teoria KK

Graficzna reprezentacja procesu projektowania z wykorzystaniem teorii projektowania CK.

Teoria projektu CK lub teoria wiedzy o koncepcjach jest zarówno teorią projektu , jak i teorią rozumowania w projektowaniu. Definiuje rozumowanie projektowe jako logikę procesów ekspansji, czyli logikę porządkującą generowanie nieznanych obiektów. Teoria opiera się na kilku tradycjach teorii projektowania, w tym projektowaniu systematycznym, projektowaniu aksjomatycznym , teoriach kreatywności , ogólnych i formalnych teoriach projektowania . Twierdzenia dotyczące teorii projektu CK obejmują, że jest to pierwsza teoria projektu, która:

Oferuje kompleksową formalizację projektu, która jest niezależna od jakiejkolwiek domeny projektowej lub obiektu
Wyjaśnia wynalazek, tworzenie i odkrycie w tych samych ramach, co procesy projektowania.

Nazwa teorii opiera się na jej centralnych przesłankach: rozróżnieniu między dwiema przestrzeniami:

przestrzeń pojęć C
przestrzeń wiedzy K .

Proces projektowania jest definiowany jako podwójne rozwinięcie przestrzeni C i K poprzez zastosowanie czterech rodzajów operatorów: C→C, C→K, K→C, K→K.

Pierwszy szkic teorii CK został naszkicowany przez Armanda Hatchuela , a następnie rozwinięty przez Hatchuela i jego kolegę, Benoît Weila. Najnowsze publikacje wyjaśniają teorię CK i jej praktyczne zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.

Geneza teorii CK

Teoria CK była odpowiedzią na trzy postrzegane ograniczenia istniejących teorii projektowych:

Teoria projektowania połączona z teorią rozwiązywania problemów nie jest w stanie wyjaśnić innowacyjnych aspektów projektowania.
Klasyczne teorie projektowania oparte na domenach obiektowych, projektowaniu maszyn, architekturze lub wzornictwie przemysłowym faworyzowały teorie projektowania, które były dostosowane do ich konkretnych baz wiedzy i kontekstów. Bez ujednoliconej teorii projektowania dziedziny te mają trudności ze współpracą w rzeczywistych sytuacjach projektowych.
Teorie projektowania i teorie kreatywności rozwinęły się jako odrębne dziedziny badań. Ale teoria projektowania powinna obejmować kreatywne, zaskakujące i nieoczekiwane aspekty projektowania; podczas gdy teorie kreatywności nie były w stanie wyjaśnić zamierzonych procesów wynalazczych powszechnych w dziedzinach projektowania.

Teoria CK wykorzystuje podejście niezależne od domeny, które pozwala na działanie na nieznanych obiektach oraz zmianę definicji znanych obiektów w trakcie procesu ( rewizja tożsamości obiektów ). Hatchuel i Weil wykazali, że teoria CK jest ściśle związana z Teorią Projektu Formalnego Brahy i jej wyjaśnieniem w Teorii Projektu Sprzężonego Brahy i Reicha, które są oparte na strukturach topologicznych do modelowania projektu.

Struktura teorii CK

Podstawową ideą teorii CK jest rygorystyczne zdefiniowanie sytuacji projektowej. Brief to niepełny opis obiektów, które jeszcze nie istnieją i są jeszcze częściowo nieznane. Pierwszym krokiem w teorii CK jest zdefiniowanie briefu jako pojęcia poprzez wprowadzenie formalnego rozróżnienia między pojęciem a przestrzenią wiedzy; drugim krokiem jest scharakteryzowanie operatorów potrzebnych między tymi dwoma przestrzeniami.

Wiedza

Przestrzeń wiedzy definiowana jest jako zbiór twierdzeń o statusie logicznym, zgodnie z wiedzą dostępną projektantowi lub grupie projektantów. Przestrzeń wiedzy (czyli K-Space) opisuje wszystkie obiekty i prawdy, które są ustalane z punktu widzenia projektanta. Wtedy K-Space można rozbudowywać, ponieważ w wyniku procesu projektowego mogą pojawić się w nim nowe prawdy. I odwrotnie, struktura i właściwości K-Space mają duży wpływ na proces.

