（机械设计及理论专业论文）产品用户需求与技术特征配置及其优化技术研究.pdf

摘要 在面向改良产品的设计生产中 企业必须不断地从用户那里获取需求信息 并向用 户提供更加符合其需求的产品 用户需求与产品技术特征的映射过程是产品定义的重要 环节 需要针对用户需求与技术特征配置进行相应的研究 旨在能够将用户的需求转化 为产品的技术特征 进而为产品创新设计提供一些新的思路和方法 论文在深入研究和分析国内外相关领域的研究成果和有关资料的基础上 结合电动 车开发中用户需求与技术特征配置问题 对用户需求处理及配置最优的技术特征等关键 技术与方法进行了研究 以求产品的整个设计过程始终围绕用户需求展开 使产品能最 大限度地满足用户需求 为产品设计初级阶段的实施提供有效的支持和更加完善的解决 方案 论文首先研究用户需求信息获取与建模技术 应用a s p a c c e s s d r e a m w e a v e r 等 技术开发了基于w e b 的用户需求信息库系统 其中包括用户需求信息的在线获取 用 户需求信息的相似性判定与归纳 基于案例推理 c b r 技术的需求模板的表达以及需 求模板的存储结构等 应用成功的案例产品对用户需求群体进行分类 其次对神经网络 和遗传算法在用户需求与技术特征配置中的应用作了深入的研究 总结了产品技术特征 及其值的确定方法 建立了用户需求满意度与产品技术特征的特征值之间映射关系的 b p 网络模型 以及技术特征自身之间映射关系的b p 网络模型 使其能应用于遗传优化 算法 实现产品技术特征优化配置的目标 最后在已有案例信息的基础上 结合综合创 新设计方法 以电动车为例 通过程序实现与验证了所述创新设计方法的有效性 关键词 用户需求信息库 c b r 产品技术特征 q f d b p g a w e b 技术 a b s t r a c t i nt h ed e s i g np r o d u c t i o nf a c i n go fi m p r o v e dp r o d u c t s e n t e r p r i s em u s tc o n t i n u a l l yo b t a i n d e m a n di n f o r m a t i o nf r o mc u s t o m e r s a n dp r o v i d ec u s t o m e r s 谢t i lp r o d u c t st h a tb e t t e rm e e t t h e i rn e e d s t h em a p p i n gp r o c e s so fc u s t o m e rr e q u i r e m e n t sa n dt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c si sa l l i m p o r t a n tp a r to fp r o d u c td e f i n i t i o n w i t ht h ep u r p o s eo ft r a n s f o r m i n gc u s t o m e rr e q u i r e m e n t s i n t op r o d u c tt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i e s i tn e e d st h ec o r r e s p o n d i n gr e s e a r c ho nt h ec u s t o m e r r e q u i r e m e n t sa n dt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fc o n f i g u r a t i o n a n dt h e no f f e rs o m en e wi d e a s a n dm e t h o d sf o ri n n o v a t i v ed e s i g no ft h ep r o d u c t s o nt h eb a s i so fd e p t hs t u d y i n ga n da n a l y z i n gt h er e s e a r c hr e s u l t so ft h ed o m e s t i ca n d f o r e i g nr e l e v a n tf i e l d sa n di n t e r r e l a t e dd a t a t h ep a p e rc o m b i n e dt h ep r o b l e mo fc