面向大批量定制的客戶(hù)需求分析技術(shù)論文
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
相關(guān)論文查閱：大學(xué)生論文、工商財務(wù)論文、經(jīng)濟論文、教育論文
論文摘要：介紹了當前大批量定制的特點(diǎn)與發(fā)展方向實(shí)施策略核心技術(shù)，分析了在技術(shù)驅動(dòng)的大批量定制生產(chǎn)模式的環(huán)境下，結合產(chǎn)品基因工程與產(chǎn)品逆向工程，進(jìn)行開(kāi)發(fā)客戶(hù)需求獲取與分析技術(shù)的關(guān)鍵內容，并提出解決方案，建立了有效的產(chǎn)品族模型，并開(kāi)發(fā)了一個(gè)系統原形，為以后的研究工作打下了一個(gè)良好的基礎。
在目前眾多針對大批量定制生產(chǎn)模式(MC)的研究中，絕大多數的研究均局限于客戶(hù)驅動(dòng)的MC模式(一言需求驅動(dòng))，例如在針對產(chǎn)品配置模型的研究中，認為“大批量定制是客戶(hù)驅動(dòng)的、以滿(mǎn)足客戶(hù)需求為定制條件的生產(chǎn)模式，客戶(hù)要求是MC中產(chǎn)品配置設計的最初來(lái)源”。這些的研究過(guò)于強調客戶(hù)的重要性，將客戶(hù)需求滲透人產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段中，甚至提出客戶(hù)參與設計的概念。而筆者認為，客戶(hù)驅動(dòng)的MC模式僅僅是一種較為低級的，過(guò)渡性質(zhì)的MC;其更高級的階段，則是以先進(jìn)技術(shù)為驅動(dòng)力的，可稱(chēng)之為技術(shù)驅動(dòng)型的大批量定制汀echnology driven Mass Customization )。目前TDMC已經(jīng)出現了成功的例子，例如戴爾公司與摩托羅拉公司。從客戶(hù)的角度看來(lái)，要生成滿(mǎn)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(jiǎn)單的選取即可生成令人滿(mǎn)意的產(chǎn)品，并且在選取完成之后馬上可以下達訂單。究其內在原因，則是在先進(jìn)技術(shù)的支持和驅動(dòng)下形成其完善的產(chǎn)品族。因此，技術(shù)驅動(dòng)模式將是大批量定制的發(fā)展方向。但是客戶(hù)需求是產(chǎn)品存在的先決條件，在任何MC模式中都占據著(zhù)極其重要的地位，沒(méi)有需求就沒(méi)有產(chǎn)品，本文將探討客戶(hù)需求在丁DMC的模式下，尤其是在產(chǎn)品的概念設計中，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(gè)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(gè)系統原形。
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)品設計領(lǐng)域中，產(chǎn)生了大量的設計理論與設計方法，如公理化設計JRIZ設計理論等，并支持設計者進(jìn)行研究和實(shí)踐。然而，仍然缺乏有效的設計理論和可操作方法以支持真正自頂向下的、自動(dòng)化產(chǎn)品設計。在經(jīng)過(guò)進(jìn)化設計和變參設計、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(cháng)和新物種產(chǎn)生的機制，產(chǎn)品基因工程(Product Genetic Engineering)的概念應運而生，并且相對于有機的產(chǎn)品/人工設計，引人了細胞分裂生長(cháng)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(lèi)比，產(chǎn)品基因是產(chǎn)品的構成藍圖，是決定產(chǎn)品功能與結構的最小功能單元。并且具有與生物基因類(lèi)似的性質(zhì):遺傳性、自組織性和自適應性。產(chǎn)品基因有三種:功能基因((Function Genes, FGs)、控制基因(Control Genes, CGs)和結構基因(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(gè)生命周期之中，在產(chǎn)品的需求、設計、制造、裝配和使用、維護、直至報廢的整個(gè)生命周期中的不同階段表現為不同的信息。詳細分類(lèi)包括需求基因、設計基因、制造基因、裝配基因、商品基因、使用及維護基因和回收基因等等�？傊�，產(chǎn)品基因是一個(gè)完備的信息系統，不僅包括產(chǎn)品的結構、功能、制造、銷(xiāo)售等產(chǎn)品生命周期各階段的相關(guān)數據，還包含對產(chǎn)品生長(cháng)各階段進(jìn)行控制的信息(全自動(dòng)或半自動(dòng))，兩部分共同來(lái)完成產(chǎn)品的生長(cháng)過(guò)程。
