随着市场竞争日趋激烈,产品愈加复杂,协同设计已经成为主流的产品研发模式。协同设计本质上是“智力协同”,参与者能否充分分享和利用团队拥有的信息是顺利推进协同设计的关键所在。认知心理学认为,共享心智模型(Shared Mental Models)是团队共同拥有的知识结构和信念体系,有效的共享心智模型能够促进成员对信息的整合利用,并对团队作业形成正确的解释和预期,从而协调自己的行为以尽快适应不断变化的团队任务和其他成员的需求。本文针对协同设计过程中信息的共享问题,融合SMM基本理论和协同设计技术特性,以智能算法为实现手段,研究共享设计心智模型(Shared Design Mental Models)的表征与生成方法,以促进设计信息的快速有效共享。本文工作主要体现在以下几个方面:(1)提出共享设计心智模型的概念及基本框架。在分析现有共享心智模型和设计知识表达方式的基础上,阐述共享设计心智模型及与其相关的个体设计心智模型概念。从显性化表征、可计算和互动性三个方面探讨共享设计心智模型的建模需求,并结合协同设计流程对共享设计心智模型建模的关键环节进行分析。(2)提出共享设计心智模型表征及度量方法。共享设计心智模型是团队共享信息的表达形式,是设计参与者关于设计内容和设计过程所形成的共有知识结构和信念体系。采用DSP模型对共享设计心智模型要解决的设计问题进行建模。将个体设计心智模型分为知识和信念两部分,分别基于设计理性和条件概率进行表征,并将个体设计心智模型向量化以实现可计算性。在个体设计心智模型的基础上融合置信度要素来表征共享设计心智模型。提出个体设计心智模型和共享设计心智模型的度量方法。(3)提出基于密度峰值法的设计状态分析方法。设计状态分析是指描述设计观点分布,分析设计观点演进,以确保信息的充分共享,并指导协同设计进展方向。基于密度峰值法对产生的设计观点实时地聚类,可清晰地将观点分布及演进趋势呈现给团队成员,辅助成员判断。通过动态调整截断距离改进密度峰值法,提高了聚类准确率。(4)提出基于一致性群体决策的置信度融合方法。置信度融合本质上是多准则群体决策过程,分三个阶段展开。首先将符合帕累托最优解的设计方案作为备选方案,并采用直觉模糊数评价置信度。然后提出一致性指数的概念和计算方法,用来判断评价者是否达成了较高的共识水平。最后利用广义有序直觉模糊数加权平均算子集结置信度形成共识度,得到共享设计心智模型。(5)案例验证。某增材制造研究团队采用本文提出的方法和流程协同解决悬臂梁设计问题。结果表明,个体设计心智模型和共享设计心智模型的显性化表征可有效地辅助设计信息的表达与交流,基于密度峰值法的设计状态分析能够真实地反映设计观点的分布和演进状况,对于促进信息充分共享起到了重要作用。最终得到的共识度结果获得了团队成员的认可,实现了协同设计快速有效收敛。