石 釬，熊 艷，李 彥，劉龍繁

（四川大學 制造科學與工程學院，四川 成都 610065）

1 引言

設(shè)計是一種創(chuàng)造性的活動。從認知的角度分析，創(chuàng)造源于概念空間的轉(zhuǎn)換，通過不同知識系統(tǒng)之間的映射，將知識從一種情境轉(zhuǎn)換到另一種情境[1]。映射的關(guān)鍵是設(shè)計者找到現(xiàn)有問題和已有知識經(jīng)驗在某些方面所具有的相似特征[2-3]，這個過程需要設(shè)計者的聯(lián)想，找到兩者間的聯(lián)系。類比作為人類思維的基本特點，是實現(xiàn)知識遷移的有效途徑[4]，基于類比思維的創(chuàng)新問題求解是通過知識和設(shè)計問題之間的映射關(guān)系，完成設(shè)計問題求解[1]。從類比思維的角度對創(chuàng)新設(shè)計問題求解過程進行探究能有效實現(xiàn)跨領(lǐng)域知識的發(fā)現(xiàn)及遷移。

類比思維的認知過程如下：（1）形成一個問題領(lǐng)域的表征；（2）在記憶中對知識資源進行編碼；（3）從記憶中找到一個合適的類比對象，這是類比推理過程中最難也是最關(guān)鍵的一環(huán)[5]；（4）找出問題和知識資源間的映射關(guān)系，完成知識的遷移?；陬惐人季S的創(chuàng)新問題求解是設(shè)計者對問題進行表征后，依據(jù)某些特征的相似獲取設(shè)計知識，并進行知識的遷移、轉(zhuǎn)換和組合的過程，實現(xiàn)知識向設(shè)計問題的遷移，從而得到解決問題的創(chuàng)新概念。文獻[3，6]認為設(shè)計者依據(jù)當前問題的某些特征相似，會聯(lián)想到先前案例或由案例提取出的抽象信息。一方面，這些抽象信息有助于理解新情境或解決具有相同抽象信息的問題，抽象信息體現(xiàn)為對問題的某些信息進行抽象性描述；另一方面，表面內(nèi)容（即語義信息）相似是獲取同問題相關(guān)信息的基本途徑[7]。通過設(shè)計問題抽象信息和表面內(nèi)容兩個層次的相似特征，可以有效實現(xiàn)類比源的獲取，并保證創(chuàng)新概念的質(zhì)量和數(shù)量[8]。

現(xiàn)階段很多學者基于類比創(chuàng)新問題求解進行了研究，如：文獻[9]利用WordTree方法從功能角度重新表征設(shè)計問題，引導設(shè)計者從不同功能層次對設(shè)計問題進行思考，形成不同的問題表征；文獻[10]提出基于通用屬性和通用操作的生物和技術(shù)功能的形式化描述方法，實現(xiàn)生物原型轉(zhuǎn)化為技術(shù)系統(tǒng)；文獻[11]定義了一種關(guān)鍵功能，并基于關(guān)鍵功能的相似性檢索資源庫中跨領(lǐng)域知識；文獻[12]從重現(xiàn)功能、映射功能和關(guān)鍵功能三個方面定義了功能概念，以幫助設(shè)計者更好的獲取合適的類比源；文獻[13]針對專利知識的功能和表面內(nèi)容提出一種組合專利語義分析的貝葉斯算法，從功能和語義相似獲取跨領(lǐng)域類比源。以上研究主要從功能方面對類比源獲取方法進行了研究，沒有側(cè)重于從實現(xiàn)功能的行為及結(jié)構(gòu)的角度對相似性進行研究，不利于近、遠領(lǐng)域的類比源發(fā)現(xiàn)。盡管文獻[14]基于功能-行為-結(jié)構(gòu)知識表達體系進行產(chǎn)品的類比設(shè)計，從功能和行為的相似獲取類比源；文獻[15]基于結(jié)構(gòu)-行為-功能知識表示結(jié)構(gòu)，將生物知識從功能和行為兩個角度進行描述，并通過功能和行為的相似關(guān)系將其應(yīng)用于設(shè)計系統(tǒng)，但其只給出了設(shè)計檢索的宏觀思路。功能僅從“為什么”的角度描述相似特征，類比層次較高，缺乏從“如何實現(xiàn)”和“實現(xiàn)的主體”的類比層次角度考慮相似特征。設(shè)計者往往將設(shè)計意圖轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品功能[16]，科學效應(yīng)的應(yīng)用為實現(xiàn)功能的行為提供原理支撐[17]，進一步轉(zhuǎn)化為具體的結(jié)構(gòu)加以實現(xiàn)，同時，以上研究較少考慮不同的問題表征會形成不同的擴散激勵的認知機理[7]，僅從功能的單一角度對設(shè)計問題進行表征，不利于激發(fā)設(shè)計者從不同角度解決設(shè)計問題。同時，現(xiàn)有類比源獲取方法將表面內(nèi)容的語義相似和抽象出的功能相似分開進行研究，如僅從功能相似獲取的類比源，沒有考慮從語義層次的相似對類比源進行近、遠領(lǐng)域的劃分，不利于設(shè)計者形成不同創(chuàng)新層次的概念解，而僅從表面內(nèi)容的語義層次獲取類比源，而沒有考慮相似的抽象層次，不利于獲取具有創(chuàng)新、獨特的跨領(lǐng)域類比源，導致形成創(chuàng)新概念的新穎性低。

