面向大批量定制的客戶需求分析技術(shù)論文

時間：2024-06-28 15:37:11 論文范文我要投稿

　論文關(guān)鍵詞：大批量定制，需求分析，產(chǎn)品基因工程，產(chǎn)品逆向工程

面向大批量定制的客戶需求分析技術(shù)論文

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　　論文摘要：介紹了當(dāng)前大批量定制的特點與發(fā)展方向?qū)嵤┎呗院诵募夹g(shù)，分析了在技術(shù)驅(qū)動的大批量定制生產(chǎn)模式的環(huán)境下，結(jié)合產(chǎn)品基因工程與產(chǎn)品逆向工程，進(jìn)行開發(fā)客戶需求獲取與分析技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容，并提出解決方案，建立了有效的產(chǎn)品族模型，并開發(fā)了一個系統(tǒng)原形，為以后的研究工作打下了一個良好的基礎(chǔ)。

在目前眾多針對大批量定制生產(chǎn)模式(MC)的研究中，絕大多數(shù)的研究均局限于客戶驅(qū)動的MC模式(一言需求驅(qū)動)，例如在針對產(chǎn)品配置模型的研究中，認(rèn)為“大批量定制是客戶驅(qū)動的、以滿足客戶需求為定制條件的生產(chǎn)模式，客戶要求是MC中產(chǎn)品配置設(shè)計的最初來源”。這些的研究過于強調(diào)客戶的重要性，將客戶需求滲透人產(chǎn)品生命周期的各個階段中，甚至提出客戶參與設(shè)計的概念。而筆者認(rèn)為，客戶驅(qū)動的MC模式僅僅是一種較為低級的，過渡性質(zhì)的MC;其更高級的階段，則是以先進(jìn)技術(shù)為驅(qū)動力的，可稱之為技術(shù)驅(qū)動型的大批量定制汀echnology driven Mass Customization )。目前TDMC已經(jīng)出現(xiàn)了成功的例子，例如戴爾公司與摩托羅拉公司。從客戶的角度看來，要生成滿足需求的產(chǎn)品是如此容易，以至于只需在其定制網(wǎng)站上進(jìn)行簡單的選取即可生成令人滿意的產(chǎn)品，并且在選取完成之后馬上可以下達(dá)訂單。究其內(nèi)在原因，則是在先進(jìn)技術(shù)的支持和驅(qū)動下形成其完善的產(chǎn)品族。因此，技術(shù)驅(qū)動模式將是大批量定制的發(fā)展方向。但是客戶需求是產(chǎn)品存在的先決條件，在任何MC模式中都占據(jù)著極其重要的地位，沒有需求就沒有產(chǎn)品，本文將探討客戶需求在丁DMC的模式下，尤其是在產(chǎn)品的概念設(shè)計中，起到了怎樣的作用。首先介紹需求分析技術(shù)所在的理論框架:產(chǎn)品基因工程。其次在產(chǎn)品基因工程平臺上，介紹了對于需求分析極其重要的相關(guān)理論:產(chǎn)品逆向工程。然后在這個環(huán)境中建立需求模型和技術(shù)體系并加以分析，最后介紹一個系統(tǒng)原形。

　　1產(chǎn)品基因工程與產(chǎn)品逆向工程

　　1.1產(chǎn)品基因工程(Product Genetic Engineering)

近幾十年在機械產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域中，產(chǎn)生了大量的設(shè)計理論與設(shè)計方法，如公理化設(shè)計JRIZ設(shè)計理論等，并支持設(shè)計者進(jìn)行研究和實踐。然而，仍然缺乏有效的設(shè)計理論和可操作方法以支持真正自頂向下的、自動化產(chǎn)品設(shè)計。在經(jīng)過進(jìn)化設(shè)計和變參設(shè)計、基因算法和基因編程、產(chǎn)品信息基因的各發(fā)展階段之后，基于產(chǎn)品快速增長和新物種產(chǎn)生的機制，產(chǎn)品基因工程(Product Genetic Engineering)的概念應(yīng)運而生，并且相對于有機的產(chǎn)品/人工設(shè)計，引人了細(xì)胞分裂生長的機制。

