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授課教師：楊裕富博士
設計領域碩士論文評析：評〞整合設計與裝配輔助程序於產品設計專
家系統之發展〞．．．．．．．．．．．．．．．．．．熊堅智
一、論文摘要
科技時代的來臨，伴隨著高性能與輔助效率高的附加產品，應用
於產品設計上的方法可由傳統的設計師黑箱作業轉化而為電腦輔助的
專家系統。由於電腦如果經過適當設計的話，可以發揮高效率與高準
確率的特性，因此應用於設計師的設計過程不但可以協助設計師設計
而且還可以提醒設計者因為一些不可預知的因素而造成設計的失誤。
此篇論文以裝配設計為論文主幹，加上外在設計輔助程序於產品
設計專家系統上，希望經由輔助系統的介入而提高設計與產品品質、
以及降低設計與產品生產成本。
評估的法則則是整合現行相關易裝配性之設計原則、產品夠件易
裝配設計方法、美國Boothroyd & Deuhurst公司所發展的易裝配性評
估方法、及其他可行易裝配性設計原則等。加上電腦技術的運用建立
一個外在易裝配設計輔助程序的決策系統。
架構好基本理論之後，本論文選擇以吹風機作為評估此系統的樣
本，模擬設計時決策的最終理想結果。經證實確實可以有效提昇設計
與產品品質，並降低產品生產成本。
二、主要論點
目前的產品生產由於在設計者與製造者之間並沒有達到連貫的一
個狀態，因而造成了生產上時間與金錢的浪費，間接的也影響設計的
品質因而本論文希望利用專家系統對於人類知識與行為的構建，應用
於目前一般設計實務界，茄望能夠對於知識庫與決策行為的智慧化，
以達到在設計時能夠提高效率、減低設計時間與生產成本。
三、研究方法．步驟
3-1．研究步驟
此論文由描述現實與設計相關之研究環境中發掘出迫切待解決的
問題點(即本論文發展之重心)，之後回顧、搜尋現行相關的研究，以
尋求作為解決問題點的途徑及方法，包括了產品設計專家系統、外在
設計輔助程序、以及裝配導向等。
接著敘述主體研究目標、研究架構與研究流程等。再接下來以選
擇吹風機個案來針對本研究，作為產品最適可行設計方案易裝配評估
之數據，之後確認產品最適可行設計方案程序，並決定裝配順序與記
錄裝配動作數目與種類。
最後則探討本研究之成效與缺失及提出今後發展方向，藉以整合
設計與裝配輔助程序更臻完善。
3-2．研究方法
確立基本設計與裝配的問題點之後，架構出研究流程(如附表一)
，從組裝的概念出發，收集一般目前由製造業界所提出之裝配程序、
步驟與注意事項等。利用統計學的原理在眾多的解決方案中以數理的
方式，挑選出最適合該情況的解決辦法供設計師參考。
3-3．研究方向
主要之研究方向有三，分別是︰
(1) 外在設計輔助程序雖然能協助產品設計專家系統有效地產生
最適可行設計方案以供設計師參考，但尚末考慮所建議的最適可行設
計方案，是否符合易裝配性的原則。在這種情況下，最適可行設計方
案的使用者僅適於顧客、設計師或產品行銷人員，並末能及於生產或
製造方面的人員。因此，一個外在裝配輔助程序的發展以整合外在設
計輔助程序，而使外在設計輔助程序所產生的最適可行設計方案，能
夠進一步表現其最適之裝配程序與方式，來提昇產品設計專家系統的
效率，實有待繼續研究的必要。
(2) 傳統的產品設計程序，在整個發展階段，並末特別考慮到任
何設計方案的裝配性間題。通常產品的裝配間題都是在設計定案之後
，再由生產與製造部門共同去解決。長期以來，這樣的產品設計方式
，不但隔絕了設計與製造的交流管道，而且設計師並未能累積一些有
