（机械设计及理论专业论文）产品满意度理论及在机电产品创新设计中的应用.pdf

上海大学博士学位论文 摘要 在新产品开发领域，如何实现产品性能、价格、面市时间的最佳匹配，提高 产品的市场针对性、竞争力和附加价值，一直是企业界、学术界关注的焦点。本 文提出将产品满意度( p c s i ) 作为衡量产品性能、价格、面市时间的匹配关系指 标，建立以提高产品满意度为目标的产品设计、生产和使用的良性互动体系。通 过产品满意度测量、评价和预测，全面、正确、客观地把握顾客需求，挖掘产品 创新点，改善产品的性价比，确定新产品面市时间，从而较好地解决新产品的性 能、价格、面市时间的匹配问题。 根据上述指导思想，本文首先在分析和总结国内外满意度研究成果的基础 上，提出并建立了产品满意度的基本理论构架，明确了产品满意度的定义、概念 模型、主要研究内容及主要特征，认为p c s i 是较好地反映产品性能、价格、面 市时间匹配关系的合适指标，同时又具备综合性、时尚性、区域性和个体差异性 等特点。其次，建立了p c s i 指标的测量体系，系统地研究了产品总体满意度、 分满意度及其相互关系，p c s i 测量目标、原则、计划和程序，测量指标设计、 规范格式、量值设计、要素权重以及p c s i 测量的组织和实现，给出p c s i 指标 测量的模糊数学解释以及模糊遗传算法在p c s l 分析中的局限性，研究并分析了 p c s i 测量的可信度与可信度验证方法。再次，建立了基于偏最小二乘回归方法 的p c s i 评价模型，导出p c s i 回归方程，产品性价要素权重口，等主要p c s l 分析 参数的计算公式，交叉有效性判据以及p c s l 分析计算框图，为p c s l 分析和应 用奠定了基础；应用最小二乘回归方法，建立了p c s i 预测模型，根据前k 次p c s i 测量结果，导出k + 1 时刻的p c s i 计算公式，并且引入遗忘因子五，通过不断地 将新获得的p c s i 数据追加到预测模型中，有效地提高了模型的预测精度；同时， 探讨了p c s i 预测的有效性，认为通过对随机误差玎变化规律的分析研究，能够 对预测的有效性作出一定程度的判定。此外，建立了以提高产品满意度为目标的 创新产品设计参数的确定方法d p f c s 设计法，系统阐述了d p f c s 法的立论 依据、确定原则和方法，为实现产品性能、价格、面市时间的最佳匹配提供了理 论支持。最后，以一种典型的机电产品数控裁剪机为例，详尽介绍了数控裁 剪机的p c s i 模型的建立、样本数据的采集、算法实现、交叉有效性判断、相关 v 上海大学博士学位论文 的辅助分析技术、p c s i 仿真软件的主要功能，以及仿真软件的仿真结果分析。 根据d p f c s 方法，确定了数控裁剪机的主要设计参数，为产品本土化提供了有 效依据，并取得了良好的经济和社会效益。 主题词：创新设计，产品满意度，偏最d - - 乘回归，评价，预测 v l a b s t r a c t i nt h en e wp r o d u c td e v e l o p m e n td o m a i n ，h o wt or e a l i z et h ep r o d u c tp e r f o r m a n c e ，t h ep r i c e ，t h e b e s tt i m ea p p e a r so nt h em a r k e t ，m a k et h ep r o d u c tm o r es u i t a b l e ，c o m p e t i t i v ea n dh i g h e ra d d e d v a l u ei nt h et a r g e tm a r k e t ，a r ea l w a y st h ef o c a lp o i n tw h i c ht h eb u s i n e s sc o m m u n i t y , t h ea c a d e m i c c i r c l e sh i g h l yp a y sa a e n t i o nt o t 1 1 i 5p a p e rp r o p o s e dt h ep r o d u c tc u s t o m e rs a t i s f a c t i o ni n d e x ( p c s i ) a st h eg u i d e l i n et ow e i g h tp r o d u c tp e r f o r m a n c e ，t h ep r i c e ，a n dt h et i m et oa p p e a ro nt h e t a r g e tm a r k e t ，a n de s t a b l i s h i n gp r o d u c td e s i g n f l o wb a s e do nt h e d e v e l o p m e n to fp c s l ， c o n s t r u c t i n gt h ei n t e r a c t i v es y s t e mf o r t h en e wp r o d u c td e s i g n ，p r o d u c t i o na n du s e w ec a n c o r r e c t l ya n do b j e c t i v e l yg r a s pt h ec u s t o m e rd e m a n d s ，e x c a v a t et h ep r o d u c ti n n o v a t i o ns p o t ， i m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h ep r o d u c t ，r e d u c et h ep r i c ea n dg r a s pt h et i m eo fd e v e l o p i n gn e w p r o d u c t ，t h r o u g ht h em e a s u r e m e n t ，e v a l u a t i o na n dp r e d i c t i o no fp c s i ，t h u sw ea l s os o l v et h e m a t c hp r o b l e ma m o n gn e wp r o d u c tp e r f o r m a n c e ，t h ep r i c ea n dt h et i m et oa p p e a ro nt h et a r g e t m a r k e t a c c o r d i n gt ot h ea b o v et h o u g h t ，t h i sp a p e rp r o p o s e da n de s t a b l i s h e dt h eb a s i ct h e o r ys k e l e t o no f p c s i ，c l e a ra b o u tt h ed e f i n i t i o na n dc o n c e p t u a lm o d e lo fp c s i ，a n da l s oi n c l u d ec o n t e n ta n dt h e c h a r a c t e r i s t i co fp c s i ，b a s e do nd e t a i la n a l y s i sa n ds u m m a r yo fd o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e n t r e s e a r c hr e s u l t a n da l s o w ep r o v e dt h a tp c s i1 sa nc o r r e c ti n d e xw h i c hc a nr e f l e c t e dt h em a t c h r e l a t i o n sw e l la m o n gt h ep r o d u c tp e r f o r m a n c e ，t h ep r i c e ，a n dt h et i m ea p p e a r so nt h et a r g e tm a r k e t f r o mo u rs i m u l a t i o n a tt h es a n l et i m e ，p c s ia l s oh a sc h a r a c t e r i s t i c si n c l u d e sc o m p r e h e n s i v e ， f a s h i o n ，r e g i o n a la n ds oo n i no r d e rt or e a l i z et h et h o u g h ta b o v e ，t h em a i nt a s k so ft h i sp a p e r f o c u so nt h ef o l l o w i n gt h i n g s ：f i r s ti te s t a b l i s h e dp c s it a r g e tm e a s u r e m e n ts y s t e m ，w h i c hw a s d o n eb ys t u d y i n gt h er e l a t i o n s h i pw i t hp r o d u c to v e r a l li n d e xo fs a t i s f a c t i o na n dt h ed i v i d e dt h e t a r g e ts a t i s f a c t i o n ，t h eg o a lo fp c s im e a s u r e m e n t ，t h ep r m c i p l e ，t h ep l a na n dt h ep r o c e d u r e ，t h e d e s i g no ft a r g e t ，t h es t a n d a r d ，t h es i z e ，t h et a r g e tf a c t o rw e i g h ta sw e l la st h eo r g a n i z a