Pojęcie

Pojęcie jest definiowane jako propozycja bez statusu logicznego w K-przestrzeni. Głównym odkryciem teorii CK jest to, że koncepcje są niezbędnym punktem wyjścia procesu projektowania. Bez koncepcji projektowanie ogranicza się do standardowej optymalizacji lub rozwiązywania problemów . Pojęcia stwierdzają istnienie nieznanego przedmiotu, który ma pewne właściwości pożądane przez projektanta. Pojęcia można podzielić na partycje lub uwzględnić, ale nie można ich przeszukiwać ani eksplorować.

Operatorzy CK

Opierając się na tych przesłankach, teoria CK przedstawia proces projektowania jako wynik działania czterech operatorów: C→K , K→C , C→C , K→K .

Wyjściowa koncepcja jest dzielona za pomocą twierdzeń z K: K→C
Te podziały dodają nowe właściwości do pojęć i tworzą nowe pojęcia: C→C
Dzięki koniunkcji C→K ta ekspansja C może w zamian wywołać ekspansję przestrzeni K: K→K

Proces można zsyntetyzować za pomocą kwadratu projektowego . Jednym rozwiązaniem projektowym dla pierwszej koncepcji C0 będzie ścieżka w przestrzeni C , która tworzy nowe zdanie w K . Może istnieć kilka ścieżek projektowych dla tego samego C0 .

Ustalenia centralne

Poniższa reprezentacja graficzna podsumowuje proces projektowania przy użyciu teorii CK.

Szalone koncepcje

Szalone koncepcje to koncepcje, które wydają się absurdalne jako ścieżka eksploracji w procesie projektowym. Zarówno teoria CK, jak i praktyczne zastosowania pokazały, że szalone koncepcje mogą przynieść korzyści globalnemu procesowi projektowania, dodając dodatkową wiedzę, nie po to, aby podążać tą ścieżką projektowania „szalonej koncepcji”, ale do dalszego definiowania bardziej „sensownej koncepcji” i doprowadzić do jego ostatecznego połączenia. Poniższy obraz jest graficzną reprezentacją tego procesu.

Kreatywność projektowa

Kreatywny aspekt projektowania wynika z dwóch odrębnych rozszerzeń: rozszerzeń C, które można postrzegać jako „nowe pomysły”, oraz rozszerzeń K, które są niezbędne do zweryfikowania tych pomysłów lub rozszerzenia ich w kierunku udanych projektów.

Unifikacja teorii projektowych

Teorie projektowania zależne od domeny są zbudowane na jakiejś specyficznej strukturze K-przestrzeni, albo zakładając, że niektóre obiekty mają niezmienne definicje i właściwości (jak we wszystkich dziedzinach inżynierii), albo zakładając, że K-przestrzeń przedstawia pewną stabilną strukturę (np. funkcje obiektu można zdefiniować niezależnie od jego technicznej realizacji, jak w systematycznej teorii projektowania).

Teoria projektowania

na międzynarodowej konferencji The Design Society poświęconej projektowaniu inżynieryjnemu nagrodzony artykuł łączy odkrycia naukowe i proces projektowania, wykorzystując teorię CK jako formalne ramy. Sugeruje się, że nauka o projektowaniu jest możliwa i stanowi uzupełnienie bardziej tradycyjnej ograniczonej racjonalności . ^{[ niezrównoważona opinia? ]}

Modelowanie matematyczne

Matematyczne podejście do projektowania rozwijali od lat 60. XX wieku tacy uczeni, jak Christopher Alexander , Hiroyuki Yoshikawa, Dan Braha i Yoram Reich. Mieli tendencję do modelowania dynamicznej koewolucji między rozwiązaniami projektowymi a wymaganiami. W dziedzinie projektowania inżynierskiego teoria CK otwiera nowe kierunki modelowania, które badają powiązania z podstawowymi zagadnieniami logiki i matematyki; różnią się one od klasycznego wykorzystania modeli naukowych w projektowaniu. Argumentowano, że teoria CK ma analogie z wymuszaniem w teorii mnogości oraz z matematyką intuicjonistyczną .

Zastosowania przemysłowe

Teoria CK była stosowana w kilku kontekstach przemysłowych od 1998 roku, głównie we Francji, Szwecji i Niemczech. Powszechnie stosowana jest jako metoda zwiększająca innowacyjność działów projektowych i R&D . ^{[ niezrównoważona opinia? ]}^{[ potrzebne źródło ]} Teoria CK zainspirowała również nowe zasady zarządzania innowacjami opartymi na współpracy, których celem jest przezwyciężenie ograniczeń standardowych metod zarządzania projektami.