于功能作用規(guī)范化在產(chǎn)品功能表示、原理解檢索等方面的重要意義，本研究將功能分為了“對(duì)象轉(zhuǎn)化型”、“過(guò)程轉(zhuǎn)化型”、“對(duì)象關(guān)系轉(zhuǎn)化型”三種主要類型；收集了功能作用，并對(duì)功能作用進(jìn)行了規(guī)范處理；建立了功能作用的標(biāo)準(zhǔn)分類框架，并進(jìn)一步提出了功能作用的具體分類框架；同時(shí)，初步建立了功能作用庫(kù).此外，為了便于功能作用的管理以及后續(xù)檢索等相關(guān)工作的開(kāi)展，開(kāi)發(fā)了功能作用管理原型模塊.

功能作用的收集及其規(guī)范化研究尚在探索階段，本文內(nèi)容只是涉及整個(gè)規(guī)范化功能表示探索過(guò)程中的一部分，對(duì)于如何規(guī)范功能對(duì)象的表示等問(wèn)題尚在進(jìn)一步探究中.另外，還需以規(guī)范化的功能表示為基礎(chǔ)開(kāi)展關(guān)于原理解檢索的相關(guān)研究.

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Research on functional action collection and taxonomy

JIANG Yu-huan，CHEN Yong，HUANG Jian，XIE You-bai＊
（School of Mechanical Engineering，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China）

One of the significant tasks of conceptual design is to search for feasible principle solutions for an intended function.In the research of computer aided conceptual design，in order for a computer-aided conceptual design system to assist designers in retrieving feasible principle solutions effectively and accurately，the function of a known principle solution usually should be represented with a structured form.A functional action is an important part of a functional representation.In current research，functional actions are usually represented with natural language-based descriptions，which are difficult for a computer-aided conceptual design system to identify and process.In order to solve the above problems，based on the explanation and definition of transitive verbs in the Chinese dictionary，functional actions which related to the conceptual design were collected and normalized.According to the substantive characteristics of functional actions，the standard taxonomy framework and the specific taxonomy framework of functional actions were put forward，and a preliminary structured functional action library was formed.In order to realize the normalized management of functional actions，a management module was developed.The normalized functional actions can provide a solid foundation for the normalization of functional representation，the accurate retrieval of the principle solution and other research.

functional action；functional verb；functional representation；functional ontology

TH 122

A

1006-754X（2016）02-0101-07

10.3785/j.issn.1006-754X.2016.02.001

2016-01-29.本刊網(wǎng)址·在線期刊：http：//www.journals.zju.edu.cn/gcsjxb

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51375301）.

蔣宇歡（1990—），男，寧夏銀川人，碩士生，從事系統(tǒng)模塊功能表示與檢索方法研究，E-mail：331058946@sjtu.edu.cn.通信聯(lián)系人：陳泳（1975—），男，浙江杭州人，副教授，博士，從事系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法學(xué)、概念設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)知識(shí)工程、設(shè)計(jì)哲學(xué)等研究，E-mail：mechenyong@sjtu.edu.cn.http：//orcid.org/0000-0003-3798-6291謝友柏＊，男，中國(guó)工程院院士，從事機(jī)械學(xué)設(shè)計(jì)及理論、摩擦學(xué)等研究，E-mail：ybxie@mail.sjtu.edu.cn.