（机械制造及其自动化专业论文）个性化产品需求管理及快速定制技术研究.pdf

摘要 个性化产品需求管理及快速定制技术研究 摘要 先进制造技术和现代信息网络技术的飞速进步推动了产品个性化定制的快速 发展，仅依靠现有的配置技术己无法提供与客户需求准确一致的个性产品。有效 管理个性化产品需求并设计相应的快速定制技术迫在眉睫，因此本文设计了以客 户为中心的个性化产品定制分层求解方案，研究了基于情境本体的客户需求管理 和基于客户满意度的快速定制技术，并构建了本体驱动的虚拟模型辅助定制系统。 提出了：基于本体的个性化产品定制流程与技术框架，将个性化产品定制流程分 为产品定义过程和产品定制过程，实现个性化产品定制信息的本体建模和知识挖 掘，并通过需求管理和快速定制进行定制方案的求解；设计了以客户为中心的个 性化产品定制分层求解方案，论述了从客户需求获取、产品配置求解到虚拟模型 展示的各部分内容，以及相邻域的定制信息传递和方案求解过程。提出了基于本 体的个性化产品定制模型和本体库建立的方法，实现客户情境信息、客户需求信 息、产品配置与变型设计信息以及虚拟模型之间的相互关联，满足个性化产品定 制对定制信息的要求。 提出了面向个性化定制的客户情境本体，表达完整的客户背景信息，其中包含 了客户的隐性需求，从而扩大了需求信息来源，有效提高了需求获取的准确性和 用户参与的方便性。利用本体作为信息转换和知识映射的媒介，给出了客户情境 本体、客户需求本体具体构成，建立了基于本体的客户情境模型、客户需求模型。 构建了情境需求本体映射元规则，基于改进的a p r i o r i 算法的关联规则挖掘，结合 了本体概念与交易数据，将隐性需求信息加入到事务集中，提升映射规则的完整 性和准确性。通过本体映射获得客户需求，完成客户情境知识向客户需求知识的 转换，实现客户需求的自动获取，提高了需求信息获取、转化和传递的效率。提 出了基于时序分析的个性化需求预测方法，通过建立a r m a 预测模型对客户需求 数量变化趋势进行预测，完善了客户需求预测体系。 根据本体的匹配映射和相似度计算，将客户需求本体映射为产品配置本体模 山东大学博士学位论文 型，获得相似度最大的配置实例作为配置方案。建立了基于k a n o 理论的客户满意 度与产品性能关系函数，体现客户对性能的个性化需求。建立了基于性能满意度 的产品配置优化模型，提出了产品配置与变型设计分界点判断和变型设计零部件 范围确定方法。基于多目标遗传算法，以性能满意度最优为目标，设计了产品配 置与变型设计分界点判断算法，根据不同性能需求类型的阈值范围判断配置和变 型分界点，以性能相似度判断需变型零部件，实现了对客户个性化需求的快速反 应。 建立了包含产品结构信息和产品视觉信息的虚拟模型，与产品实例本体库相关 联，在配置本体模型驱动下，表达定制方案、渲染产品效果和模拟交互操作。提 出了虚拟模型辅助产品定制系统框架与实现技术，将客户需求信息在定制空间、 虚拟空间和真实空间中映射和传递，通过虚拟定制和虚拟表现两个子系统实现方 案的表达和交互定制，并基于q u e s t 3 d 和p r o t s 9 6 实现虚拟模型和本体库的创建和 管理。为某票据打印机的企业建立了功能原型系统，验证了本文以客户为中心的 个性化产品定制分层求解方案的有效性。 关键词个性化定制；需求管理；满意度；时序分析；产品配置 i i a b s t r a c t r e s e a r c ho np e r s o n a l i z e dp r o d u c t sr e q u i r e m e n tm a n a g e m e n t a n d r a p i dc u s t o m i z a t i o nt e c h n i q u e s a b s t r a c t 7 i t ht h er a p i d l yd e v e l o p i n go ft h ea d v a n c e dm a n u f a c t u r i n gt e c h n o l o g ya n dt h e m o d e mi n f o r m a t i o nn e t w o r kt e c h n o l o g y , p r o d u c tc u s t o m i z a t i o nw a sp u s h e df o r w a r di n h i g hs p e e d i ti sh a r dt os u p p l yt h ea c c u r a t e l ya n dc o n s i s t e n t l yp e r s o n a l i z e dp r o d u c tt o c u s t o m e rr e q u i r e m e n tw i t ht h ee x i s t i n gc o n f i g u r a t i o nt e c h n o l o g y i ti sa ne x t r e m e l y u r g e n t t a s ka t p r e s e n tt h a tp e r s o n a l i z e dp r o d u c tr e q u i r e m e n tw a sm a n a g e m e n t e f f i c i e n t l ya n dt h er a p i dc u s t o m i z a t i o nt e c h n o l o g yw a sd e s i g n e di nc o r r e s p o n d i n g h e n c ea h i e r a r c h y s o l u t i o nf o r p e r s o n a l i z e dp r o d u c t w a s d e s i g n e d w i t h c u s t o m e r - c e n t e r e di nt h i sp a p e r c u s t o m e rr e q u i r e m e n tm a n a g e m e n tb a s e do ns c e n a r i o o n t o l o g ya n dr a p i dc u s t o m i z a t i o nt e c h n o l o g yb a s e do nc u s t o m e rs a t i s f a c t i o ni n d e xw a s r e s e a r c h e d ，a n dv i r t u a lm o d e la i d e dc u s t o m i z a t i o ns y s t e md