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浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 摘要 随着市场竞争的日益激烈、客户对产品的个性化需求要求越来越高、交货期要求越 来越短，对客户定制需求进行准确、快速地响应已经成为决定企业命运的关键因素。论 文通过对定制产品需求特点以及现有的主要需求快速响应技术的研究和分析，提出了基 于动态设计结构矩阵的需求反馈导航技术和基于虚拟配置的产品组件成本快速估算方 法，为实现客户需求快速响应提供可靠保障。最后还在此研究理论支持下，开发了需求 获取和快速成本估算系统。 全文的组织结构如下： 第一章主要分析了定制产品需求的特点，回顾了几种主要的客户需求响应技术的历 史和现状，针对现有需求响应技术中存在的不足，提出了在需求获取过程中采用反馈导 航技术来帮助客户完成需求定制，降低需求非标率，为后续快速设计和制造提供基础。 在此基础上通过虚拟配置实现准确、快速的产品成本估算。 第二章详细介绍了需求反馈导航方法的实现和应用。首先，提出了静态潜在矛盾设 计结构矩阵的概念，根据产品设计参数之间的耦合约束规则，构建自身的静态潜在矛盾 设计结构矩阵。然后，根据属性间的优先顺序变换矩阵，按照优化的矩阵整体规划需求 定制系统。最后，根据具体的需求对静态潜在矛盾设计结构矩阵进行动态变化，对客户 需求定制进行全方位的过程导航和反馈，帮助客户完成需求定制。该方法在电梯产品的 需求定制系统中已经得到实际应用，有效降低了产品非标率，提高了客户需求响应效率。 第三章研究了定制产品的虚拟配置技术。主要介绍了虚拟组件的工艺建模、虚拟组 件的实例化原理和实现方法等，同时还对定制产品快速配置相关技术进行了多方面的研 究和探讨，最后通过实例说明定制产品虚拟配置的原理和实现过程。 第四章通过对传统的成本估算和报价技术的分析，提出了基于虚拟配置的产品组件 成本估算方法。产品成本估算的关键在虚拟组件成本估算。本章提出了虚拟组件的工艺 模板的概念，给出了基于工艺模板的工艺创成方法，虚拟组件成本可以根据虚拟配置过 程中创成的工艺卡来估算制造成本，再根据虚拟配置产生的配置b o m ，累计所有物料的 成本，得到客户定制的产品的成本，为产品快速报价提供数据支持。 第五章结合实际应用项目，开发了反馈式需求获取和快速成本估算系统，并在电梯 行业中得到实际应用。进一步证明了作者所提出的理论方法的正确性和可行性。 第六章总结了本文的主要研究内容和研究成果，指出了需要改善的地方和今后研究 工作的方向。 关键词：成本估算，虚拟配置，虚拟组件，工艺模板，工艺创成，设计结构矩阵， 耦合，反馈导航。 浙江大学硕士学位论文 反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 a b s t r a c t t h j sd i s s e r t a t i o np r e s e n t sat h e o r ya n dm e t h o do fd e m a n df e e d b a c ka n dn a v i g a t i o nb a s e d o nd y n a m i cd s ma sw e l la sm e t h o do fc o s te s t i m a t i o nf o rp r o d u c tc o m p o n e n t sb a s e do n v i r t u a lc o n f i g u r a t i o n , a f t e rs t u d y i n ga n da n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fc u s t o m e r i z e d r e q u i r e m e n t ，i no r d e rt oo b t a i nc u s t o m e ri n d i v i d u a lr e q i r e m e n tm o r eq u i c k l ya n dm o r e c o r r e c t l y , r e d u c i n gt h en o n s t a n d a r dr a t eo fc u s t o m e rd e m a n d ，p r o v i d i n gag o o df o u n d a t i o n f o rt h ef o l l o w i n gq u i c kr e s p o n s et oc u s t o m e r sr e q u i r e m e n t o nt h eb a s i so ft h et h e o r e t i c a l r e s e a r c h as y s t e mo fr e q u i r e m e n t se l i c i t a t i o na n dr a p i dc o s te s t i m a t i o ni sd e v e l o p e d t h ed i s s e r t a t i o ni so r g a n i z e