關設計方案的裝配知識與經驗。因此，如何利用現有產晶設計的技術
與觀念，對所產生的設計方案，進行裝配分析與評估，從而協助外在
裝配輔助程序的發展，則為一個值得探討的課題。
(3) 裝配導向的設計或者易裝配之觀念已經相當普遍，甚至有朝
專家系統方面的發展。目前商業化最成功的裝配導向設計輔助工具，
則屬美國Boothroyd與Deuhust公司所發展的電腦軟體。透過這樣的電
腦軟體，設計師可將所設計的方案，作持績的裝配性評估與設計方案
的修改，如此能降低人工和材料成本及縮短產品上市的前置時間。儘
管如此，這套堪稱市面上最好的裝配導向設計電腦軟體僅能視為一種
設計方案裝配效率之評估工具，它本身並不能協助設計師確認設計方
案裡的每一構件間之最適裝配程序與方式。所以，這一電腦軟體顯然
不適台作為整台設計與裝配之外在裝配輔助程序。再者，現行許多裝
配導向的設計研究均著重由製造方面的觀點，甚少有來自產品設計者
。因此，這些研究的結果有待作適當的修正或進一步的發展，以便能
符合產品設計的需求。
四、設計專業的關係與寫作策略
本篇論文係由工業設計研究所設計自動化組之學生所提出之碩士
論文，引進日漸發展出成熟規模的專家系統，作為基本發展架構，結
合工業設計的領域，期望能改進現有之缺點。此論文與本科系具有緊
密重疊累積研究成果之重要相關連性，對於日漸應用廣泛的電腦輔助
設計系統，這無疑又是一項成果的累積。
在本論文中所提到的裝配導向系統以及專家系統等，在今的工業
設計領域上，裝配導向早已經在推廣多年，而專家系統則是由於電腦
革命之後漸漸遍及而日趨成熟。在論文中所提到的裝配程序與一些統
計數理分析是為本設計領域之中將暗箱作業轉化而為明箱的一些重要
根據。
此論文在寫作格式上一如成大的其他同學，在格式上並無太大的
變革，流程清楚。寫作的方式以引進產業界及學術界的研究成果，加
上嚴謹的數理基本資料分析，求得一個有數理領規範的解答，以運用
基礎科學的定律來說服他人。
五、與自己研究方向的關係與幫助
本篇論文在三個方向上直接的關連了自己的修習方向。
第一是引用其他領域融入進入工業設計上。因為本論文將產業界
與電腦軟體界的一些其他領域概念藉由工業設計師的角色，以設計的
說法說出，直接激發的自己研究的實用性。也加大了整個問題點的思
考區域。
第二是在本篇論文中所引用的產業界設計生產實務程序，提供了
在學的學界與之相比擬，而求得相互結合的途徑。這也是今後自己論
文的主要走向之一。朝向應用科學能實用於目前所需的要求。
第三是利用基礎科學實驗數據的可靠性，來運用至應用科學的分
析上，如統計與矩陣的使用。加入其他領域已經被證實可用之數理分
析方法，將設計領域過於隨經驗創作的流程數據化。
六、優點與局限
此論文在寫作上與研究上具有以下的一些優點︰
第一是研究問題的界定上清楚明確，而且是目前所遇到確實急需
解決的問題。例如利用專家系統將生產者與設計者之間搭上一層連貫
的次序關係，是目前在業界急需做到的事。此外，透過裝配程序導向
的輸入產品設計領域，是因應目前世界產品短生命週期，循環速度快
的一種因應之道。
第二是將人類無形的思考概念企圖轉化而為有型的數據資料，以
提供後者在應用上能夠吸收先前的知識。這是一個電腦化時代的大趨
勢，因為專家系統亦屬於人工智慧的一種，除了人工智慧的基本學理
外，他還整合了認知心理學、語意學、哲學與電腦科學。因此在因應
趨勢為後來人做知識創造與累積上此論文有其應有之價值。
第三是在整個論文的研究流程上順序安置得宜。透過對背景的考
量尋得亟需解決的問題點之後，架構出流程圖示的研究程序，以作為