1.1.2產(chǎn)品全生命周期基因工程系統框架
生物基因工程能夠將基因從生物體內提取出來(lái)，在體外進(jìn)行改造，再將重組基因導人到受體細胞中，以進(jìn)行表達。生物系統的生長(cháng)、進(jìn)化與產(chǎn)品設計存在著(zhù)相似性，將生物的有關(guān)遺傳規律與產(chǎn)品設計理論有機地聯(lián)系起來(lái)，對于機械產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，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(dòng)生長(cháng)，生成新的機械產(chǎn)品，用于支持產(chǎn)品的創(chuàng )新設計。產(chǎn)品基因工程就是基因工程在機械領(lǐng)域的應用，它是提取現有產(chǎn)品基因、建立產(chǎn)品基因庫、根據用戶(hù)需求按照一定的法則進(jìn)行基因重組、重組基因評價(jià)、在特定環(huán)境下進(jìn)行基因表達和最終對新生成產(chǎn)品評價(jià)的過(guò)程，主要用于設計新產(chǎn)品以支持產(chǎn)品的創(chuàng )新設計。圖1為產(chǎn)品全生命周期基因工程系統框架。
1.1.3產(chǎn)品基因工程與大批量定制
根據客戶(hù)需求對企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)影響程度的不同，即客戶(hù)訂單分離點(diǎn)在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(xiāo)售(Sale to order, STO)、按訂單裝配(Assemble to order, ATO)、按訂單制造(Make to order, MTO)、按訂單設計(Engineer to order, ETO)和按訂單研制(Research to order, RTO)五種類(lèi)型。大批量定制的技術(shù)核心是產(chǎn)品及零部件的標準化和模塊化，而產(chǎn)品基因本身就代表著(zhù)標準功能表面、標準模式、標準零部件和標準產(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(gè)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的順序將它們應用于產(chǎn)品的生長(cháng)型設計之中，并且分別建立五個(gè)層次的基因庫，分別與STO,ATO,MTO,ETO和RTO相對應，以支持不同定制深度的產(chǎn)品大規模定制設計。由此可知，產(chǎn)品基因工程正是實(shí)現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(xiàn)的消化和吸收中發(fā)揮了積極的作用，但卻無(wú)法真正突破技術(shù)壁壘，打破經(jīng)驗的局限性，因為簡(jiǎn)單的模仿無(wú)法了解到最初的產(chǎn)品設計思想。
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下根據現有產(chǎn)品及其相關(guān)信息重新構造產(chǎn)品基因的創(chuàng )造性工程。其本質(zhì)上就是還原出產(chǎn)品可行的設計過(guò)程，最大程度上吸收原有產(chǎn)品的設計思想及其關(guān)鍵技術(shù)，從而支持產(chǎn)品的創(chuàng )新設計、提高我們自主設計的能力。
產(chǎn)品逆向工程，將一個(gè)成熟產(chǎn)品輸人值系統進(jìn)行分析，分解至功能表面的層面上，然后進(jìn)行重構，并在重構的過(guò)程中對其進(jìn)行優(yōu)化，包括模塊化和標準化，使之在更深層面和更細粒度上符合大批量定制的生產(chǎn)要求。而在重構過(guò)程中，優(yōu)化進(jìn)行的依據則需要客戶(hù)需求的獲取分析結果作為參考。所以，只有準確把握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和客戶(hù)需求變動(dòng)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)品逆向工程系統框架
如圖2所示，首先，建立數字化三維產(chǎn)品庫，包括整機、部件、零件等，對于其他CAD系統則通過(guò)S下EP中性文件轉化方法集成;然后，建立產(chǎn)品概念結構模型;最后，通過(guò)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)品概念結構的快速三維造型、與現有CAD系統計稱(chēng)技術(shù)(S下EP文件讀取、翻譯、轉化等)、逆向設計過(guò)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