t i o na n dt h e r e a l i z a t i o no fp c s im e a s u r e m e n ts e c o n di tg a v eo u tt h ep c s it a r g e te x p l a n a t i o nu s ef u z z y m a t h e m a t i c s ，a sw e l la st h el i m i t a t i o no ff u z z yg e n e t i ca l g o r i t h m ，w h i c hc a na l s ob eu s e di np c s i t a r g e ta n a l y s i sa tt h es a m et i m e ，t h i sp a p e rs t u d i e da n da n a l y z e dt h ec o n f i d e n c el e v e la n di t s v a l i d a t i o nm e t h o do fp c s it a r g e tm e a s u r e m e n t a n dt h e n ，b a s e do nt h em e a s u r e m e n tf o u n d a t i o n d e s c r i b e da b o v ea n dt h ep a r t i a ll e a s ts q u a r er e g r e s s i o nm e t h o d ，t h i sp a p e re s t a b l i s h e dt h ep c s i e v a l u a t i o na n dt h ep r e d i c t i v em o d e l ，a n dd e r i v e dt h ep c s ir e g r e s s i o ne q u a t i o na n df o r m u l ao f t h e f a c t o rw e i g h ta ，o fp r o d u c tp r i c ea n dp e r f o r m a n c ea n ds oo n ，t h ec r o s sv a l i d a t i o na sw e l la st h e p c s ia n a l y s i sc o m p u t a t i o nd i a g r a m a uo f t h e s eh a dl a i dt h ef o u n d a t i o nf o rt h ep c s ia r i a l y s i sa n d a p p l i c a t i o n b a s e do nt h eb a s i cp c s im o d e ld e s c r i b e da b o v e t h i sp a p e rt h e nu s e dl e a s ts q u a r e m e t h o dt od e r i v e dt h ef o r m u l aw h i c hc a nb eu s e dt od e r i v e dt h ev a l u ea tk + 1t i m ef r o mr e c e n tk t i m e sv a l u e ，a n da tt h es a m et i m e ，i n t r o d u c e dt h ef o r g e t t i n gf a c t o r 五，t h r o u 曲u n c e a s i n g l y a p p e n dt h en e wp c s id a t at ot h ep r e d i c t i v em o d e lt oi m p r o v et h em o d e l sp r e d i c t i v ep r e c i s i o n t h i sp a p e rh a da l s od i s c u s s e dt h ev a l i d i t yo fp c s ip r e d i c t i v ev a l u e a n dc o n s i d e r e dt h a tb y a n a l y s i st h er u l eo fr a n d o me r r o rc h a n g e ，w ec a nj u d g et h a ti ft h ep r e d i c t i v ev a l u ei sv a l i d a t e f i n a l l y , t h i sp a p e rp r o p o s e dam e t h o df o rd e c i d i n gi n n o v a t i v ep r o d u c td e s i g np a r a m e t e r - - d p f c s d e s i g nm e t h o dw h i c hi sf o c u so f ft h ed e v e l o p m e n to fp r o d u c tc u s t o m e rs a t i s f a c t i o n i n e l u d e d d p f c st h e o r yb a s i s ，d e c i d i n gm e t h o da n dp r i n c i p l e a l lo ft h e s ep r o v i d e dt h et h e o r yb a s i sf o r ；! 