　　1,1,1產(chǎn)品基因

產(chǎn)品基因的概念是仿照生物體而提出的，與生物基因類比，產(chǎn)品基因是產(chǎn)品的構(gòu)成藍(lán)圖，是決定產(chǎn)品功能與結(jié)構(gòu)的最小功能單元。并且具有與生物基因類似的性質(zhì):遺傳性、自組織性和自適應(yīng)性。產(chǎn)品基因有三種:功能基因((Function Genes, FGs)、控制基因(Control Genes, CGs)和結(jié)構(gòu)基因(Structural Genes, SGs)。產(chǎn)品基因為產(chǎn)品全部信息的集成，貫穿于產(chǎn)品的整個生命周期之中，在產(chǎn)品的需求、設(shè)計、制造、裝配和使用、維護(hù)、直至報廢的整個生命周期中的不同階段表現(xiàn)為不同的信息。詳細(xì)分類包括需求基因、設(shè)計基因、制造基因、裝配基因、商品基因、使用及維護(hù)基因和回收基因等等�？傊�，產(chǎn)品基因是一個完備的信息系統(tǒng)，不僅包括產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、制造、銷售等產(chǎn)品生命周期各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，還包含對產(chǎn)品生長各階段進(jìn)行控制的信息(全自動或半自動)，兩部分共同來完成產(chǎn)品的生長過程。

　　1.1.2產(chǎn)品全生命周期基因工程系統(tǒng)框架

生物基因工程能夠?qū)⒒驈纳矬w內(nèi)提取出來，在體外進(jìn)行改造，再將重組基因?qū)说绞荏w細(xì)胞中，以進(jìn)行表達(dá)。生物系統(tǒng)的生長、進(jìn)化與產(chǎn)品設(shè)計存在著相似性，將生物的有關(guān)遺傳規(guī)律與產(chǎn)品設(shè)計理論有機地聯(lián)系起來，對于機械產(chǎn)品來說，可以借鑒生物基因工程原理，提取產(chǎn)品的基因，并加以改造，重組出新的產(chǎn)品基因，并使其自動生長，生成新的機械產(chǎn)品，用于支持產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。產(chǎn)品基因工程就是基因工程在機械領(lǐng)域的應(yīng)用，它是提取現(xiàn)有產(chǎn)品基因、建立產(chǎn)品基因庫、根據(jù)用戶需求按照一定的法則進(jìn)行基因重組、重組基因評價、在特定環(huán)境下進(jìn)行基因表達(dá)和最終對新生成產(chǎn)品評價的過程，主要用于設(shè)計新產(chǎn)品以支持產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計。圖1為產(chǎn)品全生命周期基因工程系統(tǒng)框架。
　1.1.3產(chǎn)品基因工程與大批量定制

根據(jù)客戶需求對企業(yè)生產(chǎn)活動影響程度的不同，即客戶訂單分離點在企業(yè)生產(chǎn)過程中位置的不同，可以將不同的大批量定制的生產(chǎn)方式方式分成按訂單銷售(Sale to order, STO)、按訂單裝配(Assemble to order, ATO)、按訂單制造(Make to order, MTO)、按訂單設(shè)計(Engineer to order, ETO)和按訂單研制(Research to order, RTO)五種類型。大批量定制的技術(shù)核心是產(chǎn)品及零部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，而產(chǎn)品基因本身就代表著標(biāo)準(zhǔn)功能表面、標(biāo)準(zhǔn)模式、標(biāo)準(zhǔn)零部件和標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，因此我們可以基于Top-Down的風(fēng)格將產(chǎn)品基因分為五個層次，分別是產(chǎn)品基因、模塊基因、零件基因、模式基因和功能表面基因，利用產(chǎn)品基因工程方法，同樣基于Top-Down的順序?qū)⑺鼈儜?yīng)用于產(chǎn)品的生長型設(shè)計之中，并且分別建立五個層次的基因庫，分別與STO,ATO,MTO,ETO和RTO相對應(yīng)，以支持不同定制深度的產(chǎn)品大規(guī)模定制設(shè)計。由此可知，產(chǎn)品基因工程正是實現(xiàn)大批量定制的良好解決方案。
　1.2產(chǎn)品逆向工程(Product Reverse Engineering)

　　1.2.1產(chǎn)品逆向工程的產(chǎn)生與概念

反求技術(shù)在引進(jìn)國外的先進(jìn)產(chǎn)品、技術(shù)、生產(chǎn)線的消化和吸收中發(fā)揮了積極的作用，但卻無法真正突破技術(shù)壁壘，打破經(jīng)驗的局限性，因為簡單的模仿無法了解到最初的產(chǎn)品設(shè)計思想。