r i v e nb y o n t o l o g yw a s c o n s t r u c t e d p e r s o n a l i z e dp r o d u c tc u s t o m i z a t i o np r o c e s sa n dt e c h n o l o g yf r a m e w o r kb a s e do n o n t o l c g yw a sp r o p o s e d t h ep r o c e s sw a sd i v i d e di n t op r o d u c td e f i n i t i o np r o c e s sa n d p r o d u c tc u s t o m i z a t i o np r o c e s s t h et e c h n o l o g yo fo n t o l o g ym o d e l i n ga n dk n o w l e d g e m i n i n gf o rp e r s o n a l i z e dp r o d u c tc u s t o m i z a t i o ni n f o r m a t i o nw a sr e a l i z e d c u s t o m i z a t i o n s o l u t i o nw a ss o l v e dw i t hr e q u i r e m e n tm a n a g e m e n ta n dr a p i dc u s t o m i z a t i o n ah i e r a r c h y s o l u t i 3 nf o r p e r s o n a l i z e dp r o d u c tw a sd e s i g n e d w i t hc u s t o m e r - c e n t e r e d i tw a s d i s c u , ；s e dt h ec o n t e n t so fc u s t o m e rr e q u i r e m e n t s e l i c i t a t i o n ，p r o d u c tc o n f i g u r a t i o n s o l u t i o na n dv i r t u a lm o d e ld i s p l a y , t h ep r o c e s so fc u s t o m i z a t i o ni n f o r m a t i o nm a p p i n g b e t w e e na d j a c e n td o m a i n sa n dt h e s o l v i n g o fs o l u t i o n p e r s o n a l i z e d p r o d u c t c u s t o m i z a t io nm o d e lb a s e do no n t o l o g ya n do n t o l o g yb a s ec o n s t r u c t i n ga p p r o a c hw a s p r o p o s e d c u s t o m e rs c e n a r i oi n f o r m a t i o n ，c u s t o m e rr e q u i r e m e n ti n f o r m a t i o n ，p r o d u c t c o n f i g u r a t io na n dv a r i a n td e s i g n i n f o r m a t i o na n dv i r t u a lm o d e lw e r ea s s o c i a t e d i i i 山东大学博士学位论文 m u t u a l l y t of u l f i l lt h er e q u i r e m e n to fp e r s o n a l i z e d p r o d u c t c u s t o m i z a t i o nw i t h c u s t o m i z a t i o ni n f o r m a t i o n c u s t o m e rs c e n a r i oo n t o l o g yt o w a r dp e r s o n a l i z a t i o nw a sp r o p o s e dt oe x p r e s st h e c u s t o m e rb a c k g r o u n di n f o r m a t i o n c o m p l e t e l yi n c l u d i n gt h ei m p l i c i tr e q u i r e m e n t t h e r e f o r e ，r e q u i r e m e n ti n f o r m a t i o ns o u r c ew a se x p a n d e d r e q u i r e m e n t se l i c i t a t i o nw a s m o r ea c c u r a t ea n dc u s t o m e rp a r t i c i p a t i o ni sm o r ec o n v e n i e n t w i t ho n t o l o g ya sm e d i a o fi n f o r m a t i o ne x c h a n g i n ga n dk n o w l e d g em a p p i n g ，t h ec o n s t r u c t i o no fc u s t o m e r s c e n a r i o o n t o l o g ya n dc u s t o m e rr e q u i r e m e n to n t o l o g yw a sp r e s e n t e d c u s t o m e r s c e n a r i om o d e la n dc u s t o m e rr e q u i r e m e n tm o d e lw e r ee s t a b l i s h e db a s e do no n t o l o g y t h em e t a r u l e so fs c e n a r i o r e q u i r e m e n to n t o l o g ym a p p i n gw e r ec o n s t r u c