堂奎兰堡圭兰堡竺圣 r e a l i z i n gt h eb e s tm a t c h e sa m o n gp r o d u c tp e r f o r m a n c e ，t h ep r i c e ，a n dt h et i m et oa p p e a r0 1 1t h e t a r g e tm a r k e t a tt h ee n do ft h i sp a p e r , i t p r o v i d e das i m u l a t i o no i lat y p i c a lm e c h a n i c a l p r o d u c t t h ec l o t h e s - c u t t e rm a c h i n ef o rj t sp c s im o d e l w h i c hi n c l u d e dt h ed e t a i lo fp c s lt a r g e t d a t al n e a s x t r e n a e n t ，a l g o r i t h m sr e a l i z a t i o n ，c r o s sv a l i d a t i o na n ds o m eo t h e rr e l a t i v ea u x i l i a r y a n a l y z et e c h n o l o g i e s ，t h em a i nf u n c t i o no fp c s is i m u l a t o rs o f t w a r e ，s e l e c t i o no fm a i nd e s i g n p a r a m e t e rb a s e do nd p f c st h e o r y a c c o r d i n gt ot h es i m u l a t i o n ，w ec a l lc o m et ot h ec o n c l u s i o n t h a td p f c st h e o r yc a nn o to n l yp r o v i d et h ee f f e c t i v eb a s i sf o rt h ep r o d u c tl o c a l i z a t i o n ，b u ta l s o o b t a i nb e t t e re c o n o m ya n ds o c i a lb e n e f i t s k e yw o r d s ：i n n o v a t i o nd e s i g n ，p r o d u c t s a t i s f a c t i o n ，p a r t i a ll e a s t - s q u a r e ，e v a l u a t i o n ， p r e d i c t i o n v 1 1 1 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 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发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在沦文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名 本论文使用授权说明 日期：形，p g 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复e 件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名 1 1 日期：瑚；t ，扩 舞 勘甲 e 海大学博士学位论文 第一章绪论 1 1 引言 产品满意度是一个既古老又新颖、既简单又复杂的命题。所谓古老，是指自 从出现商品以来，“物美价廉”就成为人们始终追求的商业目标，永恒不变，没 有人愿意多花钱而买性能较差的商品。而“物美价廉”所揭示的实质，就是商品 的感知质量、感知价格( 即用户感觉得到的质量、价格) 与用户期望之间的比较， 因为只有当这种质量、价格与用户使用同类商品的经验进行比较后，用户才能做 出该商品是否“物美价廉”的判断。这里，商品的感知质量、感知价格与用户期 望之间的比较所反映的就是产品满意度。所谓新颖，是指明确地提出产品满意度 的概念，并将产品满意度作为产品创新设计的重要依据，始见于作者在中国机 械工程杂志2 0 0 3 年第8 期发表的论文“面向创新设计的机电产品满意度体系与 测量方法研究”，而满意度概念的提出也仅仅是近半个世纪的事。