因此，從功能、行為及結(jié)構(gòu)的抽象層次和語義層次來描述相似特征，基于類比思維的認知過程，以相似特征為基礎(chǔ)構(gòu)建了一種類比創(chuàng)新問題求解模型，以引導設(shè)計者更好的形成創(chuàng)新概念。

2 基于類比思維的創(chuàng)新問題求解過程

類比思維通過建立映射關(guān)系把當前領(lǐng)域（源領(lǐng)域）映射到另一個領(lǐng)域（靶領(lǐng)域）[18]，它是人類核心的認知能力之一，其基礎(chǔ)是事物、狀態(tài)及關(guān)系之間的相似性[19]。定義源領(lǐng)域與靶領(lǐng)域的設(shè)計分別為源設(shè)計和靶設(shè)計，其初始狀態(tài)和終止狀態(tài)分別為源問題與源目標及靶問題與靶目標。類比思維問題求解基本原理，如圖1所示。包括以下流程或步驟：（1）靶設(shè)計的靶問題已知，是設(shè)計者對問題的理解和表示，但靶目標未知，基于靶問題的某些特征，將獲取相似的源問題；（2）源設(shè)計的源問題與源目標存在對應(yīng)關(guān)系P，P表示求解應(yīng)用的一系列程序，將P施加于源問題將形成源目標；（3）找出靶問題和源問題的映射關(guān)系；④將求解操作源設(shè)計的求解程序P應(yīng)用于靶設(shè)計；⑤調(diào)整求解程序P至P’，以適用靶設(shè)計的求解情境，最終確定靶目標。

圖1 類比思維問題求解基本原理Fig.1 The Basic Principle of Analogy Thinking for Problem Solving

將類比思維過程應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計問題求解，其根據(jù)設(shè)計問題和已有設(shè)計知識的某些特征相似，把知識領(lǐng)域映射到問題領(lǐng)域，最終使問題得到解決[20]?；陬惐人季S的創(chuàng)新問題求解過程模型包括問題表征、設(shè)計檢索及映射遷移三個求解步驟，問題空間和知識空間不斷映射求解激勵設(shè)計者形成創(chuàng)新概念，如圖2所示。

圖2 基于類比思維的創(chuàng)新問題求解過程Fig.2 Design Problem Solving Process Based on Analogical Thinking

問題表征是創(chuàng)新問題求解的開端，基于相似特征從抽象和語義兩個層次進行功能表征、行為表征及結(jié)構(gòu)表征；設(shè)計檢索是基于問題表征并利用某些相似特征進行發(fā)散檢索的過程，從不同角度、不同方向獲取潛在類比源；映射遷移過程通過映射關(guān)系將獲得的類比源向設(shè)計問題進行遷移，實現(xiàn)類比源向目標情境的轉(zhuǎn)換和組合，得到創(chuàng)新概念。其中，設(shè)計者對設(shè)計問題的理解形成的一系列表征狀態(tài)構(gòu)成了問題空間，依據(jù)相似特征從知識資源中檢索獲得的類比源構(gòu)成了一個知識空間。