建立結構合理，標準化和模塊化的產(chǎn)品基因庫，有利于生成具有良好結構的產(chǎn)品族模型，也是實(shí)現技術(shù)驅動(dòng)型大批量定制的先決條件。產(chǎn)品逆向工程的結果，恰恰就是一個(gè)數字化、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(shí)現技術(shù)驅動(dòng)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(shí)現的環(huán)境與條件;產(chǎn)品逆向工程，是技術(shù)驅動(dòng)(technology-driven)的保證與實(shí)現手段。PRE與PGE從兩個(gè)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(hù)需求分析
當對產(chǎn)品概念模型的分解過(guò)程進(jìn)行到完成功能表面的創(chuàng )建階段時(shí)，就要依靠設計要求，選擇合理的功能模式進(jìn)行重構，基于產(chǎn)品基囚庫選取相應基囚，組合稱(chēng)為符合客戶(hù)需求的產(chǎn)品族模型，所以其中的設計需求與產(chǎn)品基因庫均需要客戶(hù)需求與分析系統的支持和參與才能建立和完成。
在PG E框架中的用戶(hù)需求獲取與分析的過(guò)程，也即客戶(hù)需求基因(Customer Request Genes,CRGs)的獲取、建立和應用的過(guò)程。產(chǎn)品基因是一個(gè)復雜龐大的信息集成，產(chǎn)品所有特征應當包含在產(chǎn)品基因系統中，這樣才能在控制基因的影響下，逐步生成產(chǎn)品實(shí)體。而需求基因則可以說(shuō)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(lèi)似于客戶(hù)需求對于產(chǎn)品概念設計的重要性來(lái)講，需求基因在整個(gè)產(chǎn)品生命周期的范圍內，同樣起著(zhù)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(chǎng)對產(chǎn)品功能的需求開(kāi)始的，通過(guò)對需求功能的整理、分析，得到對需求功能系統的認識，全面獲得產(chǎn)品的功能要求，即客戶(hù)對產(chǎn)品的需求，并按其重要性的程度制定出度量指標。我們把這些帶權重的產(chǎn)品功能要求的信息集合，稱(chēng)為需求基因。
客戶(hù)需求有多種來(lái)源:包括銷(xiāo)售數據、問(wèn)卷調查、網(wǎng)上信息的搜集、訪(fǎng)問(wèn)信息、用戶(hù)反饋、市場(chǎng)調研，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(lái)源，每一種來(lái)源均有可能成為創(chuàng )新產(chǎn)品產(chǎn)生和發(fā)展的原動(dòng)力。
客戶(hù)需求獲取技術(shù):由于客戶(hù)需求的模糊性、不確定性和不完整性等等特點(diǎn)，目前國內外學(xué)者對于客戶(hù)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(hù)需求獲取技術(shù)、基于數據挖掘的需求獲取分析技術(shù)、基于Web的客戶(hù)交流平臺等許多技術(shù)。我們可以在PGE框架中應用這些優(yōu)秀有效的思想方法與技術(shù)來(lái)實(shí)現客戶(hù)需求的獲取。
2.1.2需求基因的表達與應用
需求基因可表達為如下函數:
其中，Ψk(x)為第k階基函數，ωk為相應權重，Ι為函數集的空間。
需求基因(CRGs)與功能基因(Functional Genes , FGs)功能基因來(lái)源于功能需求，是市場(chǎng)需求的功能基元。FGs對應于各種類(lèi)型的功能表面，經(jīng)“轉錄”成為產(chǎn)品功能原型。通常地，我們通過(guò)對市場(chǎng)需求的分析整理，分解重構出一個(gè)個(gè)需求子功能，需求子功能對應著(zhù)FGs,FGs可轉錄為具體功能表面，需求總功能對應著(zhù)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(lái)源于用戶(hù)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，在此基礎上，設計產(chǎn)品的執行功能元件，使得各個(gè)元件隨意組合，形成功能相同而形態(tài)各異的實(shí)際產(chǎn)品，因此功能基因可“轉錄”為單位作用面及其組合關(guān)系。