t e d b a s e do n i m p r o v e da p r i o r ia l g o r i t h m ，a na p p r o a c ho fa s s o c i a t i o nr u l e sm i n i n gc o m b i n e d o n t o l o g yc o n c e p tw i t ht r a d i n gd a t at oa d di m p l i c i tr e q u i r e m e n ti n f o r m a t i o ni n t ot h e d a t a s e t sw a sp r o p o s e d i ti m p r o v e dt h ei n t e g r i t ya n dt h ea c c u r a t e n e s so ft h em a p p i n g r u l e s w i t ho n t o l o g ym a p p i n gc u s t o m e rr e q u i r e m e n te l i c i t a t i o nt oa c h i e v et h em a p p i n g o fc u s t o m e rs c e n a r i o k n o w l e d g et o c u s t o m e r r e q u i r e m e n tk n o w l e d g e ，c u s t o m e r r e q u i r e m e n ta u t o m a t i ce l i c i t a t i o n ，t h ee f f i c i e n c yo fr e q u i r e m e n ti n f o r m a t i o ne l i c i t a t i o n ， m a p p i n ga n dt r a n s m i t t i n gw a si m p r o v e d p e r s o n a l i z e dr e q u i r e m e n tf o r e c a s t i n gm e t h o d w a sp r o p o s e db a s e do nt i m es e r i e sa n a l y s i s c u s t o m e rr e q u i r e m e n tf o r e c a s t i n gs y s t e m w a s p e r f e c t e db ya r m af o r e c a s t i n gm o d e lf o r e c a s t i n gr e q u i r e m e n tq u a n t i t yc h a n g i n g w i t ho n t o l o g ym a p p i n ga n ds i m i l a r i t yd e g r e ec a l c u l a t i n g ，c u s t o m e rr e q u i r e m e n t o n t o l o g yw a sm a p p e dt op r o d u c tc o n f i g u r a t i o no n t o l o g ym o d e l ，a n dt h em o s ts i m i l a r c o n f i g u r a t i o ni n s t a n c ew a st h ec o n f i g u r a t i o ns o l u t i o n t h er e l a t i o nf u n c t i o no fc u s t o m e r s a t i s f a c t i o ni n d e xa n dp r o d u c tp e r f o r m a n c eb a s e do nk a n ot h e o r yw a sc o n s t r u c t e d ，t o e x p r e s st h ec u s t o m e rp e r s o n a l i z e dp e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t p r o d u c tc o n f i g u r a t i o n o p t i m i s mm o d e lw a sc o n s t r u c t e db a s e do np e r f o r m a n c es a t i s f a c t i o ni n d e x i tw a s p r o p o s e dt h a tt h ej u d g r n e n tm e t h o do fd i v i d i n gp o i n to fp r o d u c tc o n f i g u r a t i o na n d v a r i a n td e s i g n ，a n dt h er a n g eo fv a r i a n td e s i g np a r t s b a s e do nm u l t i - o b j e c t i v eg e n e t i c a l g o r i t h m ，w i t ht h eo p t i m a lo b j e c t i v eo fp e r f o r m a n c es a t i s f a c t i o ni n d e x ，t h ea l g o r i t h m i v a b s t r a c t w a sd e s i g n e c iw h i c hw a st h ej u d g m e n to fd i v i d i n gp o i n to fp r o d u c tc o n f i g u r a t i o na n d v a r i a n t d e s i g n d i v i d i n gp o i n t w a sj u d g e d b y t h et h r e s h o l dv a l u eo fd i f f e r e n t p e r f o r m a n c er e q u i r e m e n t t h er a n g eo fv a r i a n td e s i g np a r t sw a sj u d g e db yp e r f o r m a n c e s i m i l a r i t yd e