每次讨论满意 度问题的时候，很多人会自然地认为这是一个简单的问题，对于商品，顾客买就 表示满意，不买就是不满意，而事实却不尽然。当前，商品供应相对充裕，一分 为二地看，不同厂家生产的同类产品都会既有优点又有缺点。顾客选择某一品牌 的商品，一般说，仅表示他( 她) 对这一品牌相对满意，而不表示对这一品牌产 品的完全满意；反过来，顾客舍弃某一品牌的产品，也不表示他( 她) 对这一品 牌产品的完全否定。因此，一方面，将产品分解为若干个性价要素，从统计学角 度分析顾客究竟对产品的哪些性价要素满意? 哪些不满意? 满意的程度又是多 少? 是进一步开发适销对路的新产品的重要依据，十分必要：另一方面，通过分 解产品性价要素，研究产品的总体满意度和各性价要素的满意度，确定产品各性 价要素在表达产品满意度中的权数，作为新产品开发的重要依据，既需要统计学 知识，更需要对一类特定产品( 如机电产品) 的充分了解，既要考虑顾客的主观 因素，也要考虑资源、环境、宏观政策等方面的干扰，比较复杂。 科学技术的迅速发展和全球市场的逐步形成，使制造企业的竞争日趋激烈， 迫使企业连续不断地推出新产品。企业不仅要在质量、成本、营销、售后服务等 方面创造优势，更要在产品的先进性、完善性、新颖性、宜人性等方面创造优势。 如此，才能在激烈的市场竞争中抢占先机、赢取主动，拓展企业生存和发展的空 上海大学博士学位论文 间。 如何创造优势? 学术界和企业界开展了深入广泛的研究，提出了各种不同的 学术观点、理论和经验。最近2 0 年来，一种观点逐渐成为学术界和企业界的共识， 那就是制造企业的核心竞争力是：以提高顾客满意度为目标的、企业所独有、难 模仿、不可交易、难以替代的价值优越眭1 2 , 3 , 4 】。顾客满意中心论，自然而然地成 为企业发展的基本观点。 将“顾客满意中心论”落实到企业的各项工作中，一项重要措施就是不断地 推出顾客满意的新产品。这里包含二个问题，一是系统地研究产品满意度的定义、 特征、测量、评价、有效性和误差分析，把握顾客关于产品及组成产品的各主要 性价要素的满意程度状态；= 是研究产品创新设计的理论和方法，通过创新，不 断开发出顾客满意的新产品。因此，将二者结合起来，建立产品满意度理论，研 究利用产品满意度测量和评价的结果，确定产品设计参数，指导产品创新实践， 开发顾客满意的新产品，具有十分重要的现实意义。 基于上述新产品开发理念，本文以机电产品为应用对象，试图建立产品满意 度理论，并根据这一理论，研究开发顾客满意的新产品的方法。 1 2 产品设计理论回顾 1 21 产品设计理论的主要研究内容 产品设计理论是研究产品设计的科学，涉及设计过程、设计目标、设计者、 可用资源、领域知识等5 个方面及其相互关系。 设计者是设计的主体，如一个设计人员、一个设计小组或多个设计小组。可 用资源是时间、空间、经费、设计经验、计算机网络及设计软件等在设计中要用 到的资源。领域知识是指设计中要用到的专门知识，如机械原理、机械零件、控 制理论等。设计目标是对设计产品的一种详细描述，如图样，数据文件等。设计 过程是指设计者为完成设计所采取的一系列活动。所谓设计，是指设计者利用可 用资源及领域知识，通过设计过程，将用户需求转变为对产品的一种详细描述的 过程，该描述可用于产品制造。设计理论的主要研究内容如图1 1 所示。在设计 理论所涉及的内容中，核心是设计过程i s , 6 。 上海大学博士学位论文 图1 - 1 设计理论的主要研究内容 当前，传统设计理论正向现代设计理论发展。现代设计理论认为：设计是知 识的物化，新设计是新知识的物化【7 1 。设计以知识为基础，以知识获取为中心。 知识和知识获取是资源依赖的，当智力资源由垂直结构向水平结构转变时，参与 设计各个要素之间的相互关系随之发生变化。现代设计理论就是在这种环境下对 传统设计理论的发展，它应当至少包含4 部分内容：设计过程理论，性能需求驱 动理论，知识流理论和多利益方协调理论n 1 2 2 设计过程模型 产品设计过程是将关于产品的市场需求映射 成产品功能要求，将功能要求转化为能实现该功 能的产品工程结构的过程。 经过多年研究，对产品设计过程的描述已相 对成熟。英国o p e n 大学的c r o s s 教授将它归纳为 描述型( d e s c r i p t i v em o d e l s ) 与规定型 ( p r e s c r i p t i v em o d e l s ) 两类过程模型【8 。前者是 对设计过程中可行的活动进行描述，后者规定设 计过程所必须的活动。 图1 2 为一种描述型设计过程模型。该模型强 调在设计的初期产生一个原理解，然后逐步完善， 图1 2 描述型设计过程模型 如果经评价无效，则重新产生一个原理解，即设计过程中的思维具有面向解的性 质。 图1 3 是一种规定型设计过程模型。该模型由七个阶段组成，每一阶段都规 定了任务及特定的工作结果。如第二阶段为查明待设计产品的功能及结构，其结 果为特定的功能结构。 上海大学博士学位论文 工作阶段 任务 阐明并精确规定任务书 查明功能及结构 寻求解决原理及其结构 4分解为可实现模块 5主模块结构设计 6 整个产品结构设计 7拟订制造及使用说明 工作结果 需求表 理 块结构 始技术设计草 产品文件 后续的实现 图1 - 3 规定型设计过程模型 图1 2 与图1 3 所示的模型有明显的区别。