基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)研究
——分析中國工程科技知識(shí)中心(CKCEST)的功能

謝友柏

1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海，2002402.西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,西安，710049

基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)研究
——分析中國工程科技知識(shí)中心(CKCEST)的功能

謝友柏1，2

1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海，2002402.西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,西安，710049

在萬眾創(chuàng)新口號(hào)的召喚下，與知識(shí)服務(wù)相關(guān)的網(wǎng)站如雨后春筍般地涌現(xiàn)。成功的創(chuàng)新離不開正確的設(shè)計(jì)，正確的設(shè)計(jì)離不開充分的知識(shí)供給，而許多網(wǎng)站對(duì)所從事服務(wù)的理解存在一些誤區(qū)，他們所提供的知識(shí)實(shí)際上不能直接支持設(shè)計(jì)，不利于知識(shí)在設(shè)計(jì)競爭中的高效運(yùn)用。從設(shè)計(jì)科學(xué)中關(guān)于設(shè)計(jì)知識(shí)的基本定律出發(fā)，以中國工程院CKCEST當(dāng)前提供的服務(wù)為例，分析了設(shè)計(jì)對(duì)基于互聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)服務(wù)的特殊要求和走出誤區(qū)的途徑，并用所在團(tuán)隊(duì)在過去20年中所做過的案例說明這些觀點(diǎn)。

設(shè)計(jì)；知識(shí)；知識(shí)服務(wù)；服務(wù)；互聯(lián)網(wǎng)

0 引言

自從1997年現(xiàn)代設(shè)計(jì)與產(chǎn)品研究開發(fā)網(wǎng)絡(luò)——虛擬異地合作設(shè)計(jì)組織在西安宣告成立[1]以來，我們一直在為實(shí)現(xiàn)這個(gè)宣言的目標(biāo)而努力。由于環(huán)境還不成熟，結(jié)果屢戰(zhàn)屢敗，雖然又屢敗屢戰(zhàn)，但最終也沒有能夠完全實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。不過，這個(gè)過程得到的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)[2-4]也許會(huì)對(duì)今后繼續(xù)努力起到前車之鑒的作用。

現(xiàn)在形勢不同了，越來越多的人認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)型發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新驅(qū)動(dòng)[5]，特別是國家發(fā)出“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的號(hào)召，給每個(gè)人參與創(chuàng)新競爭提供了廣闊的空間。設(shè)計(jì)科學(xué)研究表明，沒有正確的設(shè)計(jì)就不可能有成功的創(chuàng)新。設(shè)計(jì)以已有知識(shí)為基礎(chǔ)定律、設(shè)計(jì)以新知識(shí)獲取為中心定律[6]告訴人們，設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一個(gè)知識(shí)流動(dòng)、集成、競爭和進(jìn)化的過程，要使得設(shè)計(jì)具有競爭力，能夠支持創(chuàng)新競爭取勝，知識(shí)的高效供給和高效運(yùn)用是不可或缺的要素。受到“互聯(lián)網(wǎng)+”和電商成功的啟發(fā)，以設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)為主題的網(wǎng)站(或者叫做平臺(tái))如雨后春筍般地出現(xiàn)。中國工程院的中國工程科技知識(shí)中心(CKCEST)不是最早但是卻可能是當(dāng)前這類網(wǎng)站(平臺(tái))中規(guī)模最大的之一。本文嘗試以CKCEST為代表，以我們過去的經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)為參照，來分析當(dāng)前這些網(wǎng)站或者平臺(tái)的建設(shè)和發(fā)展，期望能夠引起更多人對(duì)此的關(guān)注和討論，以推動(dòng)基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)能夠更快、更健康地成長，成為支持大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新知識(shí)供給的主力軍。從這一要求來看，還有大量細(xì)致的工作要做。

當(dāng)然，CKCEST的建設(shè)要滿足多方面需求，從《CKCEST使用手冊(cè)》上看：“其首要目標(biāo)就是要服務(wù)于我院思想庫建設(shè)和院士團(tuán)隊(duì)的科研教學(xué)工作”。滿足不同需求的知識(shí)服務(wù)和提供方式會(huì)有很多不同，科學(xué)活動(dòng)和教學(xué)工作對(duì)知識(shí)的需求就與設(shè)計(jì)對(duì)知識(shí)的需求不一樣，本文僅討論設(shè)計(jì)所需要的知識(shí)服務(wù)和供給。CKCEST的主要功能包括專業(yè)搜索、知識(shí)應(yīng)用、數(shù)據(jù)資源、代查代檢、數(shù)字期刊平臺(tái)、“雙創(chuàng)”平臺(tái)?？梢哉J(rèn)為，這些功能的核心是知識(shí)應(yīng)用，而對(duì)于“雙創(chuàng)”平臺(tái)，設(shè)計(jì)應(yīng)該是“雙創(chuàng)”平臺(tái)諸應(yīng)用中最重要的應(yīng)用。

1 幾個(gè)認(rèn)知上的誤區(qū)

基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)有幾個(gè)認(rèn)知上的誤區(qū)，其中一個(gè)比較普遍的是互聯(lián)網(wǎng)究竟能夠傳遞什么？例如，一些人望文生義地認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)就是將物藉助互聯(lián)網(wǎng)連接成一個(gè)網(wǎng)，其實(shí)物聯(lián)網(wǎng)僅僅是將關(guān)于物的信息連成網(wǎng)，物的信息不等于物。在網(wǎng)上購物，是傳遞包括支付信息、送達(dá)信息等的購物信息，而物本身則需要由快遞送到用戶手上。信息對(duì)于人的生活和生產(chǎn)，其重要性無論用什么詞語描述都不會(huì)過分，互聯(lián)網(wǎng)之所以如現(xiàn)在這樣受到重視，就是由于人們?cè)跊Q定自己行為時(shí)，都期望能夠從互聯(lián)網(wǎng)得到信息。不過真正能夠指導(dǎo)人們正確行為的，是知識(shí)而不是信息?；ヂ?lián)網(wǎng)上傳遞的信息可能含有知識(shí)，但是也可能不含有知識(shí)，甚至可能含有導(dǎo)致錯(cuò)誤行為的偽知識(shí)[7]。要清醒地認(rèn)識(shí)：數(shù)據(jù)不等于信息，信息不等于知識(shí)。一個(gè)數(shù)據(jù)陣列含有什么信息，要由相關(guān)的數(shù)據(jù)模型來解讀，數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)是怎樣采集的，而信息與知識(shí)之間異同的鑒別則更為復(fù)雜。這里研究的是設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)，因此只限于討論設(shè)計(jì)知識(shí)的鑒別。

提供服務(wù)和做項(xiàng)目不同。在物質(zhì)生產(chǎn)領(lǐng)域或者工業(yè)界，一說到兩個(gè)實(shí)體間的知識(shí)傳遞，就想到做項(xiàng)目。多年來的“產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合”和“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新”政策，都是通過項(xiàng)目進(jìn)行的，好像已經(jīng)形成了一種思維的慣性。近年來在制造業(yè)中提倡制造業(yè)向服務(wù)業(yè)延伸，也是向送貨、安裝、培訓(xùn)、維修等下游延伸，幾乎沒有看到有向設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)上游延伸的關(guān)切，所以，對(duì)于設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的概念，需要認(rèn)真地研究和認(rèn)識(shí)。服務(wù)的一個(gè)基本特征是提供和消費(fèi)同時(shí)發(fā)生，而項(xiàng)目則是先設(shè)定一個(gè)目標(biāo)，若干年后完成。服務(wù)的另一個(gè)特征是提供方有可以即插即用的資源準(zhǔn)備，而完成項(xiàng)目的資源則大多數(shù)要在立項(xiàng)后才開始組織。