可以類(lèi)比目前客戶(hù)需求到產(chǎn)品工程特性的映射研究現狀:客戶(hù)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)品的結構之間的映射，并未得到良好的解決方案，逆向工程在對這個(gè)問(wèn)題的探求土取得了一定成果。分解重構理論在深人研究產(chǎn)品結構的基礎上，提出了“功能表面”的概念，將產(chǎn)品的功能和結構結合在一起，進(jìn)行綜合考慮，是一種創(chuàng )新性的理論，對于開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品具有深遠的意義�？蛻�(hù)需求的分析技術(shù)就是建立在分解重構理論和生長(cháng)型設計理論的基礎上進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究的。
2.2產(chǎn)品基因工程框架中的產(chǎn)品族模型及應用
2.2.1產(chǎn)品族模型
我們建立了獨具特色的設計自動(dòng)化系統原型DARFAD系統。DARFAD系統提供了產(chǎn)品設計從無(wú)到有、零件從少到多、表面從初級到高級、結構從簡(jiǎn)單到復雜的進(jìn)化模式及相應的設計工具。在一定轉換機制的作用下，產(chǎn)品族模型將經(jīng)歷由需求分析而產(chǎn)生的功能模型、概念結構模型和實(shí)體模型的各個(gè)階段，最終生成產(chǎn)品實(shí)體族及實(shí)體產(chǎn)品，同時(shí)可對產(chǎn)品族模型進(jìn)行相應的運動(dòng)學(xué)動(dòng)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，可稱(chēng)之為“環(huán)境”，也可映射到真正產(chǎn)品生長(cháng)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(cháng)為不同的，符合用戶(hù)要求的產(chǎn)品實(shí)體，反過(guò)來(lái)講，缺乏了具備了各種特征的“環(huán)境”，產(chǎn)品基因將無(wú)法生長(cháng)。
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)品基因將生長(cháng)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(cháng)為產(chǎn)品實(shí)體，因此可以得出如下結論:環(huán)境特征通過(guò)產(chǎn)品基因映射到產(chǎn)品實(shí)體的功能特征公式:
其中F1為客戶(hù)需求映射函數，F2為環(huán)境特征映射函數，PF為生成的產(chǎn)品族模型。
分析公式應達到的三個(gè)目標:①環(huán)境特征的有效提取、資源的充分利用;②映射過(guò)程中有效降低成本和節省時(shí)間;③質(zhì)量、性能優(yōu)良的產(chǎn)品實(shí)體。
圖4為產(chǎn)品基因生長(cháng)為產(chǎn)品實(shí)體的流程:
3基于Web的用戶(hù)需求獲取與分析系統
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(hù)需求獲取與分析系統框架。圖5為產(chǎn)品基因工程平臺的框架示意。
在具體實(shí)現方面，我們可以借用面向對象的思想，將產(chǎn)品基因中標準化的單元固定存儲在數據庫中，而轉化為方程則成為面向對象思想中的類(lèi)成員函數，通過(guò)借助這種強大的輔助工具將實(shí)現過(guò)程的封裝，對于操作者而言，客戶(hù)對于產(chǎn)品的需求即可分解為針對系統的特定參數的值，而系統的輸出結果正式此定制產(chǎn)品的基因。系統分為幾大模塊:
(1)客戶(hù)需求獲取模塊
功能:將多種渠道獲取的客戶(hù)信息，轉換為統一的數據形式，并進(jìn)行存儲。
(2)客戶(hù)需求分析模塊
功能:對數據進(jìn)行分析，對照現有的零件庫，提出改進(jìn)意見(jiàn)，交與設計人員或其他模塊來(lái)完成。
(3)系統基礎模塊
功能:負責提取產(chǎn)品零件庫的信息，為其他模塊提供運行基礎，例如界面控制、權限/角色控制、功能分配及數據維護等等。
由于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的靈活性要保證，這就要求了更加靈活的開(kāi)發(fā)系統和分析系統。所以，系統開(kāi)發(fā)有統一的接口，但是具有實(shí)現形式，可以進(jìn)行系統的擴展。例如客戶(hù)需求獲取接口，多樣化的形式經(jīng)過(guò)接口形成統一的數據，存儲在數據庫中。
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