我們把產(chǎn)品逆向工程定義為:在產(chǎn)品基因工程理論指導(dǎo)下根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品及其相關(guān)信息重新構(gòu)造產(chǎn)品基因的創(chuàng)造性工程。其本質(zhì)上就是還原出產(chǎn)品可行的設(shè)計過程，最大程度上吸收原有產(chǎn)品的設(shè)計思想及其關(guān)鍵技術(shù)，從而支持產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計、提高我們自主設(shè)計的能力。

產(chǎn)品逆向工程，將一個成熟產(chǎn)品輸人值系統(tǒng)進(jìn)行分析，分解至功能表面的層面上，然后進(jìn)行重構(gòu)，并在重構(gòu)的過程中對其進(jìn)行優(yōu)化，包括模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，使之在更深層面和更細(xì)粒度上符合大批量定制的生產(chǎn)要求。而在重構(gòu)過程中，優(yōu)化進(jìn)行的依據(jù)則需要客戶需求的獲取分析結(jié)果作為參考。所以，只有準(zhǔn)確把握市場動態(tài)和客戶需求變動的前提下，產(chǎn)品的模塊化才能在正確的方向上進(jìn)行，才能真正使產(chǎn)品具有生命力和競爭力。

　　1.2.2產(chǎn)品逆向工程系統(tǒng)框架

如圖2所示，首先，建立數(shù)字化三維產(chǎn)品庫，包括整機、部件、零件等，對于其他CAD系統(tǒng)則通過S下EP中性文件轉(zhuǎn)化方法集成;然后，建立產(chǎn)品概念結(jié)構(gòu)模型;最后，通過機電產(chǎn)品基因獲取模塊，建立分層次基因庫，包括產(chǎn)品族、整機、部件、零件、模式、功能表面等。其中的關(guān)鍵技術(shù)包括面向產(chǎn)品概念結(jié)構(gòu)的快速三維造型、與現(xiàn)有CAD系統(tǒng)計稱技術(shù)(S下EP文件讀取、翻譯、轉(zhuǎn)化等)、逆向設(shè)計過程重建與產(chǎn)品基因獲取等。

　　1.2.3產(chǎn)品逆向工程與產(chǎn)品基因庫

建立結(jié)構(gòu)合理，標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的產(chǎn)品基因庫，有利于生成具有良好結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品族模型，也是實現(xiàn)技術(shù)驅(qū)動型大批量定制的先決條件。產(chǎn)品逆向工程的結(jié)果，恰恰就是一個數(shù)字化、分層次的產(chǎn)品基因庫，因此，我們可以利用產(chǎn)品逆向工程順利實現(xiàn)技術(shù)驅(qū)動的大批量定制模式。

由以上分析可知:產(chǎn)品基因工程是大批量定制(Mass customization )得以實現(xiàn)的環(huán)境與條件;產(chǎn)品逆向工程，是技術(shù)驅(qū)動(technology-driven)的保證與實現(xiàn)手段。PRE與PGE從兩個方面共同支持下DMC，從而為下DMC的發(fā)展提供了一條可行的道路。

　　2 PGE框架中的用戶需求分析

　　當(dāng)對產(chǎn)品概念模型的分解過程進(jìn)行到完成功能表面的創(chuàng)建階段時，就要依靠設(shè)計要求，選擇合理的功能模式進(jìn)行重構(gòu)，基于產(chǎn)品基囚庫選取相應(yīng)基囚，組合稱為符合客戶需求的產(chǎn)品族模型，所以其中的設(shè)計需求與產(chǎn)品基因庫均需要客戶需求與分析系統(tǒng)的支持和參與才能建立和完成。

在PG E框架中的用戶需求獲取與分析的過程，也即客戶需求基因(Customer Request Genes,CRGs)的獲取、建立和應(yīng)用的過程。產(chǎn)品基因是一個復(fù)雜龐大的信息集成，產(chǎn)品所有特征應(yīng)當(dāng)包含在產(chǎn)品基因系統(tǒng)中，這樣才能在控制基因的影響下，逐步生成產(chǎn)品實體。而需求基因則可以說成是產(chǎn)品基因的“基因”，它是產(chǎn)品生命周期的源頭，因此，類似于客戶需求對于產(chǎn)品概念設(shè)計的重要性來講，需求基因在整個產(chǎn)品生命周期的范圍內(nèi)，同樣起著至關(guān)重要的決定性作用與影響。