講到資源，一種認(rèn)識(shí)是指相關(guān)的硬軟件設(shè)備，然而更全面的理解必須包括有資質(zhì)的人。支持設(shè)計(jì)的知識(shí)資源應(yīng)當(dāng)理解為有兩個(gè)部分：已有知識(shí)資源和新知識(shí)獲取資源。已有知識(shí)資源包括：能夠處理和運(yùn)用已有的知識(shí)積累為他人提供服務(wù)的有資質(zhì)的人，已有知識(shí)積累，存放積累的知識(shí)的存儲(chǔ)器和維持運(yùn)行的資金。新知識(shí)獲取資源包括：能夠運(yùn)行新知識(shí)獲取資源為他人提供服務(wù)的有資質(zhì)的人，硬軟件設(shè)備，獲取該領(lǐng)域新知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)和維持運(yùn)行的資金。其中有資質(zhì)的人是首要的，不能僅僅理解為硬軟件設(shè)備，當(dāng)然人要和硬軟件設(shè)備相結(jié)合。維持運(yùn)行的資金也很重要，知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樾б嬗幸粋€(gè)時(shí)間上的滯后，需要資金支持這個(gè)滯后期中資源的生存[8-9]。

2 知識(shí)要怎樣提供才能夠服務(wù)于設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)與科學(xué)活動(dòng)不同，設(shè)計(jì)首先關(guān)注的是構(gòu)思滿足某需求但尚不存在某事、某物的面貌和達(dá)到目標(biāo)面貌要采取的步驟；科學(xué)活動(dòng)首先關(guān)注的是弄清已經(jīng)存在的某事、某物的行為規(guī)律及前因后果。這兩種活動(dòng)對(duì)知識(shí)服務(wù)的要求不同：前者的信條是異想天開；后者的信條是實(shí)事求是。設(shè)計(jì)不能按常規(guī)出手，沒有現(xiàn)成的知識(shí)能夠被直接采用，要用打碎了的知識(shí)片段嘗試拼接和組合來解決問題。定義設(shè)計(jì)知識(shí)是一個(gè)設(shè)計(jì)問題的答案，回答一個(gè)能夠獨(dú)立存在的最小問題的知識(shí)稱為知識(shí)條；而由若干知識(shí)條集成起來回答一個(gè)比較大的問題，或者若干相關(guān)問題的知識(shí)則稱為知識(shí)集；具有相同特征或者應(yīng)用的知識(shí)條或者知識(shí)集，為便于查找和比較而放在一起，稱為知識(shí)簇。在設(shè)計(jì)的早期特別是在創(chuàng)意產(chǎn)生階段，顯然答案越小越容易觸發(fā)直覺和靈感，即使是在構(gòu)建整個(gè)方案階段，需要的也是盡可能簡單明了的知識(shí)條或者知識(shí)集。當(dāng)設(shè)計(jì)師在頭腦里為滿足某個(gè)需求苦思冥想時(shí)，如果要他到一部經(jīng)典著作中去找靈感，豈不是等于大海撈針？尤其是要在他不熟悉的領(lǐng)域里尋找時(shí)(這是當(dāng)今和今后創(chuàng)新競爭所不可或缺的)。如果還要從基本概念和原理開始學(xué)習(xí)，就很難有成功的希望。

設(shè)計(jì)活動(dòng)與科學(xué)活動(dòng)尋求知識(shí)的指向不同，設(shè)計(jì)是已經(jīng)有某個(gè)需求，要尋求何事、何物能夠滿足該需求的知識(shí)，對(duì)該事、該物內(nèi)在詳情并不急于了解；科學(xué)則是已經(jīng)面對(duì)某事、某物，要得知該事、該物的內(nèi)在關(guān)系和前因后果，能夠滿足什么需求則不是當(dāng)務(wù)之急。前者是設(shè)計(jì)求知的特點(diǎn)；后者是科學(xué)活動(dòng)求知的特點(diǎn)，所以不能用為科學(xué)活動(dòng)提供知識(shí)服務(wù)的辦法為設(shè)計(jì)提供知識(shí)服務(wù)和知識(shí)。對(duì)于設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)，提供的知識(shí)應(yīng)該滿足以下條件：①知識(shí)條或者較小的知識(shí)集；②使能從滿足需求來尋找和識(shí)別知識(shí)，最好是具有這樣的識(shí)別標(biāo)志：給它什么(輸入)，它給什么(輸出)；③可以放心地使用。由此，就產(chǎn)生了一個(gè)需求：將浩瀚如海，以各種方式記載的知識(shí)變換成知識(shí)條、較小的知識(shí)集和知識(shí)簇。這個(gè)工作就是前面所說的知識(shí)處理。知識(shí)處理不同于知識(shí)工程(knowledge-based engineering, KBE)或者知識(shí)表達(dá)和推理(knowledge representation and reasoning, KR)，后二者是為計(jì)算機(jī)服務(wù)的，其目標(biāo)是讓計(jì)算機(jī)具有知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)[10]，而知識(shí)處理則是為人進(jìn)行設(shè)計(jì)服務(wù)的，讓人能夠在設(shè)計(jì)中方便地找到問題直觀的答案，并能夠方便地運(yùn)用。其實(shí)，即使是讓計(jì)算機(jī)具有知識(shí)，也要先對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行處理，使其成為人容易理解和應(yīng)用的形式。計(jì)算機(jī)只有被受過教育的人教育以后才能夠工作。雖然設(shè)計(jì)中很多工作要靠計(jì)算機(jī)來做，但很難想象計(jì)算機(jī)能夠排除人在第一時(shí)間的管控和參與。計(jì)算機(jī)與人的頭腦相比，其優(yōu)勢在于極高的計(jì)算速度和極大的存儲(chǔ)容量，劣勢在于僅僅是一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，不具備人的生理活動(dòng)、心理活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)為頭腦提供的思維條件，它不是人。

為了在設(shè)計(jì)中容易找到可拼接和組合的知識(shí)片段，知識(shí)條或者較小的知識(shí)集要能夠易于搜索和識(shí)別。這種搜索工作當(dāng)然可以由計(jì)算機(jī)去完成，不過其識(shí)別的標(biāo)志需要符合人在設(shè)計(jì)中的思維需要。拼接和組合的工作又稱為集成，集成更經(jīng)常需要利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和存儲(chǔ)能力，知識(shí)條和知識(shí)集的識(shí)別標(biāo)志也要讓計(jì)算機(jī)能夠讀取和集成運(yùn)算，也就是搜索和集成需要有統(tǒng)一的知識(shí)識(shí)別標(biāo)志。通用的辦法是用知識(shí)條或者知識(shí)集的名稱作為識(shí)別標(biāo)志，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫以及網(wǎng)上服務(wù)如百度百科、維基百科等都是用名稱的關(guān)鍵詞作為識(shí)別標(biāo)志的。對(duì)于科學(xué)活動(dòng)，看到名稱去找內(nèi)容沒有問題，但是在拼接和組合知識(shí)片段時(shí)，人們想的是如何滿足需求，不一定已經(jīng)知道答案的名稱，尤其是涉及設(shè)計(jì)師自己不熟悉的領(lǐng)域。這也是人們不贊成傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)尋找原理解(principle solution)的理性的、系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)方法[11]的原因，它不符合多領(lǐng)域、跨領(lǐng)域設(shè)計(jì)思維的過程。以名稱作為識(shí)別標(biāo)志也不利于計(jì)算機(jī)的集成運(yùn)算，計(jì)算機(jī)從關(guān)鍵詞標(biāo)志的名稱將知識(shí)變換成可以參與集成運(yùn)算的形式，還需要引入另外的知識(shí)。一種用“給它什么(輸入)，它給什么(輸出)”的識(shí)別標(biāo)志正在研究之中[12-13]，它更能夠標(biāo)志一個(gè)問題的答案，特別是能夠直接進(jìn)入集成，便于計(jì)算機(jī)讀取和運(yùn)用。