論文摘要：介紹了當前大批量定制的特點(diǎn)與發(fā)展方向實(shí)施策略核心技術(shù)，分析了在技術(shù)驅動(dòng)的大批量定制生產(chǎn)模式的環(huán)境下，結合產(chǎn)品基因工程與產(chǎn)品逆向工程，進(jìn)行開(kāi)發(fā)客戶(hù)需求獲取與分析技術(shù)的關(guān)鍵內容，并提出解決方案，建立了有效的產(chǎn)品族模型，并開(kāi)發(fā)了一個(gè)系統原形，為以后的研究工作打下了一個(gè)良好的基礎。
在目前眾多針對大批量定制生產(chǎn)模式(MC)的研究中，絕大多數的研究均局限于客戶(hù)驅動(dòng)的MC模式(一言需求驅動(dòng))，例如在針對產(chǎn)品配置模型的研究中，認為“大批量定制是客戶(hù)驅動(dòng)的、以滿(mǎn)足客戶(hù)需求為定制條件的生產(chǎn)模式，客戶(hù)要求是MC中產(chǎn)品配置設計的最初來(lái)源”。這些的研究過(guò)于強調客戶(hù)的重要性，將客戶(hù)需求滲透人產(chǎn)品生命周期的各個(gè)階段中，甚至提出客戶(hù)參與設計的概念。而筆者認為，客戶(hù)驅動(dòng)的MC模式僅僅是一種較為低級的，過(guò)渡性質(zhì)的MC;其更高級的階段，則是以先進(jìn)技術(shù)為驅動(dòng)力的，可稱(chēng)之為技術(shù)驅動(dòng)型的大批量定制汀echnology driven Mass Customization )。目前TDMC已經(jīng)出現了成功的例子，例如戴爾公司與摩托羅拉公司。從客戶(hù)的角度看來(lái)，要生成滿(mǎn)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(jiǎn)單的選取即可生成令人滿(mǎn)意的產(chǎn)品，并且在選取完成之后馬上可以下達訂單。究其內在原因，則是在先進(jìn)技術(shù)的支持和驅動(dòng)下形成其完善的產(chǎn)品族。因此，技術(shù)驅動(dòng)模式將是大批量定制的發(fā)展方向。但是客戶(hù)需求是產(chǎn)品存在的先決條件，在任何MC模式中都占據著(zhù)極其重要的地位，沒(méi)有需求就沒(méi)有產(chǎn)品，本文將探討客戶(hù)需求在丁DMC的模式下，尤其是在產(chǎn)品的概念設計中，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(gè)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(gè)系統原形。
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)品設計領(lǐng)域中，產(chǎn)生了大量的設計理論與設計方法，如公理化設計JRIZ設計理論等，并支持設計者進(jìn)行研究和實(shí)踐。然而，仍然缺乏有效的設計理論和可操作方法以支持真正自頂向下的、自動(dòng)化產(chǎn)品設計。在經(jīng)過(guò)進(jìn)化設計和變參設計、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(cháng)和新物種產(chǎn)生的機制，產(chǎn)品基因工程(Product Genetic Engineering)的概念應運而生，并且相對于有機的產(chǎn)品/人工設計，引人了細胞分裂生長(cháng)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(lèi)比，產(chǎn)品基因是產(chǎn)品的構成藍圖，是決定產(chǎn)品功能與結構的最小功能單元。并且具有與生物基因類(lèi)似的性質(zhì):遺傳性、自組織性和自適應性。產(chǎn)品基因有三種:功能基因((Function Genes, FGs)、控制基因(Control Genes, CGs)和結構基因(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(gè)生命周期之中，在產(chǎn)品的需求、設計、制造、裝配和使用、維護、直至報廢的整個(gè)生命周期中的不同階段表現為不同的信息。詳細分類(lèi)包括需求基因、設計基因、制造基因、裝配基因、商品基因、使用及維護基因和回收基因等等�？傊�，產(chǎn)品基因是一個(gè)完備的信息系統，不僅包括產(chǎn)品的結構、功能、制造、銷(xiāo)售等產(chǎn)品生命周期各階段的相關(guān)數據，還包含對產(chǎn)品生長(cháng)各階段進(jìn)行控制的信息(全自動(dòng)或半自動(dòng))，兩部分共同來(lái)完成產(chǎn)品的生長(cháng)過(guò)程。
1.1.2產(chǎn)品全生命周期基因工程系統框架