　　2.1需求基因模型

　　2.1.1需求基因的定義與獲取

產(chǎn)品生命周期最初是從市場對產(chǎn)品功能的需求開始的，通過對需求功能的整理、分析，得到對需求功能系統(tǒng)的認(rèn)識，全面獲得產(chǎn)品的功能要求，即客戶對產(chǎn)品的需求，并按其重要性的程度制定出度量指標(biāo)。我們把這些帶權(quán)重的產(chǎn)品功能要求的信息集合，稱為需求基因。

客戶需求有多種來源:包括銷售數(shù)據(jù)、問卷調(diào)查、網(wǎng)上信息的搜集、訪問信息、用戶反饋、市場調(diào)研，還包括競爭對手信息獲取以及對新生科研成果等多方面的來源，每一種來源均有可能成為創(chuàng)新產(chǎn)品產(chǎn)生和發(fā)展的原動力。

客戶需求獲取技術(shù):由于客戶需求的模糊性、不確定性和不完整性等等特點，目前國內(nèi)外學(xué)者對于客戶需求的獲取技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。其中包括利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基于Web源的客戶需求獲取技術(shù)、基于數(shù)據(jù)挖掘的需求獲取分析技術(shù)、基于Web的客戶交流平臺等許多技術(shù)。我們可以在PGE框架中應(yīng)用這些優(yōu)秀有效的思想方法與技術(shù)來實現(xiàn)客戶需求的獲取。

　　2.1.2需求基因的表達(dá)與應(yīng)用

　　需求基因可表達(dá)為如下函數(shù):

　　其中，Ψk(x)為第k階基函數(shù)，ωk為相應(yīng)權(quán)重，Ι為函數(shù)集的空間。

需求基因(CRGs)與功能基因(Functional Genes , FGs)功能基因來源于功能需求，是市場需求的功能基元。FGs對應(yīng)于各種類型的功能表面，經(jīng)“轉(zhuǎn)錄”成為產(chǎn)品功能原型。通常地，我們通過對市場需求的分析整理，分解重構(gòu)出一個個需求子功能，需求子功能對應(yīng)著FGs,FGs可轉(zhuǎn)錄為具體功能表面，需求總功能對應(yīng)著功能表面間的聯(lián)系，它們相互作用，形成產(chǎn)品原型。由此我們可以看出，產(chǎn)品的功能基因來源于用戶的需求功能，是以產(chǎn)品原型為載體，從產(chǎn)品原型中抽象、提取出的本質(zhì)含義，雖然抽象但極具概括性。因此，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計產(chǎn)品的執(zhí)行功能元件，使得各個元件隨意組合，形成功能相同而形態(tài)各異的實際產(chǎn)品，因此功能基因可“轉(zhuǎn)錄”為單位作用面及其組合關(guān)系。

可以類比目前客戶需求到產(chǎn)品工程特性的映射研究現(xiàn)狀:客戶需求到產(chǎn)品工程特性的映射普遍采用QFD分析法，HoQ質(zhì)量屋和層次分析法得到。由產(chǎn)品工程特性到產(chǎn)品的零部件以及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)之間的映射，并未得到良好的解決方案，逆向工程在對這個問題的探求土取得了一定成果。分解重構(gòu)理論在深人研究產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了“功能表面”的概念，將產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，進(jìn)行綜合考慮，是一種創(chuàng)新性的理論，對于開發(fā)新產(chǎn)品具有深遠(yuǎn)的意義�？蛻粜枨蟮姆治黾夹g(shù)就是建立在分解重構(gòu)理論和生長型設(shè)計理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)研究的。

　　2.2產(chǎn)品基因工程框架中的產(chǎn)品族模型及應(yīng)用

　　2.2.1產(chǎn)品族模型

我們建立了獨具特色的設(shè)計自動化系統(tǒng)原型DARFAD系統(tǒng)。DARFAD系統(tǒng)提供了產(chǎn)品設(shè)計從無到有、零件從少到多、表面從初級到高級、結(jié)構(gòu)從簡單到復(fù)雜的進(jìn)化模式及相應(yīng)的設(shè)計工具。在一定轉(zhuǎn)換機制的作用下，產(chǎn)品族模型將經(jīng)歷由需求分析而產(chǎn)生的功能模型、概念結(jié)構(gòu)模型和實體模型的各個階段，最終生成產(chǎn)品實體族及實體產(chǎn)品，同時可對產(chǎn)品族模型進(jìn)行相應(yīng)的運動學(xué)動力學(xué)分析和可制造性分析，如圖3所示。