da sf o l l o w s ： i nt h ef i r s tc h a p t e r , t h ed i s s e r t a t i o na n a l y z e st h ec h a r a c t e r i s t i c so fc u s t o m e r i z e d r e q u i r e m e n t ，a n dr e v i e w st h eh i s t o r ya n dp r e s e n ts t a t u so fs o m ek e yt e c h n o l o g yo fq u i c k r e s p o n s et oc u s t o m e r sd e m a n d s i nv i e wo ft h es h o r t c o m eo fr e s p o n s et oc u s t o m e r sd e m a n d i tp r e s e n t st e c h n o l o g yo fd e m a n df e e d b a c ka n dn a v i g a t i o nb a s e do nd y n a m i cd s mt or e d u c e t h en o n s t a n d a r dr a t eo fc u s t o m e rd e m a n d ，b u i l d i n gas o l i df o u n d a t i o nf o rt h ef o l l o w i n g d e s i g n ，m a n u f a c t u r i n ga n do t h e rp r o c e s s b a s e do nt h i s ，v i r t u a lc o n f i g u r a t i o nh e l pc a r r yo u t e s t i m a t i n gc o s tq u i c k l ya n da c c u r a t e l y , i no r d e rt og i v eaq u i c kr e s p o n s et oc u s t o m e r si n q u i r y i nt h es e c o n dc h a p t e r , t h ed i s s e r t a t i o np r e s e n t st h ea c t u a l i z a t i o na n da p p l i c a t i o no f d e m a n df e e d b a c ka n dn a v i g a t i o nm e t h o di nd e t a i l f i r s t ，s t a t i cp o t e n t i a lc o n t r a d i c t i o nd s mi s c r e a t e db a s e do nc o u p l i n gr u l e so fp r o d u c td e s i g np a r a m e t e r s t h e n t h ed s mi st r a n s f o r m e d a c c o r d i n gt ot h ep r i o r i t yo r d e ro fp r o d u c tp r o p e r t i e s ，i no r d e rt ot o t a l l yp l a nt h ec u s t o m i z a t i o n s y s t e m f i n a l l y , t h ed s m i sd y n a m i c a l l yt r a n s f o r m e da c c o r d i n gt os p e c i f i cd e m a n d ，p r o v i d i n g o v e r a l lp r o c e s sf e e d b a c ka n dn a v i g a t i o nf o rc u s t o m e r sa n dh e l p i n gt h e mc o m p l e t e c u s t o m i z a t i o nd e m a n d a sar e s u l t t h i st e c h n o l o g yw a sa p p l i e di nt h ec u s t o m i z a t i o ns y s t e m o fe l e v a t o rp r o d u c t a n dn o n - s t a n d a r dr a t ew a sd e c r e a s e dr e m a r k a b l y , a n da l s ot h ee 伍c i e n c y o fc u s t o m e rd e m a n dr e s p o n s ew a si m p r o v e d i nt h et h i r dc h a p t e r , t h ed i s s e r t a t i o