生物基因工程能夠將基因從生物體內提取出來(lái)，在體外進(jìn)行改造，再將重組基因導人到受體細胞中，以進(jìn)行表達。生物系統的生長(cháng)、進(jìn)化與產(chǎn)品設計存在著(zhù)相似性，將生物的有關(guān)遺傳規律與產(chǎn)品設計理論有機地聯(lián)系起來(lái)，對于機械產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，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(dòng)生長(cháng)，生成新的機械產(chǎn)品，用于支持產(chǎn)品的創(chuàng )新設計。產(chǎn)品基因工程就是基因工程在機械領(lǐng)域的應用，它是提取現有產(chǎn)品基因、建立產(chǎn)品基因庫、根據用戶(hù)需求按照一定的法則進(jìn)行基因重組、重組基因評價(jià)、在特定環(huán)境下進(jìn)行基因表達和最終對新生成產(chǎn)品評價(jià)的過(guò)程，主要用于設計新產(chǎn)品以支持產(chǎn)品的創(chuàng )新設計。圖1為產(chǎn)品全生命周期基因工程系統框架。
1.1.3產(chǎn)品基因工程與大批量定制
根據客戶(hù)需求對企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)影響程度的不同，即客戶(hù)訂單分離點(diǎn)在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(xiāo)售(Sale to order, STO)、按訂單裝配(Assemble to order, ATO)、按訂單制造(Make to order, MTO)、按訂單設計(Engineer to order, ETO)和按訂單研制(Research to order, RTO)五種類(lèi)型。大批量定制的技術(shù)核心是產(chǎn)品及零部件的標準化和模塊化，而產(chǎn)品基因本身就代表著(zhù)標準功能表面、標準模式、標準零部件和標準產(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(gè)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的順序將它們應用于產(chǎn)品的生長(cháng)型設計之中，并且分別建立五個(gè)層次的基因庫，分別與STO,ATO,MTO,ETO和RTO相對應，以支持不同定制深度的產(chǎn)品大規模定制設計。由此可知，產(chǎn)品基因工程正是實(shí)現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(xiàn)的消化和吸收中發(fā)揮了積極的作用，但卻無(wú)法真正突破技術(shù)壁壘，打破經(jīng)驗的局限性，因為簡(jiǎn)單的模仿無(wú)法了解到最初的產(chǎn)品設計思想。
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下根據現有產(chǎn)品及其相關(guān)信息重新構造產(chǎn)品基因的創(chuàng )造性工程。其本質(zhì)上就是還原出產(chǎn)品可行的設計過(guò)程，最大程度上吸收原有產(chǎn)品的設計思想及其關(guān)鍵技術(shù)，從而支持產(chǎn)品的創(chuàng )新設計、提高我們自主設計的能力。
產(chǎn)品逆向工程，將一個(gè)成熟產(chǎn)品輸人值系統進(jìn)行分析，分解至功能表面的層面上，然后進(jìn)行重構，并在重構的過(guò)程中對其進(jìn)行優(yōu)化，包括模塊化和標準化，使之在更深層面和更細粒度上符合大批量定制的生產(chǎn)要求。而在重構過(guò)程中，優(yōu)化進(jìn)行的依據則需要客戶(hù)需求的獲取分析結果作為參考。所以，只有準確把握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和客戶(hù)需求變動(dòng)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)品逆向工程系統框架
如圖2所示，首先，建立數字化三維產(chǎn)品庫，包括整機、部件、零件等，對于其他CAD系統則通過(guò)S下EP中性文件轉化方法集成;然后，建立產(chǎn)品概念結構模型;最后，通過(guò)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)品概念結構的快速三維造型、與現有CAD系統計稱(chēng)技術(shù)(S下EP文件讀取、翻譯、轉化等)、逆向設計過(guò)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