u s t o m e r r e q u i r e m e n t sa n dt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fc o n f i g u r a t i o n i ne l e c t r i cv e h i c l e p r o d u c t d e v e l o p m e n t r e s e a r c ho ns o m ek e yt e c h n o l o g i e sa n dm e t h o d st oc u s t o m e rr e q u i r e m e n t s p r o c e s sa n dt h eo p t i m a lc o n f i g u r a t i o nt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s f o rp r o d u c t st h r o u g h o u tt h e d e s i g np r o c e s sa l w a y sf o c u so nc u s t o m e rr e q u i r e m e n t su n f o l d i n g s ot h a tp r o d u c t sc a n m a x i m u ms a t i s f yt h ec u s t o m e rr e q u i r e m e n t sa n dp r o v i d ee f f e c t i v es u p p o r ta n dam o r e c o m p l e t es o l u t i o ni nt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ei n i t i a ls t a g eo fp r o d u c td e s i g n f i r s t l y r e s e a r c h i n g c u s t o m e rr e q u i r e m e n t si n f o r m a t i o n a c q u i s i t i o n a n dm o d e l i n g t e c h n o l o g y d e v e l o p e daw e b b a s e dc u s t o m e rr e q u i r e m e n t si n f o r m a t i o nd a t a b a s es y s t e m a p p l i c a t i o no fa s p a c c e s s d r e a mw e a v e ra n do t h e rt e c h n o l o g i e s i n c l u d i n gc u s t o m e r r e q u i r e m e n t si n f o r m a t i o no n l i n ea c c e s s c u s t o m e rr e q u i r e m e n t si n f o r m a t i o nb a s e d o n s i m i l a r i t yw i t l ii n d u c t i o n t h ee x p r e s s i o na n ds t o r a g eo fr e q u i r e m e n t st e m p l a t ec a s e b a s e d r e a s o n i n g c b r t e c h n o l o g y a n du s et h es u c c e s so fp r o d u c tc a s es t u d yf o rc u s t o m e r r e q u i r e m e n t sg r o u pc l a s s i f i c a t i o n s e c o n d l y f u r t h e rr e s e a r c ho nt h ea p p l i c a t i o no fn e u r a l n e t w o r ka n dg e n e t i ca l g o r i t h mi nc u s t o m e rd e m a n da n dt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c sc o n f i g u r a t i o n t e c h n o l o g y a n dt