np r e s e n t st e c h n o l o g yo fc u s t o m e r i z e dp r o d u c tv i r t u a l c o n f i g u r a t i o n i tm a i n l yi n t r o d u c e st ot e c h n o l o g ym o d e l i n ga n dp r o c e s st e m p l a t eo fv s ，a s w e l la st h em e t h o do fi n s t a n c i n gt h ev sa c c o r d i n gt oc u s t o m e rd e m a n dd u r i n gv i r t u a l c o n f i g u r a t i o n m e a n w h i l e ，i ts t u d i e sa n de x p l o r e st h ec o n f i g u r a t i o nr e l a t e dt e c h n o l o g y f i n a l l y , i td e s c r i b e st h et h e o r ya n dr e a l i z a t i o np r o c e s so fc u s t o m e r i z e dv i r t u a lc o n f i g u r a t i o n i nt h ef o u r t hc h a p t e r ，t h ed i s s e r t a t i o np r e s e n t sm e t h o do fc o s te s t i m a t i o nf o rp r o d u c t c o m p o n e n t sb a s e do nv i r t u a lc o n f i g u r a t i o n ，a f t e rc o m p a r i n ga n da n a l y z i n gt h et r a d i t i o n a l m e t h o do fc o s te s t i m a t i o na n dq u o t a t i o n t h ek e yo fc o s te s t i m a t i o nf o rp r o d u c tc o m p o n e n t s w a st h ec o s te s t i m a t i o no fv s i tp r e s e n t st h ec o n c e p to fp r o c e s st e m p l a t ea n dt h em e c h a n i s m o fp r o c e s s - g e n e r a t i n gd u r i n gv i r t u a lc o n f i g u r a t i o n t h ec o s to fv si sc a l c u l a t e da c c o r d i n gt o n e w - d r i v e np r o c e s sc a r d s ，a n dt h e n t h ec o s to fp r o d u c ti sc a l c u l a t e db yt h ec o n f i g u r a t i o n b o mf r o mv c a sar e s u l t r e l i a b l eb a s i sf o rp r o d u c tq u o t a t i o ni sp r o v i d e db yc a l c u l a t i n gt h e t o t a lc o s to fp r o d u c tc o m p o n e n t s i nt h ef i f n lc h a p t e r , t h et h e o r ya n dm e t h o dd i s c u s s e da b o v ea r ea p p l i e di ne l e v a t o r i n d u s t r y t h es y s t e mo ff e e d b a c kr e q u i r e m e n t se l i c i t a t i o na n dq u i c kc o s te s t i m a t i o nh a sb e e n d e v e l o p e da n di t sm a i nf u n c t i o n sa n dt h er e a l i z e dt e c h n i q u e sa r ed e s c r i b e da n dp r e s e n t e d t h e i i i 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 a p p l i c a t i o na n di m p l e m e n tr e s u l to ft h i ss y s t e mh a v