建立結構合理，標準化和模塊化的產(chǎn)品基因庫，有利于生成具有良好結構的產(chǎn)品族模型，也是實(shí)現技術(shù)驅動(dòng)型大批量定制的先決條件。產(chǎn)品逆向工程的結果，恰恰就是一個(gè)數字化、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(shí)現技術(shù)驅動(dòng)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(shí)現的環(huán)境與條件;產(chǎn)品逆向工程，是技術(shù)驅動(dòng)(technology-driven)的保證與實(shí)現手段。PRE與PGE從兩個(gè)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(hù)需求分析
當對產(chǎn)品概念模型的分解過(guò)程進(jìn)行到完成功能表面的創(chuàng )建階段時(shí)，就要依靠設計要求，選擇合理的功能模式進(jìn)行重構，基于產(chǎn)品基囚庫選取相應基囚，組合稱(chēng)為符合客戶(hù)需求的產(chǎn)品族模型，所以其中的設計需求與產(chǎn)品基因庫均需要客戶(hù)需求與分析系統的支持和參與才能建立和完成。
在PG E框架中的用戶(hù)需求獲取與分析的過(guò)程，也即客戶(hù)需求基因(Customer Request Genes,CRGs)的獲取、建立和應用的過(guò)程。產(chǎn)品基因是一個(gè)復雜龐大的信息集成，產(chǎn)品所有特征應當包含在產(chǎn)品基因系統中，這樣才能在控制基因的影響下，逐步生成產(chǎn)品實(shí)體。而需求基因則可以說(shuō)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(lèi)似于客戶(hù)需求對于產(chǎn)品概念設計的重要性來(lái)講，需求基因在整個(gè)產(chǎn)品生命周期的范圍內，同樣起著(zhù)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(chǎng)對產(chǎn)品功能的需求開(kāi)始的，通過(guò)對需求功能的整理、分析，得到對需求功能系統的認識，全面獲得產(chǎn)品的功能要求，即客戶(hù)對產(chǎn)品的需求，并按其重要性的程度制定出度量指標。我們把這些帶權重的產(chǎn)品功能要求的信息集合，稱(chēng)為需求基因。
客戶(hù)需求有多種來(lái)源:包括銷(xiāo)售數據、問(wèn)卷調查、網(wǎng)上信息的搜集、訪(fǎng)問(wèn)信息、用戶(hù)反饋、市場(chǎng)調研，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(lái)源，每一種來(lái)源均有可能成為創(chuàng )新產(chǎn)品產(chǎn)生和發(fā)展的原動(dòng)力。
客戶(hù)需求獲取技術(shù):由于客戶(hù)需求的模糊性、不確定性和不完整性等等特點(diǎn)，目前國內外學(xué)者對于客戶(hù)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(hù)需求獲取技術(shù)、基于數據挖掘的需求獲取分析技術(shù)、基于Web的客戶(hù)交流平臺等許多技術(shù)。我們可以在PGE框架中應用這些優(yōu)秀有效的思想方法與技術(shù)來(lái)實(shí)現客戶(hù)需求的獲取。
2.1.2需求基因的表達與應用
需求基因可表達為如下函數:
其中，Ψk(x)為第k階基函數，ωk為相應權重，Ι為函數集的空間。
需求基因(CRGs)與功能基因(Functional Genes , FGs)功能基因來(lái)源于功能需求，是市場(chǎng)需求的功能基元。FGs對應于各種類(lèi)型的功能表面，經(jīng)“轉錄”成為產(chǎn)品功能原型。通常地，我們通過(guò)對市場(chǎng)需求的分析整理，分解重構出一個(gè)個(gè)需求子功能，需求子功能對應著(zhù)FGs,FGs可轉錄為具體功能表面，需求總功能對應著(zhù)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(lái)源于用戶(hù)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，在此基礎上，設計產(chǎn)品的執行功能元件，使得各個(gè)元件隨意組合，形成功能相同而形態(tài)各異的實(shí)際產(chǎn)品，因此功能基因可“轉錄”為單位作用面及其組合關(guān)系。
可以類(lèi)比目前客戶(hù)需求到產(chǎn)品工程特性的映射研究現狀:客戶(hù)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)品的結構之間的映射，并未得到良好的解決方案，逆向工程在對這個(gè)問(wèn)題的探求土取得了一定成果。分解重構理論在深人研究產(chǎn)品結構的基礎上，提出了“功能表面”的概念，將產(chǎn)品的功能和結構結合在一起，進(jìn)行綜合考慮，是一種創(chuàng )新性的理論，對于開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品具有深遠的意義�？蛻�(hù)需求的分析技術(shù)就是建立在分解重構理論和生長(cháng)型設計理論的基礎上進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究的。