h e ns u m m a r i z e st h em e t h o df o rd e t e r m i n i n gt h et e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c s e s t a b l i s h e dt h eb pn e t w o r km o d e lo ft h em a p p i n gr e l a t i o n sb e t w e e nt h ec u s t o m e r r e q u i r e m e n t ss a t i s f a c t i o na n dt h ee i g e n v a l u e so ft e c h n i c a lf e a t u r e s a n da m o n gt h et e c h n i c a l c h a r a c t e r i s t i c st h e m s e l v e s m a k ei t sb pn e t w o r km o d e lc a l lb ea p p l i e dt og e n e t i co p t i m i z e t o r e a l i z et h et a r g e to fp r o d u c tt e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c si n n o v a t i o n l a s t l y o nt h eb a s i so f e x i s t i n gc a s ei n f o r m a t i o n t h ep a p e rc o m b i n e dw i t hi n n o v a t i v ed e s i g nm e t h o d t a k e st h e e l e c t r i cc a rf o re x a m p l e t h r o u g ht h ep r o g r a mr e a l i z a t i o na n dv a l i d a t e st h ee f f e c t i v e n e s so ft h e m e t h o do fi r m o v a t i v ed e s i g n k e yw o r d s c u s t o m e rr e q u i r e m e n t sd a t ab a s e c b r t e c h n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fp r o d u c t q f d b p g 气w e bt e c h n o l o g y 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 课题的研究背景 1 基于m c 的面向改良产品族的设计模式 制造业面临的一个重要课题是采取何种生产方式以适应瞬息万变和日益个性化的 市场环境 随着市场逐渐偏向用户驱动 谁赢取了用户 也就是赢得了整个市场 企业要想如 此在激烈的竞争中立于不败之地 必须要提供给用户切实满足个性化需求的产品 而面 向产品族的开发方式 可以在一定成本和效率的前提下 使得产品能够快速变形 同时 又能够减少重新设计所耗费的努力 这样就可以满足多样化 个性化的用户需求f 3 对 产品族进行改进是在现有产品的基础上进行的改良和优化 面向变型的设计为产品族的 改善提供了足够大的空间 在大规模定制的模式下对产品族进行开发的方式 可以使得 企业通过改进产品族而不是开发一个全新的产品 用来满足用户一些个性化 多样性的 动态需求 这样做既降低了生产成本又缩短了产品的开发周期 1 2 课题研究内容的提出 在新产品的开发阶段 企业必须不停的从用户方面获取信息 同时提供给用户更加 符合他们需求的产品 根据企业中产品的开发人员采集 分析和预测的用户总体需求 可以确定出合理的用户需求群 在这个基础上 把搜集到的客户需求配置到产品的技术 特征上 可以得到很多按照客户需求设计的产品模型 足以包含整个市场的需求 同时 要求企业能够不断更新产品的结构以及工艺基础设施 对某些特定的并且尚未满足的用 户需求做出相应的反应 所以企业需要适时改进产品族 从而适应动态变化的客户需求 随着市场逐渐偏向用户驱动 谁赢取了用户 也就是赢得了整个市场 企业要想如 此在激烈的竞争中立于不败之地 必须要提供给用户切实满足个性化需求的产品 而面 向产品族的开发方式 可以在一定成本和效率的前提下 使得产品能够快速变形 同时 又能够减少重新设计所耗费的努力 