g r e e i tw a sr e a l i z e dr a p i dr e a c t i o no fc u s t o m e rp e r s o n a l i z e dr e q u i r e m e n t v i r t u a lm o d e lw a sc o n s t r u c t e di n c l u d i n gp r o d u c tc o n s t r u c t i o ni n f o r m a t i o na n d p r o d u c tv i s u a li n f o r m a t i o n w i t hp r o d u c ti n s t a n c eo n t o l o g yb a s e ，i tw a sd r i v e nb y c o n f i g u r a t i o no n t o l o g yt oe x p r e s sc o n f i g u r a t i o ns o l u t i o n ，r e n d e rp r o d u c tv i s u a le f f e c t a n ds i m u l a t ei n t e r a c t i v eo p e r a t i o n v i r t u a lm o d e la i dp r o d u c tc u s t o m i z a t i o ns y s t e m f r a m e w o r ka n di m p l e m e n t a t i o n t e c h n o l o g yw e r ep r o p o s e d c u s t o m e rr e q u i r e m e n t i n f o r m a t i o nw a sm a p p i n ga n dt r a n s f e r r i n gi nc u s t o m i z a t i o ns p a c e ，v i r t u a ls p a c ea n dr e a l s p a c e w i t ht h es u b s y s t e mo fv i r t u a lc u s t o m i z a t i o na n dv i r t u a le x p r e s s i o n ，i tw a s r e a l i z e dt oe x p r e s st h es o l u t i o na n dc u s t o mi n t e r a c t i v e l y b a s e do nq u e s t 3 da n dp r o t 4 9 4 ， v i r t u a lm o d e la n do n t o l o g yb a s ew e r ec r e a t e da n dm a n a g e d t h ef u n c t i o np r o t o t y p e s y s t e r aw a se s t a b l i s h e df o rac o m p a n yo fr e c e i p tp r i n t e r , a n dt h ee f f e c t i v e n e s so ft h e t h e o u o fh i e r a r c h ys o l u t i o nf o rp e r s o n a l i z e dp r o d u c tw a sv e r i f i e d k e yw o r d sp e r s o n a l i z a t i o n ；r e q u i r e m e n tm a n a g e m e n t ；s a t i s f a c t i o ni n d e x ；t i m es e r i e s a n a l y s i s ；p r o d u c tc o n f i g u r a t i o n v c o n t e n t s c o n t e n t s a b s i r a c t ( i nc h i n e s e ) i a b s l r a c t ( i ne n g l i s h ) 1 i l c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 1 1 1 1d e v e l o p m e n ta n de v o l u t i o no fm a n u f a c t u r i n gp a r a d i g m 1 1 1 2d i f f e r e n c ea n dr e l a t i o nb e t w e e nm a s sc u s t o m i z a t i o na n d p e r s o n a l i z a t i o n 4 1 2p e r s o n a l i z e dp r o d u c tc u s t o m i z a t i o nr e v i e w 5 1 2 17 r o d u c tc u s t o m i z a t i o nc a t e g o r i e sa n ds t r a t e g i e s 5 1 2 2r e s e a r c hs t a t u so fp r o d u c tc u s t o m i z a t i o nt e c h n o l o g i e s 7 1 2 3o p p o r t u n i t ya n dc h a l l e n g eo fp e r s o n a l i z a t i o n 12 1 3r e s e a r c ho b j e c t i v e ，s i g n i f i c a n c ea n dc o n t e n t s 13 1 3 1r e s e a r c ho b j e c t i v ea n ds i g n i f i c a n c e 13 1 3 2r e s e a r c hc o n t e n t s 14 1 3 3 c h a p t e r sa r r a n g e m e n t 15 c h a p t e r2 ，t e c h n o l o g i c a l s o l u t i o no fp e r s o n a l i z e dp r o d u c t r a p i d c u s t o m i z a t i o n 17 2 1p e r s o n a l