研究進行的參考準則。這樣的程序一旦在架構出完整的流程圖示之後
，如果再經過完整資料收集與分析，通常都能夠達成不錯的境地。
第四是選定數理基礎的正確性上。本篇論文選擇了秩序統計學來
產生〝產品裝配動作型態組合〞以及利用矩陣來產生最適合可行的方
案。
第四是本篇論文在定量評估裝配動作法則上，對於各種不同的裝
配動作歸納分析得非常有秩序與實用價值。其將裝配動作分解為：
1．處理動作與
2．插入動作
兩部份來做分析，在就二方向作法則歸納與整理分析得到一個作為系
統資料庫重要基礎。
此論文不免因為了一些相關因子的成熟度不高以及相搭配之資料
庫不夠而造成了在研究發展上的些局限，分別約有下列︰
第一是一個完整的專家系統包含了六大部分︰知識庫(Knowledge
Base)、推論機(Interface Engine)、工作暫存區(Working Memory)
、使用者界面(User Interface)、知識獲取子系統(Knowledge Acqu-
istion Subsystem)及解釋子系統(Explanation Subsystem)等。此外
，Ernst（註一）則定義專家系統為︰「一個諮詢系統 (Consulting
System)，設計來支援專業人員對一特定知識領域中的複雜問題進行
推理，所以，專家系統架構的完整和理論體系的充足，頗適合發展來
從事決策支援的工作。
如果就這些專家系統的定義與需求來看此篇論文中的整合設計與
裝配輔助程序專家系統的話，在資料庫的建立上顯然的受到產品種類
過多分類不易，以致資料量不足以提供真正充足的資訊作為決策。此
外本系統在提供諮詢以作為決策的過程上亦有所侷限，達到最終步驟
之前的細節諮詢量明顯的過少。
第二是在於此論文之中局限於硬體外在的需求探討上，未將人因
工程的科學領域納入專家系統的諮詢功能上，這樣對於一個給人使用
的產品，竟然未加以考量人機關係，時是有所缺憾。這局限於該所設
定的問題點與發展方向上有關連吧!
第三是從科學與生產技術的領域切入工業設計界會不免的把工程
與數理生硬的規則導向加害於柔軟的設計界，這樣子較明顯的例子可
由此篇論文所示的吹風機加以說明，在吹風機型態上由於是裝配導向
而不是創意導向或者是造型導向，因此在求得了生產週期短之後，似
乎失去了由工業設計師為所主導的產品多元化與創造性。
七、結論
專家系統應用於工業設計領域目前仍屬於萌芽階段，不斷的有許
多的研究於創作來投入此領域之中，這是應用學科結合理論與實際的
發展。在每一個不同科系領域之中，跨行業的為他人設計出輔助用品
只不過是工具而已，重要的發展仍需該行專業人員來深入，這樣在發
現問題深度與解決問題的技巧上才會正中標的。
相就專家系統至今的發展上面發現，其在解決問題與解釋說明的
能力上，由於可收集數個人類專家所長而形成一個知識更淵博的人類
，因此能超越一個人類專家。但是在學習能力、知識重組能力、例外
情形處理能力與相關性的建立能力的範圍理則發展尚未成熟，遠遠的
落後於人類原本的自然智慧。因此專家系統後續發展淺例仍屬寬廣。
(註一)Ernst，C．<<Management Expert System>>，Addison-Wesley
參考資料︰
謝孟峰 1993 <<應用於工業設計之決策支援人機系統的理論與實驗>>
成大碩士論文
賴新喜1985<<系統人體工學於產品設計決策程序之理論分析與應用>>
正業書局
李家祺 1989 <<人工智慧與專家系統>> 臺北:松崗電腦圖書公司
徐恩普 1990 <<知識工程與專家系統>> 臺北:松崗電腦圖書公司