这样就可以满足多样化 个性化的用户需求 3 j 对 产品族进行改进是在现有产品的基础上进行的改良和优化 面向变型的设计为产品族的 改善提供了足够大的空间 在大规模定制的模式下对产品族进行开发的方式 可以使得 企业通过改进产品族而不是开发一个全新的产品 用来满足用户一些个性化 多样性的 动态需求 这样做既降低了生产成本又缩短了产品的开发周期 用户需求和产品技术特征是由所在不同领域的用户和设计者分别提出的 用户需求 与技术特征之间存在一种复杂的多对多映射关系 用户需求一技术特征的映射过程是定 义产品过程的重要环节 它可以用来权衡用户 市场以及设计者这三个之间的利益 获 得产品的结构 后续详细的设计 产品的生产过程也将以此为输入做进一步的展开 在对产品的设计生产进行改良的过程中 针对用户的需求与技术特征之间的配置 第一章绪论 需要进行相关的研究 而本课题正是在这一背景下提出的 旨在能够将用户的需求转化 为产品的技术特征 进而提供给设计者对产品的创新的设计新的方案 1 3 国内外研究现状 本论文研究的是产品用户需求与技术特征配置的关键技术 与课题相关的研究内容 主要有 用户需求的获取与建模技术 产品技术特征的确定方法 产品用户需求与技术 特征配置方法以及优化技术的研究 1 3 1 产品用户需求的研究现状 用户需求分为主观的用户需求和客观的用户需求 主观的用户需求是由用户明确提 出的需求 是产品所具有的基本功能 客观的用户需求是并未由用户明确提出的需求 它属于产品的辅助功能或者附加功能 但是它能够引导用户达到更为满意的状态 诱导 用户购买产品 3 j 并不是所有的产品都是由设计人员主观的加上了定制的特征 就会得到用户的欢 迎 所以 最根本的问题是要深入的理解和挖掘用户的需求 用户的功能性需求决定了 产品族功能型谱 而造型方面的需求决定了产品族风格型谱 有效的获取并准确处理需 求信息 不仅能够缩短开发周期 而且是企业对产品族进行系列规划的关键 4 j l 用户需求获取与表达研究现状 1 用户需求的框架表达 采用框架结构表达用户需求 将用户需求分解为三级 每一级是上一级的子需求 用框架中的关系槽 p a r t o f 来表达用户需求的这种层次性 5 1 框架表示适合表达结构化的知识 但由于用户需求具有一定的动态多变性 因此 这种方法在描述动态需求上有一定困难 2 面向对象 基于面向对象的原理 文献 6 提出了面向对象的模糊知识来表达 用户需求 定义对象属性的模糊集合以及加权模糊逻辑的模糊规则 应用模糊框架推理 与基于规则的配置推理方法 解决大批量定制设计中模糊需求的表达与处理能力 用户 需求的面向对象表达方法有利于需求的扩充和更新 易于需求知识的维护和管理 但在 用户和产品开发人员对需求模型和内容的理解 以及需求知识在应用领域内的共享方面 存在一定的欠缺 3 用户驱动参数描述结构 用户驱动参数描述结构由参数分类 描述格式及用 户化产品数据结构组成 用户驱动参数是用户在对产品功能 性能 外形及价格等了解 的基础上 从用户对个性化产品要求出发 对需求产品的直观描述 包括功能描述 性 能描述 外型描述 配置描述和价格描述 7 用户驱动参数描述结构集中表达企业构造 需求和用户使用需求 在描述结构中分为企业构造部分和用户使用部分 通过 引用指 针 建立二者间的数据关联 这种描述方法在一个结构体中既表达出用户需求 又描述 了产品的定制要求 方便用户和产品开发人员对需求知识的正确理解 但构建比较复杂 尤其是对引用指针的定义 2 长安大学硕士学位论文 2 用户需求建模研究现状 用户需求建模就是根据需求分析 对以获取的用户需求进行抽象描述 为目标系统 建立一个概念模型 1 基于用户需求拓扑结构的需求建模方法 通过对并行工程中需求建模理论和 方法的研究 提出了基于需求拓扑结构的产品需求建模方法 并结合可视化技术提出了 主动性需求拓展概念i l0 1 文献 1 l 通过对用户需求信息的获取 分析与处理的研究 提 出了逐层映射的需求模型 基于需求拓扑结构的需求建模方法能够清晰地表达需求的层 次结构关系 但在如何对需求进行分解 如何控制需求分解粒度 以及模型的可操作性 上具有一定的困难 2 基于用户需求信息模板的需求建模方法 采用智能a g e n t 技术设计了智能用 户需求获取系统 能够主动根据用户的输入 自动引导用户完成对产品需求信息的表达 并自动进行一致性检查 l2 文献1 1 3 提出了基于现有产品进化的产品需求建模方法 通 过映射现有产品的历史数据 对以往用户对产品需求的有效提取 结合领域被测试者知 识建立需求信息模板 基于用户需求信息模板的需求建模方法大大简化了用户对产品需 求的表达过程 在信息模板的引导下 用户能够方便地描述对产品的需求 需求信息模 板有利于需求信息描述的系统化和规范化 便于需求信息的共享 