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众包设计理论体系是对开放式创新、群体智慧、协同设计的融合与发展，包括群智创新设计过程理论和众包设计生态系统理论。众包设计理论体系系统阐述了怎样进行众包设计，管控什么样的众包活动、怎样管控众包活动，实现什么样的群智创新、怎样实现群智创新等系统理论问题，是贯通社会心理学、社会管理学、社会经济学等领域，并涵盖用户需求精准挖掘、主动资源组织管理、设计过程动态管控等内容的系统的产品设计理论体系。
众包设计理论体系总体架构如图2-19所示。
图2-19 众包设计理论体系总体架构
1.群智创新设计过程理论
群智创新设计过程理论探究复杂产品众包设计的主动资源、设计任务及设计过程三要素之间的关联关系。
（1）群智创新设计过程维分析
AD理论的系统性和自上而下的结构可以识别问题和制定循序渐进的设计，将产品设计任务划分为细粒度任务单元来降低设计复杂度，从设计抽象概念的高层次到详细参数的低层次逐步展开 [7-9] 。根据复杂众包任务的阶段性设计与管理的特点以及知识流、信息流、任务流的作用和影响，过程维基于AD理论的独立公理和信息公理2个基本原理，集成公理化设计矩阵和设计结构矩阵，通过设计方程关联分解与“Z”字形曲折映射，完成需求域、功能域、物理域等各域内的层级划分以及域间各要素的对应与转化。
（2）群智创新设计任务维分析
为满足不同类型的设计需求，将其转化为可执行的设计任务，明确功能和技术要求，实现由定性到定量的转变。在众包设计过程中，需求拆解与需求到任务的转化由平台方完成，任务的复杂度、颗粒度及耦合度直接关乎设计效率。在充分考虑需求特征、任务特征等约束条件的基础上，建立设计任务数理方程模型，利用智能算法技术将低维空间任务数据映射到高维特征空间，形成粒度更小、便于协作的设计任务。通过对高复杂度条件下遗传和交叉变异特性进行分析，利用智能算法，最大限度地保留父代任务的遗传特性，提高众包任务的分解精度。
（3）群智创新设计资源维分析
众包主动资源在时间、能力等方面具有自主性 [10] ，合作模式存在松散性和不确定性 [11] ，众包设计系统需要设计合理的内外在复合式激励机制，吸引大众群体参与，并制定相应管理措施，保障群智涌现稳定有序，以高效完成设计任务。主动资源的积极性、交互性和参与度直接影响群智的涌现性和持续性，同时决定了群智设计过程的动态性和复杂性。根据主动资源不同的知识水平和交互关系，通过社交网络分析技术，利用博弈论和系统动力学模型分析成员关系，构建优化选择决策模型，区分不同智力水平的群体，将不同类型的设计任务对主动资源进行合理调配，实现提高主动资源利用率和设计效率的目的。
2.众包设计生态系统理论
（1）众包设计动态需求分析理论
用户自然语言表达出来的设计需求，往往具有模糊性、不确定性的特点，难以理解与执行，必须对模糊动态的设计需求进行分析与挖掘，精确表达成统一、明确的设计语言，一般需要经历需求表征、需求精准识别、需求跨域映射与转换3个步骤。
1）产品需求图谱表征、构建与优化。通常而言，产品设计要素分类维度包括功能性需求、技术性需求、结构性需求及其他需求。根据KANO模型理论，可以从必要型、期待型、反向型3个角度划分需求要素属性类别，对其赋予不同的重要度值，完成对原始需求的分类。接着，立足于产品设计要素4个分类维度，分别从用户需求视角和产品需求视角进行表征，构建个体用户层面的需求图谱和产品层面的需求图谱。用户需求图谱的构建包括原始需求获取、需求要素抽取和析出、多维分类信息识别等步骤，对析出的多维需求进行标准化合并，完成用户需求图谱到产品需求图谱的转化与集成。构建产品需求图谱内部演化模型，对图谱中不正确的产品特征组合以及用户反馈存在矛盾等错误进行纠正，完成产品需求图谱的链接预测、实体解析和自我修复，实现产品动态多域需求图谱的优化。
2）用户需求表征、补偿与挖掘。产品需求图谱的构建是需求分析的第一步，图谱表征与构建是进行用户需求表征的工具，目的是实现将模糊、半结构化、非结构化的用户需求转化为明确、结构化的需求表征。但此时得到的用户需求还不够完善，需要深入分析需求的性质和特征，利用相似度计算整合相似用户需求，实现用户需求的有效补偿。与此同时，还需要对潜在用户需求进行智能挖掘，为需求-任务的精准映射打好基础。
3）用户需求跨域转换与映射。为了更好理解用户需求，依据AD理论，分别将用户需求项、功能需求项、设计参数、过程变量归类为需求域、功能域、物理域、工艺域等元素，实现多粒度域需求元素的跨域转换。为了更高效地执行众包任务，需要对不同粒度以及相似设计任务进行封装，首先提取多域用户设计需求，预测并补充相似历史设计任务，通过标准设计任务包将粒度基本统一的多域需求封装成可执行设计任务，完成多域需求向众包任务的精准映射与封装。其次，面向众包任务的功能任务、结构任务、技术任务、形态任务和其他任务等多个层面，考虑众包任务中的多类信息，完成对众包设计任务多层面的综合评价。
（2）众包设计资源自组织理论
群智高质量汇聚产生群智涌现是众包设计任务高效执行的必要条件，而群智有效汇聚有赖于资源群体的有效组织和协作。一般而言，众包任务的参与群体具有高流动性和弱约束性，如果不能对其有效管理，就难以解决供需匹配度低的问题。因此，研究设计资源画像构建与动态感知、“任务-资源”耦合匹配、设计资源智能推送与共享能保障众包任务的执行效率。