图1 2 并没有特别规定任务如何完 成，而只是说明应该提出原理解，设计者可以尽情发挥。图1 3 规定设计者必须 如何做，虽然设计不能尽情发挥，但工作阶段本身已被以往设计经验证明是合理 的。 图l _ 4 顺序过程模型 时间 时间 图1 - 5 并行设计模型 分析图1 - 2 、图1 3 ，不难发现，产品设计过程的核心是四个阶段：需求分析、 概念设计、技术设计及详细设计。对于图1 3 所示的设计过程，概念设计由查明 功能及结构、寻求解决原理及其结构两阶段组成。实际设计过程中，该四个阶段 既可以顺序进行，也可并行进行，如图1 - 4 、图1 5 所示。 我国学者谢友柏院士认为，设计过程可以表达为1 0 个可以顺序进行也可以并 4 上海大学博士学位论文 行进行的部分：确认需求( 含潜在的需求) ，扫描技术可能( 含联想到的可 能解) ，产生矛盾统一设想( 概念) ，经济、技术分析( 贯穿全过程) ，设 想的优选和确认，结构的优选和确认，材料的优选和确认，加工过程的优 选和确认，综合评价，产生和表述最终解。如图i - 6 所示，这里面主要是三 段：第一段是任务的提出：第二段( 包括上述过程描述中的、) 是可能解 的形成，通常称为概念设计；第三段( 包括上述过程描述中的) 是对可能 解的评估、优选和确认，并产生最终解，通常称为结构设计和详细设计。不论 第二段中有多少关于概念设计的学说，以及第三段中对不同的设计对象可能有完 全不同的评估和可能解被拒绝后回溯路线图的千变万化，它们对过程的构成和任 务并不会有什么影响 9 1 。 图1 - 6 设计过程构成及任务 不难看出，c r o s s 教授和谢友柏院士关于设计过程的阐述是基本一致。传统 设计理论中，设计过程的起点是委托方提出的任务或一个明确的需求，终点是能 够用于生产的图纸或文档。 1 3 创新设计研究进展 1 3 1 创新设计内容研究 产品创新设计主要包括四个方面：功能创新、形式创新、材料创新和构造创 新。功能创新是指通过设计师产品的使用功能更加先进、完善、安全和舒适，更 加符合顾客需要，具有更高的附加价值；形式创新是指通过设计师产品的色彩和 形状更加体现时代特征，具有时尚性；材料创新是指通过设计使产品使用的材料 更加符合功能要求，减少浪费、降低成本：构造创新是指通过设计使产品的构造 更加合理，更能体现最新的研究成果，使产品能够始终在业内处于领先水平。 上海大学博士学位论文 广义的讲，产品创新设计还可以包括工艺创新设计、包装设计、运输设计、 售后服务创新等等。 从创新程度上分，产品创新设计还可分为根本性创新和渐进性创新【m 】。根本 性创新是指企业首次向市场引入的、能对经济产生重大影响的创新产品或技术， 如电话机和晶体管收音机的发明和面市等。此类创新往往与科学上的重大发现相 联系，创新过程相对较长，受其它各种创新的不断充实和完善，同时也会引发出 大量的其它创新。渐进性创新是基于市场和顾客的变化，建立在已有技术和生产 能力之上的创新，能够有效地提高产品性价比，降低生产成本，提高生产率、工 艺水平以及竞争对规模经济和设备投资的要求。 1 3 2 主要创新设计方法 1 功能分解法 把创新设计过程分为功能分解、功能表示、功能综合三个阶段。从产品的总 功能分析开始，进行由上而下的功能分解，寻求最小功能可行解，由最小功能求 解得出最小的可行机构解，然后再由下而上进行机构组合，做出粗略运动简图， 经过综合评价，选择最佳方案 1 1 , 1 2 , 13 , 1 4 l 。 2 设计目录法 通过收集功能的作用原理，经整理、抽象、分类，建立具有一定结构的设计 目录。运用分类和识别技术，由功能到作用原理的匹配、解的选择、评价等得到 适当的方案解。此法注重了功能和结构类型之间的有机联系，有助于方案设计阶 段的创新 1 5 。 3 基于实例( c a s e - b a s e dr e a s o n i n g ，简称c b r ) 的设计方法 实例推理( c b r ) 主要利用过去的设计实例来指导现有设计，关键步骤包括实 例的表达、检索和修改。c b r 尤其适合于设计规则难以总结的复杂产品创新设计。 常用i 拘c b r 实例表达方法有三种：一是设计产品实例，女1 d o n g k o nl e e 开发的船 舶概念设计系统b a s c o n 一【1 6 】：二是设计过程实例，! t l l m o s t o w 的b o g a r t i 7 】； 三是设计模型实例，女1 g o e l 在k r i t i k 中使用的结构一行为一功能模型实例。我 国学者宋玉银等建立的“基于实例推理的产品概念设计系统19 】”，也属于这一类 型。 4 功能一行为一结构设计模型法 上海大学博上学位论文 功能一行为一结构框架最先由悉尼大学g e r o 提出【20 1 。u m e d a 等人提出了功能 一行为一状态模型，其中行为与状态广义地表达了结构概念【2 ”。在基于类比设计 中，q i a i l 和g o e l 均采用功能一行为一结构框架表达设计知识。d e n g 和z h a n g 则 通过引入环境知识，提出了功能一环境一行为一结构模型【2 3 】。我国学者邹慧君、 宋慧军等也对这一方法开展了研究。 5 功率键合图法 该方法的研究始于8 0 年代后期。