ep r o v e dt h a tt h et h e o r i e sa n dt h em e t h o d s h a v eg o o dp r a c t i c a lv a l u e i ns i x t hc h a p t e r , a l la c h i e v e m e n t so ft h ed i s s e r t a t i o na r es u m m a r i z e ds oa st op u tf o r w a r d t h ef u r t h e rr e s e a r c h k e yw o r d s ：c o s te s t i m a t i o n ，v i r t u a lc o n f i g u r a t i o n ( v c ) ，v i r t u a ls u b a s s e m b l y ( v s ) ， p r o c e s st e m p l a t e ，p r o c e s s - g e n e r a t i n g ，d e s i g ns t r u c t u r em a t r i x ( d s m ) ，c o u p l e ，f e e d b a c ka n d n a v l g a u o n 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得澎姿盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中 作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：签字日期：年月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解进姿盘鲎有权保留并向国家有关部门或机构 送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝主三盘堂可以 将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日 浙江大学硕士学位论文 反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 致谢 值此论文完成之际，我衷心的感谢我的导师张树有教授近三年来在学习和生活中给 予我的谆谆教诲和悉悉关怀。在整个课题的研究，论文的撰写和修改中，都得到了张老 师精心的指导，我的一点一滴的进步都凝聚着张老师的辛勤汗水。张老师渊博的学识、 活跃的思维、严谨求实的治学态度、敏锐深邃的洞察力给了我深深的教益和启迪：其勤 勉的工作态度、高度的责任心和敬业精神将永远鞭策着我在未来的人生旅途中奋发努 力。“授人以鱼不如授人以渔”，师从张老师，我不仅学到了如何在学术领域探索和开拓， 而且学到了许多人生哲理，这将使我受益终身，在此对他表示最衷心的感谢和敬意! 衷心感谢浙江大学工程与计算机图形学研究所的谭建荣教授、陆国栋教授、施岳定 教授、刘振字副教授、伊国栋副教授、李凌丰副教授、费少梅副教授、冯毅雄副教授、 董进老师、程锦老师、高瞻老师等对我学业上和生活上的悉心关怀和热情帮助。 特别感谢裘乐淼博士后在科研、论文和学习等方面对我的关怀和帮助。在师兄的帮 助下，我的学习和工作能力得到了很大的锻炼和提高。 感谢李中凯博士、王云博士、徐敬华博士、邹纯稳博士、冀晶晶博士、赵振博士、 陈靖博士、任斌博士、刘晓健博士、林小夏博士、程丰备博士、张秀芬博士、安相华博 士、魏巍博士、丁力平博士、高一聪博士、龚勋博士、徐剑硕士、光耀硕士、顾复硕士、 宋轩硕士等，他们对我的科研工作给予了很大的帮助，并对论文的研究工作提出了许多 宝贵的意见。没有他们的支持，同样难以完成学业。 感谢我的同窗好友林晓华、周秋阳、仇桂勇、项林辉、麦泽宇、程好秋、彭铁柱、 罗容、刘建峰、徐国炎、王彦超、毛锋、倪小兵、黄召亮、郭峰、姜晓明、刘伟等，以 及我的同室好友孙洁、王媛媛、李志萍、柯敏，和你们一起度过研究生生活，将是我一 生最难忘的回忆。 深深感谢我亲爱的父亲、母亲，是你们给予了我无私、博大的养育之恩。是你们的 无私关怀，默默支持和深深的爱，使我能够安心在学业上前进。 最后要感谢所有帮助和关心我的人，我将继续努力，不断超越自我。 韩海荣谨致 2 0 1 0 年1 月于浙大求是园 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 1 绪论 【本章摘要】主要介绍了需求快速响应的重要性及几种关键的需求快速响应技 术，回顾了需求快速响应技术的历史和现状。针对现有技术的不足，提出了需 求反馈导航技术和基于虚拟配置的产品成本估算方法，并进一步阐述了本文的 研究内容与研究意义。 1 1 引言 进入2 1 世纪，传统的世界市场发生了重大的变化，由传统的相对稳定型市场演变成 动态的、多变型市场。2 1 世纪的制造业市场呈现的主要特征表现为：不确定性；国 际化和全球化；虚拟市场和代理制是未来市场的重要形式；现代i t 的发展和广泛 应用是2 1 世纪显著的市场特征。 产品是指提供给市场、用于满足人们某种欲望或需要的任何事物，包括实物、服务、 场所、组织、思想和主意等。