可以放心地使用是非常重要的一條原則。消費(fèi)設(shè)計(jì)知識(shí)和在網(wǎng)上買鞋子不同，買錯(cuò)鞋充其量個(gè)人損失一雙鞋的代價(jià)，設(shè)計(jì)則是集成許多方面提供的知識(shí)，要解決的問題其價(jià)值可能比所用到的某條知識(shí)的價(jià)值大千萬倍，如果該知識(shí)條存在差錯(cuò)，設(shè)計(jì)就可能失敗。更糟糕的是，可能在對(duì)設(shè)計(jì)作最終評(píng)價(jià)時(shí)也沒有發(fā)現(xiàn)這個(gè)差錯(cuò)，而竟將設(shè)計(jì)付諸實(shí)施，甚至產(chǎn)品到了用戶手里，結(jié)果樓塌了，船沉了，……，導(dǎo)致嚴(yán)重的生命、財(cái)產(chǎn)損失。有的網(wǎng)站(平臺(tái))宣布一賠二，一次知識(shí)服務(wù)能要多少錢？而其導(dǎo)致的損失可能超過千萬倍，絕不是一賠二所能夠補(bǔ)償?shù)摹，F(xiàn)在許多商品廣告作風(fēng)很壞，一瓶礦泉水、一片口香糖的廣告可以做得驚天動(dòng)地。而許多號(hào)稱知識(shí)服務(wù)的網(wǎng)站(平臺(tái))也染上同樣的毛病，這也能做，那也能做，好像是萬能鑰匙。設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)必須絕對(duì)的嚴(yán)肅、嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)。怎么做到這三嚴(yán)？服務(wù)方首先自己要給出所提供知識(shí)的完整性評(píng)價(jià)。根據(jù)設(shè)計(jì)知識(shí)不完整性定律[6]，在任何時(shí)刻，人們對(duì)某事、某物的認(rèn)識(shí)總是不完整的。代替上嘴唇貼著天、下嘴唇貼著地的吹牛，服務(wù)方要在提供知識(shí)的同時(shí)，給出該知識(shí)的完整度和可信度信息，使得消費(fèi)方在消費(fèi)該知識(shí)時(shí)對(duì)其不完整性有所準(zhǔn)備。同時(shí)服務(wù)要細(xì)分和專業(yè)化，發(fā)布服務(wù)的陳述要簡單明了，采用“給它什么(輸入)，它給什么(輸出)”的形式。細(xì)分專業(yè)化、簡明陳述和給出完整度、可信度信息三位一體，可以最大限度地遏制關(guān)于服務(wù)描述的不實(shí)之詞，這是由服務(wù)方承擔(dān)責(zé)任的、放心使用的第一層保障。第二層保障應(yīng)該是網(wǎng)站(平臺(tái))。網(wǎng)站(平臺(tái))作為設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的經(jīng)營管理機(jī)構(gòu)，要向消費(fèi)方承擔(dān)這些完整度、可信度信息可靠性的責(zé)任。平臺(tái)(網(wǎng)站)不能只管收錢，必須負(fù)責(zé)營造一個(gè)誠信服務(wù)、誠信消費(fèi)的氛圍。設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)方要用嚴(yán)肅、嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度(而不是說大話)來建立自己的品牌和客戶群。誠信是基于互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的生命線。

CKCEST目前還處在局部試運(yùn)維階段，還不了解它的最終全貌。不過從發(fā)布的條目看，其設(shè)計(jì)思想，以及今后發(fā)展的規(guī)劃似乎沒有關(guān)注到上面分析的這些方面。進(jìn)入CKCEST平臺(tái)可以看到，絕大多數(shù)的服務(wù)是提供信息，就是告訴人們可以到什么地方去找什么，而不是向人們提供知識(shí)。這些信息又多來自鏈接到分布在各個(gè)行業(yè)中的數(shù)據(jù)庫、文獻(xiàn)庫。這些數(shù)據(jù)庫、文獻(xiàn)庫長期以來的指導(dǎo)思想是服務(wù)于科學(xué)活動(dòng)而不是服務(wù)于設(shè)計(jì)，特別是不是服務(wù)于萬眾創(chuàng)新的設(shè)計(jì)。例如，點(diǎn)擊CKCEST平臺(tái)上“中國制造系列研究成果”的“使用應(yīng)用”，出來一大批“PDF下載”，看不到今后有可能要作知識(shí)處理的跡象。試問：當(dāng)正在構(gòu)思如何拼接組合知識(shí)片段以滿足某個(gè)需求時(shí)，誰能夠到一個(gè)近百兆的研究報(bào)告中去找他所需要的知識(shí)片段？在知識(shí)中心“雙創(chuàng)”平臺(tái)中，當(dāng)點(diǎn)擊了CKCEST平臺(tái)上“工程技術(shù)資源”，就彈出“制造業(yè)雙創(chuàng)平臺(tái)”。這里面的“服務(wù)”是讓人們選“我要購買”，是告訴人們“你值得擁有”。這不禁使人感覺到這是推銷軟件而不是提供服務(wù)。對(duì)于一個(gè)需要集成各方面知識(shí)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)師，怎么可能為得到一條知識(shí)就購買一個(gè)軟件？而在“協(xié)同創(chuàng)新空間”里，講的都是做項(xiàng)目。是不是還是遵循過去動(dòng)態(tài)聯(lián)盟(dynamic alliance)的思想，而不是基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)？

3 怎樣走出誤區(qū)？

CKCEST的設(shè)計(jì)并不是沒有根據(jù)和道理的，這個(gè)構(gòu)架是傳統(tǒng)思想的延續(xù)，包括參考國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家在這方面的做法。傳統(tǒng)上物質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)是以規(guī)模競爭而不是以創(chuàng)新競爭取勝，設(shè)計(jì)是由大企業(yè)壟斷而不是人人都可以參與創(chuàng)新，擁有知識(shí)、知識(shí)資源的人或者管理、經(jīng)營知識(shí)和知識(shí)資源的人，與運(yùn)用知識(shí)和運(yùn)行知識(shí)資源的人分離，沒有互聯(lián)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)還處在Web 1.0的水平上，設(shè)計(jì)知識(shí)是在這樣一種社會(huì)環(huán)境中流動(dòng)的?，F(xiàn)在號(hào)召大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新，設(shè)計(jì)知識(shí)的流動(dòng)方式應(yīng)該有根本的變化。設(shè)計(jì)科學(xué)關(guān)于創(chuàng)新總是發(fā)生在點(diǎn)上，以及創(chuàng)意產(chǎn)生的實(shí)踐性和隨機(jī)性特征等等這些論斷，決定了要使知識(shí)得到高效運(yùn)用和知識(shí)資源得到高效運(yùn)行，其擁有者和運(yùn)用者、運(yùn)行者必須統(tǒng)一，至少其經(jīng)營者和運(yùn)用者、運(yùn)行者統(tǒng)一。這既是社會(huì)科學(xué)研究的利益公平原則，同時(shí)也是設(shè)計(jì)科學(xué)研究的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)細(xì)分和專業(yè)化的需要。人與設(shè)備相比是知識(shí)資源中的第一要素，人的社會(huì)性對(duì)他的活動(dòng)的影響往往大于技術(shù)性的影響，知識(shí)資源建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)和發(fā)展的競爭需要細(xì)分和專業(yè)化，這些決定了在設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的構(gòu)架上需要與傳統(tǒng)的思想(包括國外某些單位的一貫做法)分道揚(yáng)鑣，可以有完全不同的模式。不過，這需要對(duì)設(shè)計(jì)這樣一個(gè)無處不在的人類活動(dòng)當(dāng)前特征有清晰的認(rèn)識(shí)，也就是說對(duì)設(shè)計(jì)科學(xué)有深入的研究。