目前在这方面的研究可分为两类，以r e d f i e l d 为代表的简单系统的研究和以r o s e n b e t g 和s h a r p 为代表的一般系统研究。前者针 对某些简单系统所希望的性能指标，应用功率键合图法确定在物理上能实现的解 及解的变形，即问题的多个设计方案。后者根据设计要求首先建立设计系统的功 能模型，然后由该模型产生原理解及解的变形，再由每个解建立描述其性能的功 率健合图及数学模型；或由功能模型建立功率健合图，由功率键合图产生多个解 的变形，即多个设计方案。最后，经评价选定解或设计方案2 “。 6 运动链发散创新设计 通过对己有机构的研究，找出它们的拓扑机构特征；在已存在机构中任选一 个作为初始机构，将其转化为一般运动链，使之只包括杆件和回转运动副，提取 机构特征信息；将图形元素转化为数字信息，按照图形元素的位置提取构件、运 动副关系，以矩阵形式建立起机构的数学模型；根据机构的杆件数、运动副数及 类型、自由度等，求得运动链图谱；根据设计要求，指定一般化运动链图谱中机 构构件和运动副的类型，获取特定化运动链：选出可以满足设计要求的、可采用 的特定化相应机构，得到相应的具有创新功能的产品设计方案f 2 5 】。 7 价值工程法 用准确、抽象和便于定量的词汇给每一个功能下一个定义，按照功能的上下 位关系及并列关系，将产品及其零部件的全部功能系统化；在功能分析中完成功 能定义、功能整理和功能评价；通过建立产品功能的逻辑关系体系，构成树状结 构的功能系统图【2 6 】，实现产品的创新设计。 8 并行设计法 并行设计是一种方法学，是现代设计的发展趋势。并行设计的目标是在设计 过程的早期阶段同时包容设计者和用户，实现设计者、用户和产品所有商业功能 之间的交互，亦即在概念设计阶段，同时研究产品的功能、原理、稚局、形状等 海大学博士学位论文 的设计。 9 组合法 组合法由浙江大学潘云鹤院士等提出，基本思想是把设计中的组合创新归结 为产品的功能、原理、布局、形态和结构5 个方面，通过组合实现产品性能、外 观、构造的创新，关键技术为产品建模技术、创新设计技术、智能支持技术、协 同设计技术和集成设计技术。在此基础上，建立了产品设计系统p c d s i 中的创新 设计工具包【2 8 】。 1 4 本论文的研究意义及课题来源 在以往的设计理论和设计方法研究中，设计更多地被定义为是对一个确定问 题的解，设计方法更多地研究如何产生一个合适解以及知识、知识库和推理过程 的逻辑关系与模型表示。而产品创新设计中，最关键的包括两个方面：一是如何 将最大多数顾客显性和潜在的需求正确地转化为设计的初始条件；二是如何将设 计要求( 初始条件) 转化为可用于生产的图纸或文档。设计对于消费时尚的引领 表现在设计者对于顾客需求分析的把握和深化；科学技术对于产品的推动和引领 作用，表现在设计者能否合理地将最新的科技成果应用到或转化为生产图纸或文 档中，表现在企业能否及时地将最新的科技成果应用到产品生产、贮运、销售等 其它环节。只有同时解决产品创新设计中的这两个主要方面，才能设计并制造出 适销对路的产品。不难发现，以往关于设计理论和设计方法的研究，较偏重于如 何更好地将设计要求转化为可用于生产的图纸或文档；而对于如何挖掘顾客需 求，并将最大多数顾客的需求正确地转化为设计要求则涉及较少。 将创新设计中的两个主要方面有效地统一起来，设计者具有不可替代的作 用。第一，设计者最了解产品的过去、现在及将来可能的发展趋势，是产品发展 方向的创造者和消费时尚的引导者：第二，设计者能够更好地判断顾客需求的合 理性和现实性，能够更准确地将顾客需求描述为设计的初始条件，更直接地将顾 客需求转化为可用于生产的图纸或文档：第三，设计者能够更有效地将设计思想、 专业术语转化为顾客能够理解的俗语，与产品的直接用户建立起良好的沟通平 台。 基于产品满意度的创新设计理论与实践研究，试图向设计者提供一种挖掘顾 客需求，相对正确地将顾客需求信息转化为初始设计条件的理论和方法，提高创 r j ：= 海大学博士学位论文 新设计的针对性，改进产品的顾客满意度，实现顾客一设计者一制造企业的良性 互动，提升企业市场竞争力。这是本文研究的意义之一。 2 1 世纪，产品越来越朝着智能化、人性化和客户化的方向发展，分类越来 越细，市场竞争日趋激烈，技术的更新速度和扩散速度大大加快，一切为了用户 满意，已经成为当前制造业的核心目标。只有提高用户满意度，企业才能够生产 出适销对路的产品。只有提高用户满意度，才能够将用户满意转化为用户对品牌、 对企业的忠诚，形成品牌效应、名牌战略。只有提高用户满意度，才能不断挖掘 用户需求，拓宽产品的发展空间，实现企业的持续发展。随着制造业的自动化程 度、标准化程度和生产率的进一步提高，产业转移速度和技术扩散速度的加快， 市场竞争将更趋激烈，产品寿命周期越来越短，企业新产品开发的压力越来越大， 提高产品满意度将在一个较长时期内成为制造业的核心竞争力。 提高产品满意度的关键是挖掘并准确表达用户关于产品的最大利益。用户获 得的利益越大，对产品就越满意。用户的最大利益，具有相互矛盾的两个方面。 一方面用户要求产品的功能尽可能先进、完善、稳定、可靠、时尚、环保等等： 另一方面，要求产品的销售价格和使用成本尽可能的低。一般地，产品的功能越 先进、完善、稳定、可靠、时尚、环保，其制造成本和使用成本也越高。