传递和重用 但该方 法对需求信息的提取 分析和处理过程要求较高 而且 当产品比较复杂和种类较多时 模板的构建量将大大增加 相应的维护将变得比较困难 3 广义需求建模方法 文献 1 4 对m c 产品信息模型进行了研究 但主要集中 在对产品族的研究 对需求信息的建模没有详细论述 文献 1 5 1 分析了大规模定制模式 下需求建模的特点 围绕大规模定制实施的全过程 系统地提出了面向大规模定制的广 义需求建模方法 通过对用户群需求信息的汇总 聚类 以需求结点为单位 按照一定 的信息描述格式对需求信息进行表达 构成用户群需求集 按照广义分类体系构建需求 分类模型 通过分析各种需求信息之间的关联和拓扑关系 构建需求层次模型 以全面 反映产品全生命周期中用户对产品的需求 广义需求建模方法综合考虑了用户群的共性需求和离散用户的个性化需求 面向共 性需求主要围绕产品族构造过程进行 面向个性需求主要围绕订单实现过程进行 这种 需求建模方法需要全面捕获与产品相关的需求信息 建立多维需求分类体系 构造过程 中涉及到多个不同视图模型的逐层映射关系 因此 建模过程较复杂 3 用户需求重要废的研究现状 文献 1 9 对获取用户需求的各方面影响因素进行了系统分析 并提出了解决途径 文献 2 0 l 提出了 种基于人工神经网络的q f d 用户需求重要度评估方法 能直接从学习 后的网络连接权重中提取出用户需求重要度信息 传统的用户需求重要度方法一般包括 被测试者确定法 特征值法和用户调查法 文献 2 1 在分析了传统方法局限性基础上 提出了权重概率综合系数法用于确定q f d 中的用户需求重要度 文献 2 2 对关联分析和 第一章绪论 q f d 在用户需求确定的异同进行了对比 认为这两种方法不但不矛盾 而且能够相互补 充 关联分析主要获取当前的用户需求 而q f d 可以获取将来的用户需求 文献 2 3 将模糊a h p 法应用于用户需求重要度的确定 文献 2 4 将优化理论引入用户需求权重评 估 可以从不同用户需求权重信息中提取统一的用户需求权重 解决了通过市场调查获 得的用户需求表达存在偏好差异及冲突问题 1 3 2 产品技术特征及优化技术的研究现状 根据质量功能配置中建立起来的质量屋 决定了产品技术特征的目标值 在预先设 定的约束条件下使得用户对产品的满意度是最大的 这是一个非常复杂的决策过程 充 满了多个变量和多个目标 传统的技术特征的确定主要通过召开智慧风暴会议来确定 技术特征目标值主要靠开发人员的经验确定 各设计要求间存在相关和冲突 很难得到 最优决策结果 文献 2 6 利用模糊推理技术确定了技术特征间的关系 1 3 3 用户需求与技术特征配置及优化技术的研究现状 在调查获取用户需求信息 并对用户完成聚类之后 需要实现由用户需求到技术特 征的转换 配置用户需求的目的就是把通过w e b 调查获得的用户需求信息配置到产品 的技术特征 或称设计规范 上 产品的技术特征对产品的设计具有指导的意义 目前 能够实现由用户需求到技术特征转换并且使用最广泛的方法就是质量功能配置手段 利 用质量屋将用户需求转换到技术特征上 文献 3 3 提出了用户屋 h o u s eo fc u s t o m e r 的概念 并据此建立了动态的质量功 能展开 d y n a m i cq f d 文献 3 4 针对质量屋矩阵过大时不易实施的缺点 提出了质量 屋分解模型 将一个大的质量屋分解成若干小的质量屋 以提高q f d 的运用效率 针 对q f d 处理各种定性的和模糊的输入信息的不足 文献 3 5 1 首先提出了把模糊集理论运 用于q f d 中的思想 文献 3 6 分别对模糊质量功能展开的理论框架进行了研究 文献 3 7 为各个语言变量建立语言真值集和对应的模糊数 运用模糊数运算和模糊决策对模糊信 息进行处理 文献 3 8 也对模糊集理论在质量功能展开中应用进行了详细的论述与研究 文献 3 9 对q f d 中用户需求和技术特征之间的关系矩阵进行了形式化描述 以获得需求 变换矩阵 文献 4 0 着重于在技术特征的目标值和用户需求的满意度 评价值 之间建 立起直接的联系 在他们的研究中 假设技术特征的目标值和用户需求的评价值之间的 关系是线性的 文献 4 1 提出用模糊关系矩阵来表示质量屋中的关系矩阵 其数据的获 得方法有统计法和回归分析等方法 1 4 论文主要研究的目的及内容 1 4 1 研究的目的 从目前研究内容和方法来看 尽管强调了用户需求 用户的个性化问题 但没有把 4 长安大学硕士学位论文 用户需求与产品设计的整个过程系统地 紧密地联系起来 往往仅作为分析和参考依据 这样就会造成用户需求与实际产品的偏离 由于二者之间存在偏离 就需要在产品设计 及后续制造过程中不断调整 从而延长了产品的定制时间 为此 