　　2.2.2關(guān)于產(chǎn)品基因與“環(huán)境”的討論

產(chǎn)品族模型源于產(chǎn)品基因，由基因組成的產(chǎn)品族模型本身就是可定制化的，提供了廣泛的可選擇的參數(shù)，可稱之為“環(huán)境”，也可映射到真正產(chǎn)品生長的環(huán)境所具有的特征，在這些特征的影響之下，產(chǎn)品基因得以生長為不同的，符合用戶要求的產(chǎn)品實體，反過來講，缺乏了具備了各種特征的“環(huán)境”，產(chǎn)品基因?qū)o法生長。

環(huán)境特征分析，環(huán)境特征為外在的決定條件，不僅決定了產(chǎn)品基因?qū)⑸L為具體哪一種產(chǎn)品，更能決定產(chǎn)品基因能否能夠成功地成長為產(chǎn)品實體，因此可以得出如下結(jié)論:環(huán)境特征通過產(chǎn)品基因映射到產(chǎn)品實體的功能特征公式:

其中F1為客戶需求映射函數(shù)，F(xiàn)2為環(huán)境特征映射函數(shù)，PF為生成的產(chǎn)品族模型。

分析公式應(yīng)達(dá)到的三個目標(biāo):①環(huán)境特征的有效提取、資源的充分利用;②映射過程中有效降低成本和節(jié)省時間;③質(zhì)量、性能優(yōu)良的產(chǎn)品實體。

　　圖4為產(chǎn)品基因生長為產(chǎn)品實體的流程:

　　3基于Web的用戶需求獲取與分析系統(tǒng)

基于前面的綜合分析，給出一套在產(chǎn)品基因工程平臺上基于Web的用戶需求獲取與分析系統(tǒng)框架。圖5為產(chǎn)品基因工程平臺的框架示意。

在具體實現(xiàn)方面，我們可以借用面向?qū)ο蟮乃枷�，將產(chǎn)品基因中標(biāo)準(zhǔn)化的單元固定存儲在數(shù)據(jù)庫中，而轉(zhuǎn)化為方程則成為面向?qū)ο笏枷胫械念惓蓡T函數(shù)，通過借助這種強大的輔助工具將實現(xiàn)過程的封裝，對于操作者而言，客戶對于產(chǎn)品的需求即可分解為針對系統(tǒng)的特定參數(shù)的值，而系統(tǒng)的輸出結(jié)果正式此定制產(chǎn)品的基因。系統(tǒng)分為幾大模塊:

(1)客戶需求獲取模塊

功能:將多種渠道獲取的客戶信息，轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的數(shù)據(jù)形式，并進(jìn)行存儲。

(2)客戶需求分析模塊

功能:對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對照現(xiàn)有的零件庫，提出改進(jìn)意見，交與設(shè)計人員或其他模塊來完成。

(3)系統(tǒng)基礎(chǔ)模塊

功能:負(fù)責(zé)提取產(chǎn)品零件庫的信息，為其他模塊提供運行基礎(chǔ)，例如界面控制、權(quán)限/角色控制、功能分配及數(shù)據(jù)維護(hù)等等。

由于產(chǎn)品開發(fā)的靈活性要保證，這就要求了更加靈活的開發(fā)系統(tǒng)和分析系統(tǒng)。所以，系統(tǒng)開發(fā)有統(tǒng)一的接口，但是具有實現(xiàn)形式，可以進(jìn)行系統(tǒng)的擴展。例如客戶需求獲取接口，多樣化的形式經(jīng)過接口形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，存儲在數(shù)據(jù)庫中。
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　　1產(chǎn)品基因工程與產(chǎn)品逆向工程

　　1.1產(chǎn)品基因工程(Product Genetic Engineering)

　　1,1,1產(chǎn)品基因

　　1.1.2產(chǎn)品全生命周期基因工程系統(tǒng)框架

　　1.2.1產(chǎn)品逆向工程的產(chǎn)生與概念

　　1.2.2產(chǎn)品逆向工程系統(tǒng)框架

　　1.2.3產(chǎn)品逆向工程與產(chǎn)品基因庫

　　2 PGE框架中的用戶需求分析

　　2.1需求基因模型

　　2.1.1需求基因的定義與獲取

　　2.1.2需求基因的表達(dá)與應(yīng)用

　　需求基因可表達(dá)為如下函數(shù):