當(dāng)然，這些都不是很容易實(shí)現(xiàn)的。首先要有大眾的認(rèn)同，國家的政策和資金的流入。如果政府只熱衷于項(xiàng)目資助，細(xì)分和專業(yè)化的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)又很難成為一個(gè)項(xiàng)目，也沒有風(fēng)險(xiǎn)投資愿意進(jìn)入真正的基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)。又要求利益立等可取，不愿意接受知識(shí)轉(zhuǎn)變成效益那個(gè)時(shí)間上的滯后。這樣就沒有人愿意經(jīng)營設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)，就不會(huì)有大量人形成無數(shù)個(gè)細(xì)分和專業(yè)化的團(tuán)隊(duì)進(jìn)入這樣的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)領(lǐng)域，即使進(jìn)入也不能長期在各自的專業(yè)中為知識(shí)積累和知識(shí)資源建設(shè)堅(jiān)持競爭。知識(shí)服務(wù)沒有知識(shí)來源，也就沒有知識(shí)流動(dòng)，供給就是一句空話。

基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)生存和發(fā)展的條件，可以列舉如下：

(1)有一個(gè)很大的群體認(rèn)識(shí)到基于互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的前景，愿意投入細(xì)分和專業(yè)化的領(lǐng)域從事這項(xiàng)服務(wù)。也就是這個(gè)群體愿意為用高水平和高質(zhì)量的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)爭取高回報(bào)，而不是迷戀于做項(xiàng)目。

(2)從事服務(wù)的團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到要以在細(xì)分和專業(yè)化領(lǐng)域中的潛心研究，在自己的服務(wù)領(lǐng)域中長期堅(jiān)持知識(shí)處理、知識(shí)積累和知識(shí)資源建設(shè)、維護(hù)與發(fā)展來保持高水平的知識(shí)服務(wù)，而不是憑借一點(diǎn)老經(jīng)驗(yàn)就標(biāo)榜樣樣都在行，樣樣都能夠做。

(3)從事服務(wù)的團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到要在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)給消費(fèi)方以表達(dá)清晰、容易在互聯(lián)網(wǎng)上找到、便于藉助計(jì)算機(jī)集成運(yùn)算、能夠即插即用的答案來保持高質(zhì)量的知識(shí)服務(wù)。發(fā)布的服務(wù)信息既要直觀、明確，又要留有相當(dāng)?shù)南胂罂臻g，讓不同領(lǐng)域的人能夠理解和消費(fèi)。

(4)服務(wù)提供方要給出每一項(xiàng)服務(wù)的完整度和可信度信息，要堅(jiān)持以可以信賴作為競爭和創(chuàng)品牌的首要承諾。

(5)社會(huì)上要有足夠多的消費(fèi)，使得細(xì)分和專業(yè)化的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)，能夠以單項(xiàng)低收費(fèi)提供高水平、高質(zhì)量的服務(wù)，使得一個(gè)團(tuán)隊(duì)能夠在多對(duì)一的競爭中取勝，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多服務(wù)而得到高額的回報(bào)。這一條的實(shí)現(xiàn)需要社會(huì)真正形成“雙創(chuàng)”局面，而且需要?jiǎng)?chuàng)業(yè)和創(chuàng)新的人認(rèn)識(shí)到，藉助知識(shí)服務(wù)要比一切都自己來做更能夠多快好省。在沒有形成這個(gè)局面前，需要國家政策的支持和有遠(yuǎn)見的資金投入。由此，CKCEST的任務(wù)應(yīng)該不止于構(gòu)建一個(gè)表面上無所不包的網(wǎng)絡(luò)，而是要以推動(dòng)一個(gè)服務(wù)于設(shè)計(jì)的知識(shí)資源環(huán)境的逐步形成為己任。這個(gè)分布式資源環(huán)境中各類服務(wù)資源單元的服務(wù)分類和結(jié)構(gòu)要素見圖1[6]。

圖1 分布式資源環(huán)境的構(gòu)架Fig.1 A framework of the distributed resource environment

物資匱乏的時(shí)代已經(jīng)過去，現(xiàn)在不論是物質(zhì)產(chǎn)品、精神產(chǎn)品或者社會(huì)產(chǎn)品的創(chuàng)新競爭，設(shè)計(jì)時(shí)都要同時(shí)考慮人們的物質(zhì)需求、精神需求和社會(huì)需求，也就是要進(jìn)行同一化設(shè)計(jì)。同一化設(shè)計(jì)需要完全不同專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)[6]，這只能由基于互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的知識(shí)服務(wù)解決，所以僅僅是“工程科技知識(shí)”也已經(jīng)不夠了。在這樣浩瀚如海的知識(shí)中怎么細(xì)分？怎么專業(yè)化？怎么使得各種不同的服務(wù)易于識(shí)別？這是個(gè)大問題。國外在工程(主要是機(jī)械產(chǎn)品)設(shè)計(jì)領(lǐng)域長期研究一種功能基(functional basis)[14-16]的構(gòu)架，這種構(gòu)架要求編一個(gè)分類表(taxonomy)，對(duì)于同一化設(shè)計(jì)，實(shí)際上等于編一本詞典。在這本詞典里，既要有物質(zhì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的知識(shí)，又要有精神產(chǎn)品設(shè)計(jì)的知識(shí)，還要有社會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的知識(shí)。這樣即使傾全國之力編成了，隨著知識(shí)的日新月異，又怎能反復(fù)傾全國之力隨時(shí)進(jìn)行版本升級(jí)？而知識(shí)的消費(fèi)方則更不可能人手一冊(cè)和及時(shí)更新手里的分類表。上述那種正在研究的用“給它什么(輸入)，它給什么(輸出)”作為服務(wù)識(shí)別標(biāo)志的研究，是基于社會(huì)教育已經(jīng)給人們以豐富的知識(shí)，表現(xiàn)在可以用關(guān)鍵詞來表達(dá)思想，人們對(duì)關(guān)鍵詞都有基本上相似的理解，而不必另外去編制什么分類表。當(dāng)人們不知道怎樣能夠滿足某種需求時(shí)，就是要得到“給它什么(輸入)，它給什么(輸出)”的知識(shí)。這樣的標(biāo)志，當(dāng)找到合適的答案后，可以直接將它拼接和組合到設(shè)計(jì)師的創(chuàng)意和設(shè)想方案之中，不必再作變換[12-13]。舉一個(gè)簡單的例子，當(dāng)需要讓一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從一端傳遞至另一端時(shí)，可以用“旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)”作為輸入，用“同軸線異地旋轉(zhuǎn)”作為輸出去搜索滿足需求的知識(shí)。這樣在圖1的分布式資源環(huán)境(假設(shè)已經(jīng)建成)中應(yīng)該能夠找到若干可供選擇的知識(shí)，例如其中的一個(gè)是“傳動(dòng)軸”。這種搜索與已經(jīng)知道“傳動(dòng)軸”名稱，需要知道什么是傳動(dòng)軸的知識(shí)的搜索不同，前者是從滿足需求出發(fā)，而后者如百度百科、維基百科等則是從科學(xué)活動(dòng)出發(fā)。為了讓搜索的區(qū)間不要太大，規(guī)定了關(guān)于知識(shí)的兩個(gè)層次的劃分：第一個(gè)層次是區(qū)分需求類型，按照滿足物質(zhì)需求、精神需求或者社會(huì)需求劃分；第二個(gè)層次是區(qū)分功能類型，按照實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變功能、支承功能、存儲(chǔ)功能或者激勵(lì)功能劃分。表1給出了幾個(gè)采用這樣識(shí)別標(biāo)志的舉例。