因此， 用户最大利益是产品的性能、质量、成本、面市时间等的最佳匹配，是一个产品 的综合指标。上世纪六十年代以来，c a r d o z o 、j o h n s o n 、f o m e l l 、a n d e r s o n 等人 相继提出了满意度( c u s t o m e rs a t i s f a c t i o n ，简称c s ) 的概念，认为满意度是反 映一个国家和行业质量竞技状态的综合指标。在此基础上，1 9 9 4 年，美国发布 了国家满意度指数( a m e r i c a nc u s t o m e rs a t i s f a c t i o ni n d e x ，简称a c s i ) ，作为反 映美国社会经济运行质量的宏观质量经济指标，为预测行业兴衰和长远盈利潜 力，识别市场竞争的潜在障碍和发展机遇，发挥了重要作用”。 基于产品满意度的创新设计理论与实践研究，从微观层面首次提出了产品满 意度的概念，对产品满意度的基本理论、测量方法、计算模型等进行深入研究， 在此基础上，提出了面向顾客满意的产品设计参数确定方法( d e s i g np a r a m e t e r f o rc u s t o m e rs a t i s f a c t i o n ，简称d p f c s ) 的基本构架、创新设计方法和设计原则， 给出了应用实例，认为产品满意度是挖掘并准确表达制造企业顾客最大利益的重 要指标。通过对产品满意度的不断地测量和分析，可以更准确地把握顾客需求， 上海大学博士学位论文 合理确定产品自身的强项和弱项，为企业开发更具竞争力的产品奠定基础。这是 本文研究的意义之二。 当前，制造业信息化工程正在快速推进，为制造企业与用户之间快速、准确 的信息交流提供了基础平台和语言标准，为全面提升产品的用户满意度奠定了基 础。一方面，制造业信息化使设计者与顾客的交流更加直观。制造业信息化的基 础是产品数据化，产品数据化能够促进t n 造企业与用户信息交流的无缝对接， 使顾客能够更加形象、准确、全面地了解产品的形态、使用性能及各项质量指标， 从而，更加准确地表达关于产品的创新期望，有效地消除了因表达不准确而导致 的信息传递失真。另一方面，制造业信息化使非本地用户与制造企业间的信息交 流本地化。通过网络与现代通讯手段，顾客可以利用产品数据化规定的语言标准 快速、准确地表达对于产品的创新期望。总之，制造业信息化为产品满意度测量 提供了有效的载体。基于网络和通讯技术，使满意度测量的方法更多、面更广、 用户反馈更加迅速，使测量结果更具广泛性、快捷性、准确性和有效性。 基于产品满意度的创新设计理论与实践研究，能够更好地抓住制造业信息化 契机，将产品创新设计的基础建立在应用现代网络、通讯等信息技术之上，使产 品创新更直接地反映顾客需求，是设计师与顾客的交流与响应更加敏捷，促进产 品的人性化和客户化。这是本文研究的意义之三。 当前，新一轮国际产业转移浪潮正在形成，我国正成为国际制造业转移的主 战场洲【3 2 】。承接国际产业转移，既是我国制造业发展的重大历史机遇，也是制 造业发展面临的巨大挑战。正确处理国际产业转移的机遇与挑战，关键是 加强自主创新，将承接国际产业转移与培育自身核心竞争力结合起来。因此，发 展一个能够兼顾产品创新设计的两个主要方面的设计理论，提高产品创新设计的 针对性和有效性，提高设计水平，已经成为企业界的迫切需要，引起了学术界的 较大关注，具有重要的理论意义和实用价值。这是本文研究的意义之四。 本论文的研究目的是试图建立一个能够更有效地提高产品满意度的创新设 计理论，拓展产品设计理论，使产品创新设计建立在统计科学和创新设计理论的 基础之上，提高新产品开发的针对性、适用性和顾客满意度，提高产品的市场竞 争力。 本论文研究受到浙江省自然科学基金项目( 5 0 2 1 5 6 ) “基于k a n o 模型的光 上海大学博士学位论文 机电产品满意度预测算法及系统研究”、浙江省科技计划项目( 2 0 0 3 c 3 1 0 5 3 ) “数 控裁剪刀头裁剪机理研究及设计与开发”和宁波市重大科技计划项目( 0 0 1 2 0 1 6 ) “服装裁片优化排料的研究及三坐标数控裁剪机开发”的资助，上述课题均在本 文研究期间获得资助，已通过浙江省科技厅组织的专家鉴定或验收，作者为项目 主持人。 1 5 主要研究内容、研究方法与创新点 本论文共分八章。各章节体系结构如图1 7 所示。 基于满意度的产品创新设计理论与实践 勰撇望il 耋器囊，辱春善最盏 面向顾客满意 的产品设计 第一章，绪论。在总结国内外相关理论研究的基础上，提出了本论文的研究 内容基于产品满意度的创新设计理论与实践。系统阐述本文的研究背景、目 的意义和研究方法，合理界定本文的研究内容，给出了本论文的总体框架。 第二章，产品满意度立论。从产品设计与顾客满意的关系出发，总结了满意 度研究的理论基础、概念模型和研究进展。在此基础上，建立了产品满意度的理 论构架，提出产品满意度是反映产品性能、价格和面市时间匹配关系的重要指标， 产品创新设计的主要依据。最后，系统分析了产品满意度的基本特征。 第三章，产品满意度测量体系。从研究产品属性出发，分析了产品的质量层 次，提出了产品满意度测量指标体系设计的一般要求，在此基础上，建立了产品 满意度测量