2 1 世纪制造产品的主要特征表现为如下几个方面：产品 的个性化、多样化；产品生命周期的缩短；产品主要技术的智能化；产品“绿色” 化要求越来越高。 市场和产品的剧变使得制造业的竞争异常激烈，制造企业面临着知识一技术一产品的 更新周期越来越短、生产批量越来越小、客户对产品的个性化要求越来越高、对产品质 量和性能要求越来越高、交货期要求越来越短、全球化的合作与竞争日益增强、产品知 识含量不断提高等新形势。这种发展趋势要求企业必须在满足客户个性化需求的前提 下，实现以最快的速度、最低的成本生产出满足客户需求的产品。在这样的背景下，以 快交货、高质量、低成本和重环保等去争取市场份额的竞争中，对客户个性化需求进行 快速响应、缩短交货期已经成为竞争的第一要素心“20 0 1 1 。因此，缩短产品开发时间和生 产制造周期，是制造业应对日益激烈和不断变化的市场竞争的必然选择，也是保证企业 获得高效益和保持竞争优势的推动力，只有这样才能提高客户需求的响应速度，获取最 大的经济效益。i s 0 9 0 0 0 族标准2 0 0 0 版对1 9 9 4 版的重大改进之一就是“以顾客为中心”， 使得企业的生产经营活动必须以客户为中心。而实现“以顾客为中心”，就要求企业对 客户的需求进行快速、准确地响应旺新2 0 0 5 m 。 定制产品以客户的定制需求为导向，产品成本受制于客户的个性化需求。由此可见， 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 客户需求影响到了产品研制的整个过程，是产品设计与开发的基本依据。随着制造企业 以产品为中心到市场为中心，并逐渐转向以客户为中心，如何快速响应客户个性化需求， 成为企业竞争的一个十分重要因素。祈国宁哳国宁2 圳指出现在经济已经从资源经济发展到 体验经济，而体验经济最最突出的特点就是个性化。个性化对企业提出了越来越高的要 求，实际上也是很大的压力。客户需求响应实质是针对客户的个性化需求，应用企业成 熟的产品资源，通过对已有产品的变型设计，实现相关功能、结构及参数的匹配，经加 工制造最终满足客户需求的生产活动过程。这一过程在客观上必须是一个蛳决”循环， 以便更好地满足市场需求和客户需求，提高客户满意度，为企业创造良好的经济效益和 更广阔的发展空间。即如何基于企业中的标准化、规范化资源，在时间( t ) 、质量( q ) 、 成本( c ) 、服务( s ) 、环境( e ) 与灵活性( f ) 等条件的约束下，经过新产品形成过程 和面向需求的产品制造过程，高效地将客户需求转化为产品的物理结构。基于客户需求 的产品生产模式如图1 1 所示。 约束条件：t q c s e f 妙妙妙 市 一生产超术准备h 全新设计1 - - 4 市场预测卜埸 、二二“产品形成过程 生声卜- 纠卜驯川叫一埘1 王 制措 壮酊u p d ml 交掌i： 产 f j - 已砜目b 一 管理i检验h o 口p 产一1 服务l 品 是描述嘲特征 向量组；r = ，吃，) 为嘲一组配置约束规则集合；0 = d 1 ，0 2 ，0 ，) 是对眄的一组 配置操作；t = t if ：，t 。) 为嘲加工工艺模板；劲嘲实例，嘲特征向量在规则的 约束下实例化产生嘲实例零部件，瞪各实例零部件工艺的最大集合构成了晒的加工工 艺模板；助坯实例零部件物料代码的编码规则，( 其中船0 ，m 0 ，j 0 ，足0 ) 。如图 3 1 给出了一个聒模型。 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 3 2 2 虚拟组件新实例的生成 图3 1 虚拟组件模型 1 虚拟组件结构搭建 虚拟组件的新设计总体可以分为两类，一类是物理尺寸的变化，另一类是结构的异 化。特征向量组是描述虚拟结构的一组参数，特征向量组与虚拟结构之间的映射关系记 为函数f v ( v 。，v ：，。) ，火( - ，r 2 ，) ，c ，其中哟嘲特征向量组( v 称作向量元) ，肭 坯结构约束规则，啪取值在刀的约束下得到的实例零部件族为e 设计重用的基本过程 是： ( 1 ) 构建可重用多粒度信息组织模型：将峨1 分成多个结构元，使得每个结构元 受到尽量少并且独立的特征向量元的约束，以降低粒度，提高可重用度。 ( 2 ) 建立重用规则：基于结构元与向量元之间的映射关系构建结构元重用规则， 规则表达式如下所示： 规则名( v l , 屹，) ： i fc o n d i t i o nt h e nr e s u l t c o n d i t i o n 表示产生式规则的条件部分，是向量元的取值范围的逻辑组合；r e s u l t 表示规则的结果部分。 ( 3 ) 获取变异结构元：虚拟组件通过结构分析器划分为基本结构和可变结构。表 示为v s b ( v , ，v 2 ，以) ，v 一召( v 1 ，v 2 ，_ ) ，其中占伯p 圳为不可变结构，由( v 。，v 2 ，坼) 约束； v _ b ( v i c e b o d y ) 为可变结构，受约束于( v 1 ，v 2 ，v f ) ，( ，+ k = 玛，o ，k 0 j ，从儿钟提 取需异化的结构元。 