论文在深入研究和分析国内外相关领域的研究成果 有关资料的基础上 结 合电动车在实施产品设计中用户需求与技术特征配置问题 对用户需求处理 配置最优 的技术特征等关键技术与方法进行了研究 以求产品的整个设计过程始终围绕用户需求 展开 使产品能最大限度地满足用户需求 为产品设计初级阶段的实施提供有效的支持 和更加完善的解决方案 1 4 2 研究的主要内容 1 研究面向改良产品的用户需求信息获取与处理方法及计算机辅助技术 使从 消费数据 问卷调查 网上信息的搜集等来的用户需求能通过计算机辅助进行有效的处 理 包括 基于w e b 的用户需求获取技术 基于数据挖掘的用户需求获取分析技 术 基于w e b 的用户交流平台等用户需求获取技术 2 结合用户需求模型 数据库 构建动态的产品族用户需求信息库 包括通过 构建相应的隶属度函数将产品族设计方案特征值转化为对模糊用户需求信息的隶属度i 3 综合运用质量功能配置 q f d 模糊理论和神经网络方法 研究用户需求向 产品技术特征映射的方法 4 基于遗传算法的多数据源查询优化 检索与用户需求最匹配的设计方案 针对研究内容 本文的具体章节安排如下 第一章 绪论 主要介绍相关的背景知识 当前的研究现状 阐述本论文研究的 主要内容及结构安排 1 1 第二章 用户需求的获取与建模技术 对用户需求的特点及分类方法进行了分析 和概括 介绍了用户需求获取方法 实现基于c b r 的用户需求模板生成技术 第三章 基于b p 网络的产品技术特征确定方法 根据用户需求确定产品的技术 特征与其目标值 并对产品技术特征重要性进行评估 利用大量案例形成样本设计b p 网络并进行训练 对得出的技术特征利用证据理论和多准则效用理论进行协同处理 确 定技术特征集 第四章 基于q f d 的产品用户需求与技术特征的匹配 对用户需求群体分类 评 定基于c b r 的技术特征与用户需求的关系强度 对满足技术特征目标值的产品价格估 算并检查用户需求的 致性 评定技术特征自相关关系强度 第五章 基于g a q f d 的产品方案优化设计 应用技术特征的改善率确定q f d 的优化模型 具体实施基于g a 的优化过程并给出优化结果分析 5 长安大学硕士学位论文 第二章用户需求的获取与建模技术 用户需求是企业产品设计和制造的根据和源泉 企业面对的不仅仅是单一的 稳定 的市场特征 而是能够满足用户变化多端的多样化以及个性化的需求 企业开展各项生 产经营活动的出发点和原始驱动力已经成为用户需求 用户需求是直接影响产品质量优 劣的关键因素 所以 在整个产品生命周期中能够准确并有效的获取所有的用户的需求 的信息 然后分析获得的用户的需求的信息 进行提取并且能够准确地表达用户需求的 信息 使得它们在产品的设计过程中没有歧义 不仅可以缩短产品开发周期 还影响着 以用户满意为衡量标准的产品设计质量 更是最终影响着产品配置结果的是否能够满足 用户要求的重要环节 2 1 基于c b r 的用户需求模板生成技术 如何对已经存在的成功案例进行挖掘信息数据 给新产品的设计提供支持 这是一 个值得研究的问题 在获取用户需求的过程中使用以前成功的案例 基于案例的推理技 术 c a s e b a s e dr e a s o n i n g c b r 提供了方法和途径 2 1 1 基于c b r 的用户需求信息收集 电动车案例的选择对于需求信息模板的描述具有重要影响 一方面 样本案例构成 必须尽可能的体现电动车的需求的共性和差异性的特点 反映出较全面 合理的用户需 求 另一方面 样本群规模又需要控制在一个便于技术处理的范围内 在对电动车进行调查原始素材的基础上 选取市场份额占有率较高的三个品牌 新 日 爱玛 绿源 的电动车型号 根据文献 6 1 1 提出的选取试验样本的方法 再结 合上述原则 得到1 5 个较具代表性的样本案例 见附录一 在车型维度上 样本分布 基本可以覆盖市场上受用户欢迎的各种款式 对这1 5 个电动车样本进行数据挖掘 针对每款电动车分析出用户购买或未购买该 款电动车的原因 可以挖掘出用户对电动车的需求信息 每个样本都对应一个用户需求 模板 见表2 1 其中置 卢l 2 4 2 表示用户对该款电动车的第f 项需求信息 表2 1 基于电动车案例的需求信息模板 电动车型号 需求信息变量 新日速度高蜀 风华l o 号 速度可调 局 功刀爹裂商水 加速快墨 爬坡性能好 磁 性能参数需求 抗撞击能力好x 5 制动性能好x 6 减震性能好 石 载重性能好x 8 7 第二章用户需求的获取与建模技术 电动车型号需求信息变量 续航里程长 玛 充电时间短x l o 寿命需求使用寿命长 蜀1 中途没电的情况下也可骑行 蜀2 限速保护功能 x 1 3 欠压 限流保护功能 蜀4 功能需求 智能自检故障功能 蜀5 多种骑行模式 x 1 6 防盗性能好五7 