相似特征是基于類比的創(chuàng)新問題求解基礎(chǔ)，主要從功能、行為及結(jié)構(gòu)三個角度的抽象層次和語義層次對其進行描述，從功能角度關(guān)注創(chuàng)新問題的解決目的的相似，從行為角度關(guān)注語義層次關(guān)注實現(xiàn)目的的行為方式的相似，從結(jié)構(gòu)角度關(guān)注解決問題的相關(guān)結(jié)構(gòu)的相似，并針對每一個角度從抽象層次和語義層次進行描述，其中語義層次表示具體的領(lǐng)域信息，抽象層次表示提取出的抽象信息。一方面，相似特征引導設(shè)計者從多個角度及多個層次思考設(shè)計問題并形成表征；另一方面，支撐設(shè)計者基于問題表征狀態(tài)的某些特征的相似從知識資源中獲取相應(yīng)類比源。通過多角度多層次描述相似特征，并引導和支撐設(shè)計者進行問題表征和設(shè)計檢索，有利于設(shè)計者從不同角度不同層次進行創(chuàng)新問題解決，激勵設(shè)計者產(chǎn)生概念解。

2.1 問題表征

問題表征是類比求解的開端，是設(shè)計者基于設(shè)計問題的初始描述和相關(guān)約束，結(jié)合個人經(jīng)驗理解問題建立問題表征，這一系列的狀態(tài)構(gòu)成了“問題空間”，主要包括以下三個方面：（1）功能表征。對設(shè)計問題從功能角度進行表征，利用問題求解的最大化策略，去除加在現(xiàn)有問題上的約束，考慮產(chǎn)品設(shè)計的最終目的；（2）行為表征。對設(shè)計問題從實現(xiàn)功能的行為中所涉及的效應(yīng)進行表征，效應(yīng)常常涉及產(chǎn)品設(shè)計問題求解的程序性操作過程和原理性求解方法；（3）結(jié)構(gòu)表征。對設(shè)計問題從物理結(jié)構(gòu)和組成部件角度進行表征，利用問題求解最小化策略，在現(xiàn)有問題的約束條件下，考慮實現(xiàn)產(chǎn)品功能所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)框架，如圖3所示。針對每一個表征角度，建立問題表征的抽象層次和語義層次表達。抽象層次表達是指對問題表征的語義信息進行抽象化描述，語義層次表達是指對問題語義信息的描述，是設(shè)計問題在某一具體領(lǐng)域的語義表達。其中，該表征狀態(tài)以功能表征為中心，實現(xiàn)物質(zhì)、能量、信息的輸入到輸出的轉(zhuǎn)換，行為表征和結(jié)構(gòu)表征為實現(xiàn)功能的手段和具體結(jié)構(gòu)。

圖3 問題表征Fig.3 Problem Representation

通過建立多角度多層次的問題表征，將設(shè)計問題形式化表征，可以全面系統(tǒng)地理解設(shè)計輸入。在創(chuàng)新設(shè)計問題解決過程中，打破實際輸入本身的限制，引導設(shè)計者從不同角度及層次對設(shè)計問題進行求解。

2.2 設(shè)計檢索

設(shè)計檢索階段是問題求解關(guān)鍵步驟，以相似特征為基礎(chǔ)，獲取潛在類比源激勵設(shè)計者形成創(chuàng)新概念，類比源的好壞直接影響創(chuàng)新概念的輸出。該過程以問題空間的表征狀態(tài)為出發(fā)點，從抽象層次和語義層次兩個方面進行發(fā)散檢索，以支撐設(shè)計者獲得更多有效潛在的類比源，該過程，如圖4所示。

圖4 設(shè)計檢索過程Fig.4 Design Retrieval Process

（1）抽象層次知識檢索。依據(jù)問題空間表征狀態(tài)的抽象層次描述，基于功能基、科學效應(yīng)及結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系構(gòu)建的抽象層本體關(guān)系進行知識檢索，從而獲得結(jié)構(gòu)、功能、效應(yīng)三種抽象集及與之對應(yīng)的知識實例。（2）語義層次知識檢索。依據(jù)設(shè)計問題表征狀態(tài)的語義層次描述，利用構(gòu)建的語義層本體對語義描述詞匯進行擴展，從而獲得語義集，再通過語義匹配獲得相應(yīng)的知識實例。