表1 知識(shí)服務(wù)識(shí)別標(biāo)志舉例

當(dāng)尋求一個(gè)答案時(shí)，設(shè)計(jì)師根據(jù)自己的理解，在表2中給出問題的識(shí)別標(biāo)志：需求類型、功能類型和以關(guān)鍵詞表達(dá)的輸入和輸出(需求的粗粒度描述)。點(diǎn)擊Enter后搜索引擎應(yīng)該在分布式資源環(huán)境中，找出許許多多可以提供符合問題識(shí)別標(biāo)志答案的服務(wù)，例如表3是其中的一個(gè)，這是尋找滿足需求的知識(shí)。當(dāng)希望對(duì)其有更多了解時(shí)，點(diǎn)擊Enter，還可以得到表4所示的比較詳細(xì)的內(nèi)容。這可以認(rèn)為是了解一個(gè)名稱為傳動(dòng)軸的物件的與設(shè)計(jì)需求相關(guān)的知識(shí)和服務(wù)可信賴程度的一個(gè)科學(xué)活動(dòng)。

表2 按照識(shí)別標(biāo)志找知識(shí)名稱

表3 按照識(shí)別標(biāo)志找到的知識(shí)名稱

表4 按照知識(shí)名稱找到的詳細(xì)內(nèi)容

當(dāng)然，給出的不必是已經(jīng)存在的事、物，而僅僅是一個(gè)可以提供的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)。這樣的識(shí)別標(biāo)志及其應(yīng)用還在探討之中。

4 曾經(jīng)做過的案例

在本世紀(jì)與上世紀(jì)交替前后，教育部現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造網(wǎng)上合作研究中心(ICCDM)的網(wǎng)站，在國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目支持下，按照UDDI(統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成)協(xié)議建立了設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)方和消費(fèi)方之間相互發(fā)現(xiàn)和合作的注冊(cè)中心。下面介紹一些20世紀(jì)末和21世紀(jì)初ICCDM做過的一些案例。

4.1 膨脹機(jī)的電磁懸浮支承設(shè)計(jì)

圖2 渦輪膨脹機(jī)Fig.2 A Tubo-expandor

渦輪膨脹機(jī)(圖2)是目前空分行業(yè)用來將空氣、天然氣等液化，然后分離出液氧、液氮或其他有用成分的設(shè)備，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要達(dá)到30 000～40 000 r/min，傳統(tǒng)上用滑動(dòng)軸承支承?；瑒?dòng)軸承的功耗大，輔助系統(tǒng)(潤滑油的循環(huán)、冷卻、存儲(chǔ)系統(tǒng)等)體積大，且潤滑油泄漏會(huì)污染工質(zhì)、環(huán)境。20世紀(jì)末，國際上出現(xiàn)開發(fā)電磁懸浮支承膨脹機(jī)轉(zhuǎn)子的嘗試時(shí)，中國某空分設(shè)備廠(TEC)產(chǎn)生了用自己一個(gè)型號(hào)的膨脹機(jī)參加競爭的創(chuàng)意。

TEC從ICCDM的網(wǎng)站上找到在電磁懸浮設(shè)計(jì)方面有相當(dāng)研究基礎(chǔ)的國內(nèi)外7個(gè)單位，同時(shí)找到ICCDM上由西安交通大學(xué)先進(jìn)制造實(shí)驗(yàn)室(AMT)提供的對(duì)知識(shí)服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)估的服務(wù)。請(qǐng)求AMT服務(wù)以后，選中了西安交通大學(xué)潤滑理論及軸承研究所(TLB)承擔(dān)該膨脹機(jī)電磁軸承的系統(tǒng)知識(shí)集成服務(wù)。

TEC先用自有資源進(jìn)行膨脹機(jī)通流系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提出對(duì)軸承的性能需求和約束。TLB用自有資源根據(jù)TEC提出的需求進(jìn)行電磁軸承系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括功能集成、行為集成和結(jié)構(gòu)集成。首先要集成電磁鐵、傳感器、控制器和導(dǎo)線等單元，由于轉(zhuǎn)子變得細(xì)長而需要避開臨界轉(zhuǎn)速，還要解決電磁鐵與轉(zhuǎn)子的配合，與機(jī)箱的配合，傳感器的安置等。對(duì)于自己不具備的資源，TLB則利用有關(guān)方面提供的服務(wù)解決問題。例如，與TEC協(xié)調(diào)后的機(jī)箱是一個(gè)鑄件，其結(jié)構(gòu)需要可鑄造性評(píng)估，借助ICCDM注冊(cè)中心和AMT的服務(wù)，確定由清華大學(xué)材料成形制造技術(shù)研究所(MFT)，用他們的凝固過程數(shù)字仿真資源對(duì)鑄件的圖紙進(jìn)行評(píng)估，找出可能發(fā)生的瑕疵，并提出優(yōu)化建議，圖3是仿真的一個(gè)中間頁。

圖3 凝固過程仿真顯示Fig.3 A screenshot of the freezing process simulation of a casting part

重要的機(jī)械加工零件都經(jīng)由在ICCDM注冊(cè)中心上，結(jié)合AMT服務(wù)商評(píng)估系統(tǒng)找到的華中科技大學(xué)工業(yè)工程和制造系統(tǒng)工程系(IME)，對(duì)設(shè)想中的機(jī)械加工零件圖紙進(jìn)行評(píng)估并提出建議。由于電磁軸承的裝配非常復(fù)雜，同樣找到華中科技大學(xué)的CAD支撐軟件工程研究中心(NER)，作了可裝配性評(píng)估并提出建議。圖4是裝配過程仿真的一個(gè)中間顯示。

圖4 裝配過程仿真顯示Fig.4 A screenshot of the assembling process simulation of the turbo-expandor

TLB同時(shí)用自有資源對(duì)轉(zhuǎn)子-電磁軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性和穩(wěn)定性建立系統(tǒng)行為方程，進(jìn)行行為評(píng)估，并最終確定了所有的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

至此，經(jīng)過評(píng)估認(rèn)可的方案已經(jīng)成為可實(shí)施的設(shè)計(jì)，在評(píng)估過程中零部件也都有了在數(shù)控機(jī)床上加工的加工代碼，加工裝配完成后，經(jīng)過試運(yùn)行，性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，產(chǎn)生了國內(nèi)第一臺(tái)由電磁軸承支承的膨脹機(jī)樣機(jī)。

4.2 遠(yuǎn)程物理仿真-物理模型試驗(yàn)服務(wù)

TLB有一些物理模型試驗(yàn)的資源，例如30 000 r/min轉(zhuǎn)速、50 mm軸頸的轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)，1000 r/min轉(zhuǎn)速、200 mm軸徑、3920 kg載荷的單個(gè)軸承靜動(dòng)性能試驗(yàn)臺(tái)，以及能夠解讀相關(guān)測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型。這類試驗(yàn)臺(tái)國內(nèi)當(dāng)時(shí)還很少有，經(jīng)常有單位派人遠(yuǎn)程到TLB來用這些資源為自己的軸承產(chǎn)品做試驗(yàn)。ICCDM與TLB合作將它們與互聯(lián)網(wǎng)組成可以遠(yuǎn)程服務(wù)的系統(tǒng)，并在ICCDM注冊(cè)中心上發(fā)布。