浙江大学硕士学位论文反馈武需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 ( 4 ) 提取可重用设计结构元：调用变异结构元的重用规则，客户需求为规则的条 件部分，从企业已有的可重用集成设计单元库中提取满足客户需求的结构元。 ( 5 ) 实现重用设计：将重用结构元与虚拟组件主体结构元进行拼接，完成重用设 计。 2 虚拟组件实例化 针对已经划分好的坯单元，设定相关主属性及排序规则，以生成系列物料编码及物 料清单，如按钮部件，设定材料( 三选一) 、颜色( 五选一) 、有无盲文( 二选一) 、形 状( 二选一) 等则可生成一系列组合物料代码。对于虚拟配置过程中的虚拟组件，用客 户参数实例化编码规则，得到虚拟组件实例物料( 虚拟物料) 的编码。虚拟组件实例化 过程如图3 2 所示。 o 、s 纽件的基本不变结构元，d 可变 鳍构元，( 多需要变异的结构元d 重用 莓构元 图3 2 虚拟组件实例化过程 3 3 基于虚拟组件的定制产品快速配置 3 3 1 定制产品配置设计原理 产品配置是综合产品开发设计、人工智能和软件技术的研究领域，是以客户需求为 输入，根据预先定义的产品部件集、零件集以及相互之间约束组合成满足客户需求的产 品设计过程旧胨棋2 0 0 4 。产品配置设计是指根据客户需求，基于一类产品的功能描述，确定 原理解及详细结构的过程，产品配置设计原理如图3 3 所示。 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 一客户订单卜 功能模型e = 刮行为模型 = 刮结构模型 映射 产品模型 映射 彳 f 企主妻源库 刁 图3 3 产品配置设计原理 按照图3 3 所描述的原理，根据客户的个性化需求，基于企业已有的成熟资源，由 满足特定需求的功能模型出发，构造关于功能、行为和结构空间的完整定义，采用动态 配置的思想得到关于订单产品完整、详尽的描述，从而满足快速产品开发设计的需求。 3 3 2 定制产品配置模板 产品配置模板( p r o d u c tc o n f i g u r a t i o i lt e m p l a t e ，p c t ) 是由各级虚拟组件组成 的层次性产品结构模型。其数据结构是复杂的多叉树，虚拟组件( v s ) 组成了产品结构 树中的各节点，并且包括各v s 中封装的递归逻辑特性、配置规则、约束关系、配置操 作方法等知识，配置模板可以看作与具体型号产品无关的产品族结构的抽象描述，可以 根据不同的配置输入参数实例化成整个系列不同型号的产品。产品配置模板可以用树结 构形象的表示，如图3 4 所示。 产品级节点 部件级节点 零件级节点 r 元组件级节点 图3 4 严品配置模板 产品配置模板的数据结构是一多叉树，树的根节点是同一类型的产品族，各子节点 是各级v s 节点。如图所示的产品配置模板，处于最顶层的是产品级节点，代表一个系 列的产品，不同系列的产品需要构建不同的配置模板；中间层为部件级节点，代表组成 本配置模板的各级部件；第三层的是零件级节点，包括了本系列产品所有可能的零件； 最后一层是员组件层节点，在零件层次上的进一步划分，是设计重用的基本单元，该层 3 4 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 划分的细化程度直接影响设计重用率。各层v s 之间的关系可以分为两种：一种是v s 之 间的上下级父子关系，另一种是同层v s 之间的约束关系。 各v s 之间的约束关系类型主要有： ( 1 ) 必要关系 必要关系指若选择一个v s 则必须选择另外一个或多个v s ，则构成必要关系，必要 关系为单向约束。 ( 2 ) 选择关系 选择关系指若选择某一v s ，则需要从一定范围内的v s 中选择一个或多个，选择关 系为单向约束。 ( 3 ) 互斥关系 互斥关系指选定某v s 就不能再选择另外一个或多个特定的v s ，互斥关系为双向约 束。 ( 4 ) 依赖关系 依赖关系指两v s 之间存在相互依赖性，即选择其中一个v s 必然要求选择另外一个 p c u ，依赖关系为双向约束。 ( 5 ) 条件关系 条件关系指选择了某v s 后，当满足一定条件时，需要选择另外一个或多个v s ，条 件关系为单向约束。 3 3 3 定制产品配置规则 产品配置设计是一个自顶向下，根据客户需求，将产品配置模板逐级实例化的过程。 产品配置由相应的规则决定，规则封装在对应的产品族层次模型中。建立合适的配置规 则是提高配置知识的可重用性、知识库的可维护性，搜索效率的前提。在规则推理中根 据规则条件的满足程度来获得相应的规则结论，配置规则是一个条件满足与结果选择的 定义。因此，可归纳出产品配置规则的语义描述，如图3 5 所示。 浙江大学硕士学位论文反馈武需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 图3 5 配置规则语义描述 规则定义如下： ：= ( ) ：= ( r u l e ) ：= ( 条件( 逻辑关系) ) ：= ( ) 配置规则r u l e = ( r i d , c o n d i t j o n , r e s u l t ) 序号r i d ：代表该规则在规则库中代号，用来与结果进行关联； 条件c o n d it i o n = ( f c at u r c 一，巧c o m p a r e , c o m p a r e v al u e , l o g i c ) 属性f e a t u i e i d ：代表满足该条件的参数名称； 比较符号c o m p a r e ：代表参数与属性值的关系，包括“大于) ，小于( 大于等于， 小于等于，不等于，包含，； 比较值c o m p a r e v a i u e ：是指客户输入的关键属性应该满足的比较值； 逻辑关系l o g i c 由“且a n d , 或o t ，非n o t ”组成。 