語義層次的發(fā)散檢索主要獲得與問題表征狀態(tài)語義相關(guān)的本領(lǐng)域知識，如解決投影儀散熱問題，通過語義層次檢索獲得的源領(lǐng)域知識主要是與投影儀相關(guān)的知識案例?；诔橄髮哟蔚陌l(fā)散檢索主要獲得與設(shè)計問題抽象層次相關(guān)的抽象類知識及與其對應(yīng)的各類知識實例，如解決散熱問題所應(yīng)用的原理及對應(yīng)的知識案例。該檢索方法具有以下優(yōu)勢：（1）從功能、行為及結(jié)構(gòu)三個角度獲取類比源，并提供了相應(yīng)的知識支撐，能有效支撐設(shè)計者從不同角度對設(shè)計問題進行求解；（2）將抽象層次和語義層次相結(jié)合的方法進行知識檢索，有利于設(shè)計者從不同抽象層次進行求解和區(qū)分不同距離領(lǐng)域的設(shè)計知識，從而形成不同創(chuàng)新層次的概念解。

2.3 映射遷移

映射遷移主要是將設(shè)計檢索過程中獲得的類比源遷移至設(shè)計問題中，完成問題求解。該過程通過映射關(guān)系確定類比源和表征狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系，進行知識遷移，將類比源進行轉(zhuǎn)換和組合，從而生成創(chuàng)新概念。映射關(guān)系主要反映在類比源和表征狀態(tài)間功能、行為、結(jié)構(gòu)及相關(guān)領(lǐng)域概念的相同或相關(guān)。該過程主要由收斂思維進行引導，將注意焦點放在類比源的某一個方面，并將其遷移到設(shè)計問題中，設(shè)計者依據(jù)兩者間的映射關(guān)系和設(shè)計問題的特定情境完成類比源的轉(zhuǎn)換和組合，從而生成創(chuàng)新概念。

映射遷移過程，如圖5所示。其中，類比源包括設(shè)計檢索過程中獲取的科學效應(yīng)、結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的案例知識；表征狀態(tài)中F表示產(chǎn)品系統(tǒng)中某一部分已經(jīng)確定的功能、B表示實現(xiàn)該功能的行為，Be為該行為下的子行為、S表示在確定的功能、行為下的結(jié)構(gòu)，Se表示該結(jié)構(gòu)的子結(jié)構(gòu)。該過程主要包括兩條路徑：（1）依據(jù)映射關(guān)系確定抽象集中功能、效應(yīng)或結(jié)構(gòu)的某一功能、科學效應(yīng)或結(jié)構(gòu)，將其遷移至目標領(lǐng)域的設(shè)計問題，表現(xiàn)為現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或效應(yīng)能否實現(xiàn)不同的功能（圖5中1.2）、實現(xiàn)現(xiàn)有功能能否采用不同的效應(yīng)原理（圖5中1.1）、實現(xiàn)現(xiàn)有功能或效應(yīng)原理能否采用不同的結(jié)構(gòu)框架（圖5中1.3）。同時，抽象集對應(yīng)的知識實例提供功能、效應(yīng)或結(jié)構(gòu)在某一領(lǐng)域的具體表現(xiàn)或應(yīng)用，為設(shè)計知識遷移至某一具體領(lǐng)域進行支撐。（2）依據(jù)映射關(guān)系中的領(lǐng)域概念確定相應(yīng)的語義集，基于語義相似度將匹配到的知識實例遷移至設(shè)計問題中，主要表現(xiàn)為同一領(lǐng)域的知識遷移過程（圖2中2）。

圖5 映射遷移過程Fig.5 Mapping Migration Process

同時，知識遷移過程中會不斷出現(xiàn)新的問題，主要包括：（1）原始設(shè)計問題的不斷細化，形成新的問題表征；（2）類比源激勵下新的問題表征形成；（3）當問題求解遇到困難時，對設(shè)計問題的再表征和類比源的重新選擇。