i z e dp r o d u c tc u s t o m i z a t i o np r o c e s sa n dt e c h n o l o g y f r a m e w - a r kb a s e do no n t o l o g y 17 2 2c o n s t r u c t i o no fh i e r a r c h i c a l s o l v i n g s o l u t i o nf o rp e r s o n a l i z e d p r o d u c tc u s t o m i z a t i o n 1 9 2 2 1c u s t o m e rr e q u i r e m e n t sm a n a g e m e n tb a s e do ns c e n a r i oo n t o l g y 2 0 2 2 2p r o d u c tc o n f i g u r a t i o na n dv a r i a n td e s i g nb a s e do nc u s t o m e r s a t i s f a c t i o ni n d e x 2 0 v 山东大学博士学位论文 2 2 3v i r t u a lm o d e ld r i v e db yo n t o l o g y 21 2 3c o n s t r u c t i o no fp r o d u c tc u s t o m i z a t i o nm o d e lb a s e do no n t o l o g y 21 2 3 1o n t o l o g ym o d e l i n gp r o c e s sa n dm e t h o df o rp e r s o n a l i z e dp r o d u c t c u s t o m i z a t i o n ：! ：1 2 3 2o n t o l o g yd i s c r i p t i o nl a n g u a g ea n dd e v e l o p m e n tt o o l s 2 2 2 3 3d o m a i no n t o l o g yb a s e sf o rp e r s o n a l i z e dp r o d u c t c u s t o r e i z a t i o n 2 3 2 4c o n c l u s i o nr e m a r k s 2 5 c h a p t e r3 c u s t o m e rr e q u i r e m e n tm a n a g e m e n tb a s e do ns e n e r i o o n t o l o g y 2 7 3 1o v e r v i e wo fp e r s o n a l i z e dp r o d u c t sc u s t o m e r r e q u i r e m e n t m a n a g e m e n t 2 7 3 1 t c a t e g o r y o fp e r s o n a l i z e dp r o d u c t sc u s t o m e r r e q u i r e m e n t m a n a g e m e n t 2 7 3 1 2d i f f i c u l t i e so fp e r s o n a l i z e dp r o d u c t sc u s t o m e rr e q u i r e m e n t m a n a g e m e n t ：1 9 3 2s t r a t e g ya n dm e t h o do fp e r s o n a l i z e dp r o d u c t sc u s t o m e rr e q u i r e m e n t m a n a g e m e n t 3 0 3 2 1p e r s o n a l i z e dp r o d u c t i o n sc u s t o m e rr e q u i r e m e n tm a n a g e m e n t s t r a t e g y 3 0 3 2 2c u s t o m e rr e q u i r e m e n tm a n a g e m e n tm e t h o db a s e do no n t o l o g y m a p p i n g 31 3 3 m o d e l i n gc u s t o m e rr e q u i r e m e n tb a s e do no n t o l g y 3 2 3 3 1c r e a t i o no fs c e n a r i oo n t o l o g ym o d e l 3 2 3 3 2c r e a t i o no fr e q u i r e m e n to n t o l o g ym o d e l 3 5 3 3 3c o n s t r u c t i o no fs c e n a r i o o n t o l o g y b a s ea n dr e q u i r e m e n t o n t o l o g yb a s e 3 8 3 4p e r s o n a li z e dr e q u i r e m e n t e 1 i c i t a t i o nb a s e do nr u l em a p p i n g 4 1 c o n t e n t s 3 4 1p e r s o n a l i z e ds c e n a r i ot e m p l a t e 41 3 4 2o n t o l o g ym a p p i n gm e t a - 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c o n f i g u r a t i o no n t o l o g ym a p p i n gp r o c e s s 6 6 4 3q u a n t i f i c a t i o na l g o r i t h mo fc u s t o m e rs a t i s f a c t i o ni n d e xb a s e do n k a n om o d e l 6 9 4 3 1c u s t o m e rs a t i s f a c t i o ni n d e xa n dp r o d u c tp e r f o r m a n c e