缝果r e s u lt = 0r i d ，s e l e c t e d _ o b j e c t 、) 选择对象s e l e c t e d _ o b j e c t ：是指满足条件的选择结果( 可以是模块、实例、或者 系列件) 准确完备的配置规则库是保证定制产品成功配置的基本条件，随着设计技术的不断 提高和产品的更新换代，配置规则也要不断的更新和完善。对于产品配置b o m 树中新零 部件，需要及时地维护相应的配置规则，以便在下一次配置循环中能够正常使用。 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本佑算方法研究及应用 3 3 4 定制产品虚拟配置过程 为了实现订单阶段的虚拟产品的快速、准确的成本估算，提出了虚拟配置的技术方 法。定制产品的虚拟配置是根据客户需求，对配置模板中的各组件单元进行参数赋值、 约束求解等操作的实例化过程，与传统的自动配置相比，虚拟配置更好地解决了配置过 程中因为不满足规则而不能配置成功的组件，对于这类非标组件通过对已有实例进行局 部的结构变异，生成满足客户需求的新实例。定制产品的虚拟配置过程如图3 6 所示。 图3 6 虚拟配置实现过程 s t e p l ：根据订单提取客户需求信息； s t e p 2 ：完成客户需求信息与配置参数的映射； s t e p 3 ：调用客户需求的产品族模型的配置模板； s t e p 4 ：调用配置规则，将需求参数值代入配置规则中，判断是否满足规则，是则 调用规则对应的结果，转s t e p 5 ，否则转s t e p 6 ； s t e p 5 ：判断该节点是不是还有子节点，如果有进入子节点的配置，转s t e p 4 ，判断 是否完成了所有单元的配置，是则进入s t e p 7 ，否则进入下一个单元的配置，转s t e p 4 ； s t e p 6 ：根据客户需求对模块进行局部的变异，生成满足客户需求的新实例，同时 根据预先定义的编码规则自动生成新实例的物料编码，并且基于工艺模板完成新实例的 工艺驱动，判断是否完成了所有单元的配置，是则进入s t e p 7 ，否则进入下一个单元的 配置，转s t e p 4 ； 3 7 浙江大学硕士学位论文 反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 s t e p 7 ：虚拟自动配置完成，形成基于客户真实需求的配置b o m ，为产品的快速、准 确成本估算提供基础。 3 4 实例应用 电梯是由几十种机构组合而成的复杂机器。电梯基本分为机械结构部分和电器控制 部分，其中电器部分以标准部件居多，而机械部分因客户的个性化需求而复杂多变。图 3 7 简单描述了一般电梯机械部件构成。 图3 7 电梯机械部件构成简图 电梯产品是典型的定制产品，客户根据自己对产品在结构、功能、性能、价格、服 务等方面的实际需求定制个性化产品。不同的客户需求需要不同的产品组件实例来实 现，进而产生不同系列不同型号的产品。客户需求的模糊性和不可预测性使得配置规则 不一定能够涵盖需求的方方面面，在配置过程中，由于客户需求没有满足配置规则而导 致配置不成功的组件占有相当的比例，如果这些工作完全依赖于人工，将会严重影响工 作效率。虚拟配置主要解决配置过程中由于客户需求没有满足现有规则而导致配置不成 功的功能模块，现以乘客电梯g p s 2 0 k 的轿壁组件为例说明定制产品虚拟配置技术的具 体实现。 ( 1 ) 乘客电梯g p s 2 0 k 轿壁组件的配置规则 乘客电梯g p s 2 0 k 的设计模板里，轿壁组件g 1 0 1 9 0 0 1 2 ( a ) 涉及的特征向量组为 v j k ( 轿厢宽) ，j s ( 轿厢深) ，j g ( 轿厢高) ，j j ( 开门距) ，j x c l ( 轿厢材料) ) ，根据专家 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 知识、历史数据和设计理论，总结出乘客电梯g p s 2 0 k 轿壁组件的几条配置规则如下： i fj k = 1 4 2 0a n dj s = 1 4 0 0a n dj g = 2 5 0 0a n dj j = 8 0 0a n dj j = 7 0 0a n dj j = 8 0 0a n dj j = 9 0 0a n dj j = 8 0 0a n dj j 9 0 0a n dj x c l = “短 发纹不锈钢” s e l e c tj b z j l 4 0 0 5 0 0 - 8 ( 5 6 ) ( 2 ) 配置遇到的实际问题 其中一个项目对应的客户参数为： v j k ( 1 4 0 0 ) ，j s ( 1 4 5 0 ) ，j g ( 2 5 0 0 ) ，j j ( 8 2 0 ) ，j x c l ( 长发纹不锈钢) ) 在初次配置的过程中由于客户实际参数没有满足现有的规则，导致初次配置不成 功，若用参数值最接近的物料进行整体替换，在寻找相似物料时对于非数值参数的量化 处理上受主观因素影响，影响匹配结果。