3 應(yīng)用系統(tǒng)框架及示例

3.1 系統(tǒng)框架構(gòu)建

基于類比的創(chuàng)新問題求解是一個知識空間和問題空間不斷映射激勵設(shè)計者進行創(chuàng)新的過程，需提供不同領(lǐng)域的知識資源，如功能基、科學效應(yīng)庫、專利知識等。因此，將基于類比的創(chuàng)新問題求解模型作為課題組開發(fā)的創(chuàng)新設(shè)計服務(wù)平臺（precreap.gotoip55.com）的一個模塊進行系統(tǒng)實現(xiàn)，如圖6所示。采用瀏覽器/服務(wù)器模式三層體系結(jié)構(gòu)，應(yīng)用ADO.NET實現(xiàn).NET平臺下的數(shù)據(jù)訪問。Web用戶通過瀏覽器直接請求訪問該模塊，通過可視化界面實現(xiàn)設(shè)計問題梳理，確定設(shè)計目標；采用結(jié)構(gòu)化問題表征形式實現(xiàn)功能、行為及結(jié)構(gòu)的表征，并以此為基礎(chǔ)得到設(shè)計知

識列表，選擇相關(guān)知識進行映射遷移，最后輸出創(chuàng)新概念。

圖6 基于類比的創(chuàng)新問題求解模型的系統(tǒng)框架Fig.6 The System Framework of Innovative Problem Solving Model Based on Analogy

3.2 示例

傳統(tǒng)波輪式洗衣機因便捷、省電、洗凈率高等優(yōu)勢被廣泛使用，洗滌時波輪連續(xù)轉(zhuǎn)動，利用摩擦作用和水流作用進行洗滌，波輪的結(jié)構(gòu)不同產(chǎn)生的水流也不同，達到的洗滌效果也就不同，但市場上主流的波輪洗衣機存在耗水量大且對衣服磨損率較高的問題，其洗滌效果也有待進一步改善。因此，針對耗水量、衣物磨損及洗滌效果等問題對波輪洗衣機進行改進設(shè)計，利用基于類比思維的創(chuàng)新問題求解方法對現(xiàn)有波輪洗衣機進行不同創(chuàng)新層次的問題求解。首先對設(shè)計問題進行梳理，如圖7所示。

圖7 設(shè)計問題梳理Fig.7 Clarifying the Design Problem

具體步驟如下：

（1）問題表征。對市場上現(xiàn)有波輪洗衣機進行分析，洗衣機的功能、行為及結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定。根據(jù)波輪洗衣機完成的洗滌功能，得到其功能表征的語義層次描述為“清洗污漬”，抽象層次描述為“分離物質(zhì)”；行為表征的抽象層次描述為摩擦力及沖擊波效應(yīng)，語義層次描述為摩擦作用去漬和水流沖擊去污；結(jié)構(gòu)表征的抽象層次描述為波輪，語義層次描述為某一具體結(jié)構(gòu)的波輪。

（2）設(shè)計檢索。根據(jù)上述的問題表征并基于課題組開發(fā)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計服務(wù)平臺的創(chuàng)新問題解決模塊從各表征角度的抽象層次和語義層次檢索相應(yīng)的設(shè)計知識，獲得知識列表。首先，根據(jù)波輪洗衣機已經(jīng)確定的功能，分別從抽象層次和語義層次進行檢索，得到的知識列表，如圖8（a）、圖8（b）所示。并分析篩選得到科學效應(yīng)“振動”、設(shè)計案例“一種超聲波牙刷”及“搓板洗衣服的原理是什么”等設(shè)計知識進行類比問題求解，通過不同的行為實現(xiàn)洗衣功能；其次，根據(jù)波輪洗衣機已經(jīng)確定的功能，針對行為進行知識檢索，得到的知識列表如圖8（c）所示（基于行為表征的抽象層次檢索獲得的知識太少，暫沒貼圖），分析篩選得到專利知識“具有滾動副的葉片式氣動馬達”進行創(chuàng)新問題求解，通過不同的波輪結(jié)構(gòu)實現(xiàn)現(xiàn)有洗衣機的功能和行為，以達到改善洗滌效果的目的；最后，根據(jù)波輪洗衣機已經(jīng)確定的功能、行為，針對結(jié)構(gòu)進行知識檢索，得到圖8（d）所示的知識列表（基于結(jié)構(gòu)表征的抽象層次檢索獲得的相關(guān)知識太少，暫沒貼圖），分析篩選得到專利知識“洗衣機偏心波輪”，結(jié)合其它形式的洗衣機結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢進行問題求解。