1）资源画像构建与动态感知。初始主动资源的信息和特征都比较模糊，为了满足资源群体统一组织和关联表达，根据基本信息、历史服务、相关评论、社交网络大数据等信息对其进行分类与定义，利用资源群体特征与关联关系统一表达模型，构建可拓展、实时主动更新管理的资源池。同时，对资源信息抽取和语义关联挖掘，形成设计资源语义向量空间映射及动态关联，可以实现资源群体的动态感知。
2）“任务-资源”耦合匹配。各种各样拥有专业技能的主动资源适合不同类型的众包任务，“任务-资源”耦合匹配是众包活动的关键，需要细致化地描述任务与任务、资源与资源以及任务与资源之间的约束关系。资源群体多维度评价是实现“任务-资源”精准匹配的基础，根据众包平台的开放特性，评价指标包括但不限于主动资源的技能水平、学习能力、服务态度、服务成本、任务完成及时率等。在每次任务执行结束时，要及时更新对设计资源的评价。
3）设计资源智能推送与共享。设计资源智能匹配与推送可以有效提高资源利用率，避免资源浪费，同时也进一步增加资源群体参与的积极性。用户画像技术是构建资源群体行为、偏好、能力特征模型的友好工具，结合已有的任务模型和资源模型，在任务数据、资源数据中进行关联挖掘和数据匹配，形成面向用户模型的资源池和面向设计资源模型的任务池，结合推送对象间关联关系，完成有目的地推送。
（3）众包设计过程管控理论
设计资源群体的自主性和适应性造就了众包设计过程的动态性和不确定性，设计过程面临难以有效开展和优化收敛等挑战。为了提高众包设计任务执行过程的稳定性，可分3个步骤完成，首先进行众包设计多主体在线交互建模，其次进行设计任务多活动在线分包规划，最后进行设计成果多阶段在线融合管控。
1）众包设计多主体在线交互建模。众包设计多主体在线交互关联关系不易描述，尤其是资源群体隐性设计知识难以结构化表达，通过建立面向知识深度共享的设计过程多主体在线交互模型，可以实现众包设计知识的推荐与共享。同时，根据众包设计过程动态性、分布性、层次性等特点，从组织层、任务层、执行层3个维度对众包设计过程进行分层建模，为后续设计过程分包与管控奠定基础。
2）设计任务多活动在线分包规划。众包设计任务模块粒度越小越有利于任务的执行与交付，通过用户需求物元表征与筛选，提取影响用户满意度的产品性能质量特性需求，作为产品设计模块化初步分解方案。结合初步分解方案提取技能需求特征，同时在资源池中提取设计资源技能特征，对两类特征进行拟合匹配以及分解适应性评价，优化调整粒度大小，形成产品众包协同设计任务多活动分解方案，以此构建任务-资源双边驱动的设计任务多活动分解模型。在设计任务侧考虑任务分解方案的复杂性、耦合性、关联性、协同性等多维属性，在设计资源侧考虑可用设计资源解空间的能力属性特征。为了感知和评价设计状态，采集资源群体设计过程演化数据，从设计认知行为演化、设计草图转换行为、设计过程迭代行为3个维度评判参与者设计过程的质量。
3）设计成果多阶段在线融合管控。设计成果多阶段在线融合管控可以从成果交付里程碑分解、设计成果综合评价、成果交付综合评价3个步骤进行。对众包任务进行多级分包、分阶段交付、交付节点设置，将设计成果建成具有依赖关系的有向图，以成果间依赖关系、时间粒度等为依据，寻找所有可执行拓扑顺序，按照里程碑数量约束将其聚合成若干里程碑。在多层分包模式下，构建支持设计资源行为绩效可量化的交付物多属性综合评价指标体系，形成对成果的最终评价。应用动态契约数学模型，以时间或者金钱为输入，通过货币化系数将时间转化为金钱，以委托代理模型的一阶条件为边界条件，以主动资源收益为输出，对交付支付进行融合管控。最后，对设计成果进行评价和计算，并及时更新资源画像，完成众包设计任务的闭环跟踪与管理。
针对众包设计发展的4个挑战，依据前文提出的众包设计理论总体架构，在作者团队前期有关众包设计关键技术和使能工具研究工作的基础上，本节进一步提出众包设计关键技术体系，如图2-20所示。
图2-20 众包设计关键技术体系
众包设计关键技术体系围绕众包设计理论总体架构展开，涉及群智创新设计过程理论、众包设计动态需求分析理论、众包设计资源自组织理论、众包设计动态过程管控理论等理论架构所用到的理论和技术方法。群智创新设计过程理论包括产品设计过程分解理论及技术、众包设计任务系统结构化建模理论及技术、众包设计资源协作演化相关理论、超网络模型构建理论与相关技术、众包设计生态网络系统建模及效能评价相关理论与技术；众包设计动态需求分析理论包括产品动态多域需求图谱表征与评价理论及相关技术、产品动态多域需求图谱构建与优化相关理论及技术、非完备用户需求精确表征、补偿与智能挖掘相关理论及技术、多粒度用户需求跨域转换与映射理论及相关技术；众包设计资源自组织理论包括设计资源统一画像构建与动态感知理论及相关技术、设计资源关联挖掘与自组织理论及相关技术、“任务-资源”耦合匹配与评价修正相关理论及技术、个性化设计资源智能推送与共享相关理论及技术；众包设计动态过程管控理论包括众包设计多主体在线交互建模理论及相关技术、设计任务多活动在线分包规划理论及相关技术、设计成果多阶段在线融合管控理论及相关技术。上述基础理论及技术方法共同支撑和保证众包设计理论体系的可实践性。