这时候可以采用虚拟配置的技术来实现不能成 功配置组件的实例化问题。 ( 3 ) 轿壁组件的虚拟配置 将轿壁组件g 1 0 1 9 0 0 1 2 ( a ) 作为一个虚拟组件处理，其虚拟组件知识库封装了轿 壁组件实例变异设计方法、物料代码生成规则、工艺模板等重要知识。轿壁组件的基本 结构简单且变化性不大，其变化主要在于材质和几何尺寸。经虚拟组件结构分析，客户 需要的轿壁组件只需进行参数驱动，轿壁组件物料代码生成规则如图3 8 所示。 3 9 淅大学曩学位论文反慵式番求导航与虚拟r 量的产；成本估算方浩研究及应用 田3 8 轿壁组件物料代码编制规则 从订单中读取客户需求值，根据上进编码规则生成轿壁组件新实例 3 b z 3 1 4 0 0 4 7 5 - $ ( 5 5 ) 通过虚拟配置技术实现了没有满足配置规则的鞒壁组件的实例化， 生成了新的轿壁组件实例物料，同时还可以根据轿壁组件的工艺模板对其进行工艺驱动 ( 这部分内容将在第4 章详细介绍) ，产生斯实侧的工艺卡，为后续的成本估算和生产制 造提供可靠基础。 3 5 本章小结 针对需求阶段的虚拟产品在初期的配置过程存在的问题，提出了虚拟配置的技术， 很好地不能配置成功的组件的实例化问题。该方法具有以下特点： ( 1 ) 提出了虚拟组件的概念，在虚拟配置中将定制产品划分为标准部件和虚拟组 件通过建立虚拟组件结构与特征向量的映射函数，对虚拟组件进行结构和特征的细分， 实现组件结构元的重用 ( 2 ) 再生新物料，避免了对历史数据的过多依赖，并且即时更新物料主文件的物 料数据，省去了人工操作的繁琐劳动； ( 3 ) 虚拟配置的物料b o m 是客户需求的真实反映，据此进行的成本估算也会得到 较为准确的结果。 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 4 基于虚拟配置的产品组件成本估算技术 【本章摘要】针对传统产品成本估算中对未知产品模块成本估算十分困难的问 题，本章提出了基于虚拟配置的产品组件成本估算方法。产品组件成本估算的 关键在于虚拟组件成本的估算，虚拟配置主要解决配置过程中因不满足规则而 配置失败的组件，生成组件的新实例物料( 虚拟物料) ，同时基于工艺模板创成 新生成物料的加工工艺卡，进而根据工艺卡估算虚拟组件成本，最终确定产品 总的组件成本，为产品报价提供可靠依据。 4 1 引言 准确快速地响应客户的询价请求是企业赢得客户订单以及提高产品设计与生产敏 捷性的重要手段，直接影响了企业的生存与发展。报价周期太长或者报价太高严重影响 顾客对企业的满意程度，并可能导致订单流失：报价太低又会降低企业利润甚至引起亏 损。在产品最终报价中占最大比例的是产品成本，如何根据客户的个性化需求准确快速 地估算产品成本，对响应客户询价请求速度和准确性具有重要意义。产品组件成本是受 客户需求、配方和材料价格等影响最大的成本因素，因此产品成本估算的核心是产品组 件成本估算。近年来，国内外学者对产品的成本估算及报价方法进行了大量的研究。 e k li nm a r k 等k ”耐提出了一种随机环境下的成本估算模型，通过模拟寻优操作，获得 最优解。w o n g v a s u h “ “们提出了m c ( m a s sc u s t o m i z a t i o n ) 下的基于实例推理的产品报 价方法，使参数化报价得到了很大改进。陈国彬等噍冒彬2 0 0 6 1 提出了通过构建基于神经网络 的报价决策模型，将影响产品成本的因素作为神经网络的输入，成本值作为神经网络的 输出，用历史成本数据训练神经网络，然后用训练好的神经网络来估算产品的成本。王 新等旺新2 5 蝴从面向订单的配置结果出发提出了基于规则的报价，利用相似匹配解决没有 直接配置成功的模块的报价，一定程度上解决了不能成功配置部分的成本。战培志等限 培恚2 0 0 5 1 提出基于实例推理的产品快速配置与成本计算法，该方法通过检索存储在实例库 中的相关实例，可以快速地配置出产品的制造清单，并较为准确的计算出产品的成本。 上述研究成果的应用对提高产品的成本估算速度与准确性起到了重要作用，但还存在以 下不足： 浙江大学硕士学位论文反馈式需求导航与虚拟配置的产品成本估算方法研究及应用 ( 1 ) 未知模块成本估算准确性不高。要提高成本估算的准确度，需求物料价格的 确定方法是关键，无论是基于实例还是基于规则的成本估算法在未知模块的处理上无一 例外地采用了相似性理论通过相似实例价格的类比修正获得未知模块的价格。这种模块 层次上的粗粒度相似匹配存在较大误差，势必影响未知模块成本估算的准确性。该方法 仅适合于功能结构对成本影响不敏感的简单零部件，对于材料价格高、结构复杂、结构 对制造成本影响较大的零部件则不适合。 ( 2 ) 对历史数据的依赖性太强。上述方法在未知模块的处理上没有根据需求产生 新物料，而是在历史数据中搜索相似实例，需要提供大量的历史数据来保证匹配的精确 度，也未能实现数据库的动态更新