圖8 設(shè)計檢索知識列表Fig.8 Design Retrieving Knowledge List

（3）映射遷移，形成創(chuàng)新概念。結(jié)合波輪洗衣機創(chuàng)新設(shè)計預期達到的目的，利用設(shè)計檢索過程中篩選出的設(shè)計知識進行類比問題求解。首先，依據(jù)相同功能的映射關(guān)系，獲得實現(xiàn)洗滌功能的不同行為和載體結(jié)構(gòu)，如，將超聲波振動分離物質(zhì)的這一行為遷移至洗衣機，通過一種超聲波裝置向液體空間傳送超聲波，實現(xiàn)衣物的洗滌，該方法改變了傳統(tǒng)的通過摩擦作用去除污漬，能有效減少衣物的磨損，保證衣物不被纏繞。將實現(xiàn)確定功能和行為的不同載體結(jié)構(gòu)進行創(chuàng)新問題求解，比如，將人工衣物清洗的搓板結(jié)構(gòu)遷移到波輪洗衣機中，在波輪間設(shè)置搓板，能使其與衣物充分接觸，增強洗滌效果。其次，依據(jù)相同功能和行為的映射關(guān)系，獲得實現(xiàn)該功能和行為的不同載體結(jié)構(gòu)。比如，專利知識“具有滾動副的葉片式氣動馬達”中將葉片與氣缸內(nèi)壁間的滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，有效減少了兩者間的磨損，提高了效率。因此，可以考慮在波輪盤上設(shè)置滾輪，它可隨波輪公轉(zhuǎn)并自轉(zhuǎn)，形成錘打、抖動、滾壓、高頻縱向脈沖的洗滌效果，而且進一步提高了衣物的翻轉(zhuǎn)頻率，保證衣物不易纏繞，減小對衣物的磨損。

最后，在相同的功能、行為及結(jié)構(gòu)的映射關(guān)系，結(jié)合其它形式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢進行問題求解。比如，專利知識“洗衣機偏心波輪”能形成紊亂的水流和不確定的中心，能減少衣物纏繞，提高衣物洗凈度，將其遷移至常見的大波輪洗衣機中，形成一種組合式波輪，結(jié)合兩種波輪的優(yōu)點。根據(jù)以上求解步驟，利用在線創(chuàng)新問題求解系統(tǒng)輔助設(shè)計對波輪洗衣機進行了問題求解操作，依次從功能表征、行為表征及結(jié)構(gòu)表征三個方面出發(fā)，獲取設(shè)計知識，并將其遷移至設(shè)計問題中，共獲得26個創(chuàng)新概念，如表1所示。

在實際的創(chuàng)新問題求解過程中，設(shè)計者可以從問題求解的不同角度出發(fā)，從而獲得產(chǎn)品功能、工作原理及載體結(jié)構(gòu)三個方面的類比源激勵。最終，在考慮新穎性、可行性等約束條件，共選取了4個創(chuàng)新概念作為方案輸出。同目前的波輪洗衣機相比，新設(shè)計的超聲波洗衣機利用超聲波振動效應(yīng)作為一個不同的工作原理，而非傳統(tǒng)的利用摩擦作用去除衣物污漬，能有效減少衣物纏繞和磨損。從結(jié)構(gòu)角度來看，搓衣板式洗衣機、滾動摩擦式波輪及組合式波輪通過改變波輪的結(jié)構(gòu)，從而解決現(xiàn)有波輪洗衣機存在的問題。

4 結(jié)束語

提出從功能、行為及結(jié)構(gòu)的抽象層次和語義層次描述相似特征，并以此為基礎(chǔ)，從類比思維的認知過程出發(fā)，提出一種基于類比思維的創(chuàng)新問題求解模型，實現(xiàn)問題空間和知識空間不斷映射求解形成創(chuàng)新概念，該過程主要包括問題表征、設(shè)計檢索及映射遷移三個求解步驟。該模型引導設(shè)計者從多角度多層次對設(shè)計問題進行表征，并基于問題表征狀態(tài)的某些特征相似，獲取不同角度及層次的類比源，有利于設(shè)計者擴大有效知識空間，實現(xiàn)不同層次的創(chuàng)新問題求解，以激勵設(shè)計者更好的形成創(chuàng)新概念。最后，在波輪洗衣機的設(shè)計示例中驗證了該模型的應(yīng)用過程。