服務(wù)消費(fèi)方可以將產(chǎn)品試樣(不是在互聯(lián)網(wǎng)上)送到TLB或者將圖紙(在互聯(lián)網(wǎng)上)傳遞到TLB委托加工試樣。試驗(yàn)中，消費(fèi)方可以在遠(yuǎn)程自己的終端上看到試驗(yàn)現(xiàn)場攝像頭攝取的場景，聽到試驗(yàn)運(yùn)行中的聲響，看到所有測量參數(shù)的變化，并能夠在自己的終端上用鍵盤和鼠標(biāo)設(shè)定和控制運(yùn)行參數(shù)。這相當(dāng)于消費(fèi)方通過互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)異地的物理仿真資源做自己的試驗(yàn)。圖5是在遠(yuǎn)程終端上看到的界面。

圖5 在遠(yuǎn)程終端上看到的試驗(yàn)情景Fig.5 A screenshot on the terminal during a remote experience service

試驗(yàn)結(jié)束后，TLB還可以利用自己的資源為消費(fèi)方作出數(shù)據(jù)分析和性能評(píng)估，包括修改設(shè)計(jì)的建議和其他延伸服務(wù)。

4.3 遠(yuǎn)程健康狀況監(jiān)測服務(wù)

TLB還開發(fā)了一種可以安裝在消費(fèi)方指定產(chǎn)品上，用來檢測產(chǎn)品運(yùn)行時(shí)潤滑油中磨損顆粒量變化的在線可視鐵譜儀。該儀器能夠同時(shí)將數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞到消費(fèi)方和TLB，在線、實(shí)時(shí)地獲取該產(chǎn)品的運(yùn)行健康狀況信息。磨損是機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不可恢復(fù)變化的主要形式，其結(jié)果是導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)保證功能衰退，所以從磨損顆粒量的變化信息中可以早期識(shí)別很多種故障的發(fā)生和發(fā)展。從20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的、檢測油液中磨損顆粒的鐵譜技術(shù)是一種離線檢測技術(shù)，需要從停止運(yùn)行的設(shè)備中人工取出油樣，并送到提供服務(wù)的實(shí)驗(yàn)室中的離線鐵譜儀上觀察分析。有許多公司都在提供這種服務(wù)。

TLB開發(fā)的在線可視鐵譜技術(shù)可以利用互聯(lián)網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)，可做到對(duì)運(yùn)行設(shè)備無人值守的監(jiān)測。圖6所示是在一個(gè)企業(yè)的車橋試驗(yàn)臺(tái)上工作的在線可視鐵譜儀(圖右側(cè)白色儀器)，它連接在設(shè)備潤滑油循環(huán)系統(tǒng)中，能夠不斷地檢測潤滑油中磨損顆粒量，上傳到該用戶的運(yùn)行人員處，并能夠?qū)Σ徽Ｄp自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)數(shù)據(jù)傳遞到TLB時(shí)，TLB可以利用自己獨(dú)有的數(shù)據(jù)模型，繪制出設(shè)備的磨損狀態(tài)變化曲線。圖7是對(duì)一臺(tái)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)損壞前180多小時(shí)試驗(yàn)的在線可視鐵譜儀讀數(shù)變化曲線。其中，F(xiàn)DW是磨粒覆蓋指數(shù)經(jīng)小波分析處理后再進(jìn)行一階微分的結(jié)果。從圖7中可以看到換油、加油以及損壞前磨損顆粒量的變化，從而實(shí)現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、無人值守提供設(shè)備健康狀態(tài)變化知識(shí)的服務(wù)。

圖6 監(jiān)測中的在線鐵譜儀Fig.6 An on-line ferrograpy in monitoring a rear axle system in testing

圖7 在線鐵譜儀給出的磨損顆粒量曲線Fig.7 Variation of the amount of wear debris given by the on-line ferrograpy in a test

上海交通大學(xué)現(xiàn)代設(shè)計(jì)研究所(MDI)還開發(fā)了一種安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)連桿上的活塞組件-缸套摩擦力在線檢測系統(tǒng)。用戶在任何地方只要將傳感器裝在一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿上，MDI就可以通過互聯(lián)網(wǎng)在MDI的實(shí)驗(yàn)室里，為消費(fèi)方提供遠(yuǎn)程低摩擦設(shè)計(jì)效果評(píng)估的新知識(shí)獲取服務(wù)。

4.4 遠(yuǎn)程數(shù)字仿真服務(wù)

圖8 一個(gè)流體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承性能計(jì)算程序的遠(yuǎn)程服務(wù)Fig.8 A remote service of the hydrodynamic bearing performance simulation

TLB用自己的資源做了一些與學(xué)科行為分析(圖1中的一類)相關(guān)的服務(wù)。圖8是2004年上網(wǎng)的一個(gè)應(yīng)用程序在用戶終端上顯示的首頁，它是TLB多年開發(fā)和改進(jìn)的結(jié)晶。流體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承是一種結(jié)構(gòu)多樣的系統(tǒng)，一個(gè)微小結(jié)構(gòu)參數(shù)變化都會(huì)改變它的性能，這些性能包括軸承溫度、潤滑油流量，以及油膜是否會(huì)因破壞而導(dǎo)致磨損、摩擦功耗增大等，特別是軸頸運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的油膜具有特殊動(dòng)力學(xué)特性，這個(gè)特性可以用4個(gè)剛度系數(shù)和4個(gè)阻尼系數(shù)表達(dá)，這8個(gè)動(dòng)特性系數(shù)與支承在油膜上高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度、阻尼耦合在一起會(huì)有不同的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，甚至?xí)?lì)發(fā)生巨大的振動(dòng)而釀成嚴(yán)重事故。從圖8中可以看到服務(wù)方提供的“服務(wù)名稱”、“專業(yè)領(lǐng)域”、“服務(wù)功能簡介”、“請(qǐng)求服務(wù)的入口網(wǎng)址”、完成服務(wù)需要的“時(shí)間”、“費(fèi)用及付款方式”、顯示服務(wù)成績的“典型案例”介紹，特別是還提供了一個(gè)消費(fèi)服務(wù)操作的演示。這些是服務(wù)提供方向消費(fèi)方提供的關(guān)于服務(wù)的信息，需要用規(guī)范化的方式表達(dá)，不是像電商在網(wǎng)上賣化妝品那樣用炫耀的詞匯和誘人的圖片來介紹自己的服務(wù)。

4.5 功能知識(shí)集成、結(jié)構(gòu)知識(shí)集成與行為分析相結(jié)合的服務(wù)

圖9 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的功能集成、結(jié)構(gòu)集成和行為分析評(píng)價(jià)服務(wù)的聯(lián)合Fig.9 A remote service of the F-B-S knowledge integration for a rotor system