2.2產(chǎn)品基因工程框架中的產(chǎn)品族模型及應用
2.2.1產(chǎn)品族模型
我們建立了獨具特色的設計自動(dòng)化系統原型DARFAD系統。DARFAD系統提供了產(chǎn)品設計從無(wú)到有、零件從少到多、表面從初級到高級、結構從簡(jiǎn)單到復雜的進(jìn)化模式及相應的設計工具。在一定轉換機制的作用下，產(chǎn)品族模型將經(jīng)歷由需求分析而產(chǎn)生的功能模型、概念結構模型和實(shí)體模型的各個(gè)階段，最終生成產(chǎn)品實(shí)體族及實(shí)體產(chǎn)品，同時(shí)可對產(chǎn)品族模型進(jìn)行相應的運動(dòng)學(xué)動(dòng)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，可稱(chēng)之為“環(huán)境”，也可映射到真正產(chǎn)品生長(cháng)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(cháng)為不同的，符合用戶(hù)要求的產(chǎn)品實(shí)體，反過(guò)來(lái)講，缺乏了具備了各種特征的“環(huán)境”，產(chǎn)品基因將無(wú)法生長(cháng)。
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)品基因將生長(cháng)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(cháng)為產(chǎn)品實(shí)體，因此可以得出如下結論:環(huán)境特征通過(guò)產(chǎn)品基因映射到產(chǎn)品實(shí)體的功能特征公式:
其中F1為客戶(hù)需求映射函數，F2為環(huán)境特征映射函數，PF為生成的產(chǎn)品族模型。
分析公式應達到的三個(gè)目標:①環(huán)境特征的有效提取、資源的充分利用;②映射過(guò)程中有效降低成本和節省時(shí)間;③質(zhì)量、性能優(yōu)良的產(chǎn)品實(shí)體。
圖4為產(chǎn)品基因生長(cháng)為產(chǎn)品實(shí)體的流程:
3基于Web的用戶(hù)需求獲取與分析系統
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(hù)需求獲取與分析系統框架。圖5為產(chǎn)品基因工程平臺的框架示意。
在具體實(shí)現方面，我們可以借用面向對象的思想，將產(chǎn)品基因中標準化的單元固定存儲在數據庫中，而轉化為方程則成為面向對象思想中的類(lèi)成員函數，通過(guò)借助這種強大的輔助工具將實(shí)現過(guò)程的封裝，對于操作者而言，客戶(hù)對于產(chǎn)品的需求即可分解為針對系統的特定參數的值，而系統的輸出結果正式此定制產(chǎn)品的基因。系統分為幾大模塊:
(1)客戶(hù)需求獲取模塊
功能:將多種渠道獲取的客戶(hù)信息，轉換為統一的數據形式，并進(jìn)行存儲。
(2)客戶(hù)需求分析模塊
功能:對數據進(jìn)行分析，對照現有的零件庫，提出改進(jìn)意見(jiàn)，交與設計人員或其他模塊來(lái)完成。
(3)系統基礎模塊
功能:負責提取產(chǎn)品零件庫的信息，為其他模塊提供運行基礎，例如界面控制、權限/角色控制、功能分配及數據維護等等。
由于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的靈活性要保證，這就要求了更加靈活的開(kāi)發(fā)系統和分析系統。所以，系統開(kāi)發(fā)有統一的接口，但是具有實(shí)現形式，可以進(jìn)行系統的擴展。例如客戶(hù)需求獲取接口，多樣化的形式經(jīng)過(guò)接口形成統一的數據，存儲在數據庫中。
【面向大批量定制的客戶(hù)需求分析技術(shù)論文】相關(guān)文章：
對道路運輸需求分析論文03-10
面向服務(wù)分析論文參考文獻11-14
試析道路運輸需求分析工學(xué)論文03-09
以客戶(hù)需求為導向的MC營(yíng)銷(xiāo)策略分析12-05
關(guān)于高校教師教育技術(shù)培訓需求分析初探論文11-23
客戶(hù)價(jià)值與企業(yè)營(yíng)銷(xiāo)分析論文02-20
文化創(chuàng )意中電影市場(chǎng)人才需求分析論文11-30
城市社區養老需求及服務(wù)供給狀況分析與完善論文05-07
- 相關(guān)推薦