TLB還用自己的資源開發(fā)了一個(gè)在功能知識(shí)初步集成后，能夠提供轉(zhuǎn)子系統(tǒng)功能知識(shí)后續(xù)集成、結(jié)構(gòu)知識(shí)集成和行為知識(shí)集成的一攬子服務(wù)。以轉(zhuǎn)軸為中心的轉(zhuǎn)子是經(jīng)常在設(shè)計(jì)中要遇到的系統(tǒng)，它一方面可以實(shí)現(xiàn)支承功能，支承各種各樣的旋轉(zhuǎn)零部件，一方面可以實(shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能從一處傳遞到另一處的轉(zhuǎn)變功能，也可以利用其旋轉(zhuǎn)慣性實(shí)現(xiàn)機(jī)械能的存儲(chǔ)功能和由離心力實(shí)現(xiàn)的激勵(lì)功能。圖9是這個(gè)應(yīng)用程序在用戶終端上顯示的一個(gè)頁面。它能提供將功能知識(shí)的后續(xù)集成、結(jié)構(gòu)知識(shí)集成和學(xué)科行為分析集成在一起的服務(wù)。當(dāng)提供方和消費(fèi)方已經(jīng)達(dá)成服務(wù)協(xié)議并開始服務(wù)時(shí)，在消費(fèi)方終端上顯示一個(gè)與圖9類似的頁面，不過中間是空白的。設(shè)計(jì)師此時(shí)可以根據(jù)功能知識(shí)初步集成的結(jié)果，從左到右逐步添加軸段，從該應(yīng)用程序的知識(shí)庫里選擇要在這個(gè)軸段上安裝的通用零部件，例如滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承、各種齒輪、葉輪、圓盤等，也可以將在另一個(gè)應(yīng)用程序里設(shè)計(jì)好，要裝在這個(gè)軸段上的零部件的圖形復(fù)制到這個(gè)軸段上，并確定這個(gè)軸段的直徑和長度，然后布置下一個(gè)軸段。這樣，當(dāng)整個(gè)軸和軸上安裝的零部件在圖上組裝完成后，這個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)便集成完畢。在選擇軸段和上面的零部件時(shí)，程序已經(jīng)將它們的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、剛度、阻尼等參數(shù)在后臺(tái)做了計(jì)算。設(shè)計(jì)師此時(shí)只要點(diǎn)擊一個(gè)按鍵，程序就可以進(jìn)行動(dòng)力學(xué)行為分析，將這個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速、各階振型都計(jì)算和顯示出來，實(shí)現(xiàn)行為知識(shí)的獲取。如果設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)臨界轉(zhuǎn)速或者振型不合適，則可以在圖上改變軸段的布置、軸段上零部件的大小、位置、型號(hào)等，得到新的臨界轉(zhuǎn)速和振型，直至滿意。整個(gè)過程和最終結(jié)果都可以在消費(fèi)方的終端上下載和打印出來。

傳統(tǒng)上，這個(gè)過程通常要經(jīng)過若干個(gè)分離的階段用不同的程序完成。例如，先要制作一個(gè)草圖，安排各個(gè)零部件的位置；隨后要查找各個(gè)零部件的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、剛度、阻尼等參數(shù)，或者用相關(guān)的程序計(jì)算出來(如果有流體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承，那么其8個(gè)剛度、阻尼系數(shù)就要專門計(jì)算)；最后要將這些參數(shù)輸入到動(dòng)力學(xué)分析程序中，才能夠看到如此布置的轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型是否符合要求。如果不能滿足要求，對(duì)原來的結(jié)構(gòu)作任何改變，那么上述步驟就要重復(fù)一次。

進(jìn)一步擴(kuò)展這個(gè)程序功能的基本思想，還可以通過互聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)其他方面的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更多的集成和分析服務(wù)。遺憾的是，這個(gè)程序在開發(fā)后，始終沒有力量能夠?qū)⑵渫度敕?wù)。

需要說明的是，上述這些案例，所有信息都是通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞的。也就是說，使用了互聯(lián)網(wǎng)的物理連接。在信息中都含有消費(fèi)方需要的知識(shí)。不過有一些服務(wù)，當(dāng)時(shí)沒有力量開發(fā)專用的組件來實(shí)現(xiàn)各個(gè)計(jì)算機(jī)之間高水平的軟件連接，沒有能夠全面實(shí)現(xiàn)由專門的匹配協(xié)議來傳遞知識(shí)，而圖5的遠(yuǎn)程物理試驗(yàn)服務(wù)則是在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了比較好的軟件連接。消費(fèi)方在對(duì)試驗(yàn)資源和試驗(yàn)測試結(jié)果數(shù)據(jù)模型充分了解的基礎(chǔ)上，通過互聯(lián)網(wǎng)自己操控物理仿真的輸入，又通過互聯(lián)網(wǎng)得到所需要的輸出數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)模型解讀出其中含有的知識(shí)，這些知識(shí)立刻可以被計(jì)算機(jī)讀取，并進(jìn)行與其他知識(shí)的集成運(yùn)算。服務(wù)方還可以用試驗(yàn)臺(tái)以外的其他資源對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，并通過互聯(lián)網(wǎng)將分析結(jié)果送達(dá)消費(fèi)方，以提供延伸的服務(wù)。圖8的流體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承性能計(jì)算遠(yuǎn)程服務(wù)，也是在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了比較好的軟件連接。當(dāng)消費(fèi)方在ICCDM上了解到TLB有這一項(xiàng)服務(wù)的信息后，調(diào)取圖8的界面，了解到TLB的軸承性能計(jì)算在許多知名企業(yè)中實(shí)際的應(yīng)用和報(bào)價(jià)的信息，決定采用和付費(fèi)后，從這個(gè)界面上給出“輸入”信息，運(yùn)行后就可以在界面上得到從互聯(lián)網(wǎng)傳來所輸入的軸承的性能知識(shí)。輸入信息和讀取傳來的知識(shí)也可以由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，并與其他知識(shí)集成。圖9的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的功能知識(shí)集成、結(jié)構(gòu)知識(shí)集成和行為分析評(píng)價(jià)知識(shí)獲取綜合服務(wù)，如果與互聯(lián)網(wǎng)鏈接，對(duì)每一個(gè)要素都如表2、表3那樣在圖1的分布式資源環(huán)境中尋求各個(gè)要素的知識(shí)，并將集成后對(duì)行為評(píng)價(jià)結(jié)果的知識(shí)傳遞給相關(guān)方，如果設(shè)計(jì)師要修改某要素的設(shè)計(jì)，可以重復(fù)集成和評(píng)價(jià)，就能夠?qū)崿F(xiàn)不同服務(wù)方提供的知識(shí)之間的競爭和迭代。MDI最近嘗試過在上海與武漢兩個(gè)仿真計(jì)算之間的知識(shí)迭代，發(fā)現(xiàn)原來的仿真計(jì)算程序如果不經(jīng)過改造，讀取數(shù)據(jù)、傳遞數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)所占的時(shí)間太長，影響設(shè)計(jì)進(jìn)程。

5 結(jié)論

設(shè)計(jì)以已有知識(shí)為基礎(chǔ)定律、設(shè)計(jì)以新知識(shí)獲取為中心定律告訴人們，設(shè)計(jì)本質(zhì)上是一個(gè)知識(shí)流動(dòng)、集成、競爭和進(jìn)化的過程，要使得設(shè)計(jì)具有競爭力，能夠支持創(chuàng)新競爭取勝，知識(shí)的高效供給和高效運(yùn)用是不可或缺的要素。高效供給，首先要有高水平和高質(zhì)量的供給服務(wù)，否則就是一句空話?！案咚健卑▽⒅R(shí)處理成便于設(shè)計(jì)中使用的知識(shí)條、知識(shí)集和知識(shí)簇，包括不斷積累知識(shí)和更新這些積累，包括新知識(shí)獲取資源的精心建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)和更新。高質(zhì)量包括服務(wù)的可信性，包括知識(shí)積累的充足和知識(shí)資源的良好狀態(tài)使服務(wù)能夠即插即用，包括用符合設(shè)計(jì)對(duì)知識(shí)識(shí)別的要求來標(biāo)志服務(wù)，包括傳遞的知識(shí)能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)所讀取和集成運(yùn)算。高效供給，要有高速度的傳遞，在互聯(lián)網(wǎng)上通過傳達(dá)信息實(shí)現(xiàn)知識(shí)傳遞毋庸置疑是不二選擇。以上關(guān)于高質(zhì)量服務(wù)的要素大多是基于在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞設(shè)計(jì)知識(shí)所必須具備的。高效供給必須滿足高效運(yùn)用的要求，要有利于觸發(fā)設(shè)計(jì)師的直覺和靈感，產(chǎn)生異想天開的創(chuàng)意和通過知識(shí)集成精準(zhǔn)、快速、低成本地構(gòu)建出整個(gè)設(shè)計(jì)方案，包括使用計(jì)算機(jī)來輔助集成，以嚴(yán)肅、嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)設(shè)計(jì)方案作出腳踏實(shí)地的評(píng)價(jià)決策。

所有這一切，都離不開人，離不開愿意從事這些工作的人和團(tuán)隊(duì)。人是設(shè)計(jì)知識(shí)資源的第一要素。如果政府政策和資金的流向不能向這個(gè)方向傾斜，就不能期望這個(gè)真正支持“雙創(chuàng)”的分布式資源環(huán)境的生成和發(fā)展。指望大型企業(yè)為設(shè)計(jì)知識(shí)供給提供服務(wù)是不現(xiàn)實(shí)的，他們還沉浸在規(guī)模競爭和壟斷競爭的美夢之中，認(rèn)為知識(shí)是他們“跑部錢進(jìn)”的資本，是不能外傳的。指望學(xué)校為當(dāng)前的設(shè)計(jì)提供過多的知識(shí)服務(wù)是不合理的，學(xué)校的任務(wù)應(yīng)該是培養(yǎng)未來能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)提供知識(shí)服務(wù)的人，學(xué)校有豐富的知識(shí)資源，教師有高水平的知識(shí)，但是如果要他們過多承擔(dān)提供高質(zhì)量設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的任務(wù)，他們?cè)趺从袝r(shí)間去培養(yǎng)下一代有道德、有知識(shí)的人才？鼓吹有一點(diǎn)成就的教師就自己辦企業(yè)無異于殺雞取卵。不過，學(xué)校高年級(jí)學(xué)生作為“在實(shí)踐中學(xué)習(xí)”的一個(gè)環(huán)節(jié)，用他們所學(xué)做一定量的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)，倒是可以推廣的經(jīng)驗(yàn)。他們可以利用學(xué)校豐富的知識(shí)資源，背靠老師長期的知識(shí)積累和高水平的指導(dǎo)，這比追求五花八門大獎(jiǎng)賽金獎(jiǎng)更能夠培養(yǎng)服務(wù)社會(huì)的意識(shí)和素質(zhì)。指望研究院所為設(shè)計(jì)提供知識(shí)服務(wù)，就需要說服他們不要僅僅指望在做項(xiàng)目上拿大錢，而且要用一部分精力將研究得到的知識(shí)致力于在做服務(wù)上拿錢。不過說服工作是否能夠奏效，還很難預(yù)期。

現(xiàn)在的網(wǎng)站(平臺(tái))多如牛毛。網(wǎng)站(平臺(tái))本身的功能并不必是供給知識(shí)，而應(yīng)該是推動(dòng)和組織好基于互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)供給服務(wù)。沒有大量認(rèn)真的、細(xì)分和專業(yè)化的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)，卻有這么多網(wǎng)站(平臺(tái))，就好像蓋了許許多多的戲臺(tái)，戲臺(tái)上卻沒有好的演員和好的劇本。現(xiàn)在有些網(wǎng)站(平臺(tái))的作用與產(chǎn)、學(xué)、研對(duì)接并沒有什么不同，不過是把信息放到網(wǎng)上而已。網(wǎng)站(平臺(tái))當(dāng)前必須集中精力于推動(dòng)和組織認(rèn)真的、細(xì)分和專業(yè)化的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)，推動(dòng)和組織有資質(zhì)的人投入設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的競爭，推動(dòng)和組織設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的消費(fèi)，為服務(wù)在互聯(lián)網(wǎng)上高效運(yùn)行制定提供和消費(fèi)握手的規(guī)范，開發(fā)服務(wù)與消費(fèi)對(duì)接的匹配軟件，支持知識(shí)資源從線下運(yùn)行轉(zhuǎn)向線上運(yùn)行技術(shù)的研究和開發(fā)，而不應(yīng)該僅僅是在網(wǎng)上提供信息。這樣的網(wǎng)站(平臺(tái))有一個(gè)也就可以了。當(dāng)然也可以有幾個(gè)，通過競爭將工作做得更好。期望CKCEST能夠利用自己的地位和實(shí)力在這方面發(fā)揮思想和技術(shù)上的引領(lǐng)作用和組織作用。

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(編輯 華 恒)

Design Knowledge Services via Internet——An Analysis on the Functions of China Knowledge Center for Engineering Sciences and Technology(CKCEST)

XIE Youbai1,2

1.School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai,200240 2.School of Mechanical Engineering, Xi’an Jiaotong University,Xi’an,710049

Driving by the slogan “massive innovation”, the websites related to knowledge services appeared as the bamboo shoots after a spring rain. As the innovation could not be successive without a correct design and a correct design could not do without a rich knowledge supplies, most of them had some misunderstandings in the services they were dealt with. What they provided for design could not support the competition of design directly and did not benefit the high efficient utility of knowledges in design. From the basic laws of design knowledges in design science together with the services provided by the CKCEST as examples, the special needs of knowledge services via internet for design were analyzed, the way out from the misunderstandings was discussed and several cases completed by the author and his teams in the past 20 years were given for illustrations herein.

design； knowledge； knowledge service； service； internet

2017-02-16

TH12；TP182；TP393.4

10.3969/j.issn.1004-132X.2017.06.001

謝友柏，男，1933年生。中國工程院院士，上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力學(xué)院/西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授、博士研究生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)闄C(jī)械學(xué)、設(shè)計(jì)理論及方法、摩擦學(xué)。E-mail： ybxie@mail.sjtu.edu.cn。

編者按 有擔(dān)當(dāng)?shù)膶W(xué)術(shù)期刊設(shè)置“爭鳴與反思”欄目很常見，這從一個(gè)側(cè)面反映“爭鳴”是學(xué)術(shù)發(fā)展的必由之路，但是將“爭鳴與反思”欄目置頂還很少見。我們破例置頂，一來是因?yàn)閯倓偱e辦的本刊發(fā)展戰(zhàn)略筆會(huì)上，學(xué)者們的期待激勵(lì)我們不能受常規(guī)束縛；二來實(shí)踐中都出現(xiàn)了將“爭鳴”置于刊名中的非凡嘗試，樊代明院士創(chuàng)辦的《醫(yī)學(xué)爭鳴》期刊成長的實(shí)踐，又一次證明了“爭鳴”對(duì)于學(xué)術(shù)發(fā)展的巨大價(jià)值和無可替代。由此，我們反復(fù)權(quán)衡終下決心將謝友柏院士的這篇文章刊發(fā)在置頂?shù)摹盃庿Q與反思”欄目中，既因?yàn)椤盎诨ヂ?lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)研究”這個(gè)議題是對(duì)國家戰(zhàn)略“中國制造 2025”的即時(shí)響應(yīng)，更因?yàn)橹x院士率領(lǐng)的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)在此領(lǐng)域深耕20余載，從正反兩個(gè)方面積累了豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，所以他從系統(tǒng)、深入地分析厚重的歷史入手，對(duì)當(dāng)前我國頂級(jí)的相關(guān)網(wǎng)站的運(yùn)行提出深刻的忠告，是符合“爭鳴”是學(xué)術(shù)發(fā)展的靈魂、“反思”是工程實(shí)踐的推力這一客觀規(guī)律的義舉。我們的置頂，既是對(duì)學(xué)界深入探討這一重大議題的深情期盼，也是對(duì)至今仍深耕在一線的前輩學(xué)者的由衷致敬！