软启动功能 蜀8 承载货物和人 放置小物品 x 1 9 停放平稳 x 2 0 安装防阔装置局l 结构需求 防止雨水溅到人身上x 2 2 车身轻便 结构紧凑 x 2 3 电池 控制器主板密封性好蜀4 鞍座 电池方便拆卸 且安装牢靠 x 2 5 转向机构灵活省力x 2 6 制造精度高 x 2 7 刹车耐磨性好噩8 隔热性好 弼9 局部和整体风格统一 比例协调x 3 0 外观需求具有独特风格x 3 1 外形线条流畅 相接适度 x 3 2 局部和整体配色合理协调x 3 3 颜色需求色感视觉稳定 砭4 色块分区与形态搭配协调x 3 5 操作装置布置合理 玛6 仪表布置位于操作者最佳视线x 3 7 行驶安全性好 局8 人机工程 操作安全性好x 3 9 噪音小 x 4 0 骑行舒适 x 4 1 性价比高x 4 2 8 长安大学硕士学位论文 2 1 2 基于c b r 的用户需求信息检索 图2 1 啾推理过程 用户需求模板的自动生成技术存在两种情况 15 一是针对以前的产品改进的情形 依据已经存在的产品的编号 能够从需求信息库中查询与用户需求模板相似的样本 为 用户提供进一步的修改和完善 二是针对新产品开发的情况 首先利用c b r 生成用户 的需求模板 也就是首先通过用户回答一些关于产品主要特征参数的问题 然后再生成 需求模板 而后应用c b r 在已经存在的产品样本库中选择和用户要求的需求最相近的 产品样本 根据这个产品编号就可以生成一个用户需求模板 基于案例推理的过程如图2 1 所示 第一步先通过用户得到对问题的描述 依据这 个描述 检索案例库 找到最匹配的样本 然后根据此案例与问题描述的差异 修正此 案例并使它符合当前的问题描述 把它存入案例库中 c b r 过程实际上就是对实例的提 取 选择 调整和修改的设计问题进行求解的过程p 列 1 案例的索引 c a s ei n d e x i n g 案例的索引通常可以分为三类m 最邻近法 n e a r e s t n e i g h b o ra p p r o a c h 归纳法 i n d u c t i v ea p p r o a c h 和基于知识的方法 k n o w l e d g e b a s e da p p r o a c h 本文中运用的 是基于知识的方法与最邻近法相结合的办法 针对电动车的用户需求 可以确定以下的产品技术特征 价格 电动车类型 续航里程 用途 电池类型 电机类型 依据用户输入这些产品技术特征的属性值 给当前用户需求产生一个索引 根据这 个索引可以从用户需求案例库中检索出最符合条件的案例 案例检索定义为 1 电动车的价格 它的索引方式如表2 2 所示 9 第二章用户需求的获取与建模技术 表2 2 电动车产品价格特征的索引规则 特征1单位 元 取值 3 0 0 0 索引 lm n0 2 电动车的类型可以划分为豪华型 a 标准型 b 简易自行车型 c 折 叠型 d 3 电动车的续航里程 例如 4 8 v 1 2 a h 的电池 续航在4 0 5 0 公里 4 8 v 2 0 a h 的电池 续航在5 5 6 5 公里 6 0 v 2 0 a h 的电池 续航在7 0 8 0 公里 其索引方式如 表2 3 所示 表2 3 电动车续航里程特征的索引规则 特征3单位 公里 取值 2 0 2 54 0 5 05 5 6 57 0 8 0 索弓i v llmn 4 用途以及它的索引值分别为 载重 v h 城市道路骑行 v b 山路骑行 v l 5 电池的类型 电池型号分为 3 6 v 1 2 a h 4 8 v 1 2 a h 3 6 v 1 4 a h 4 8 v 1 4 a h 3 6 v 1 7 a h 4 8 v 1 7 a h 3 6 v 2 0 a h 4 8 v 2 0 a h 6 电机类型 电机功率及其索引值分别为 3 6 v 1 8 0 w v h 3 6 v 2 5 0 w v l 4 8 v 3 5 0 w v b 4 8 v 5 0 0 w m 2 案例检索 c a s er e t r i o v s l 案例检索采用的是 先严格匹配 后相似计算 的原理 3 1 1 系统首先利用上面叙述 的检索规则 依据用户描述的产品特征需求生成一个索引 利用索引在案例库中检索并 查询出满足条件的几个案例样本 计算其和案例库中满足条件的案例属性的相似度 得 到各个属性相似度的一个加权和 通过这样便可以确定出最相似的案例 定义新产品与案例库中第f 个案例产品的相似度是 s n 1 一巩 2 1 其中d 表示的是新产品与第f 个案例产品的欧氏距离 巩 的定义是 d n t 2 2 其中h 和如分别表示的是新产品以及第i 个案例产品在第歹个特征上的取值 形表示各个产品特征的重要度 o j 被定义为嗍 卟岳忑葡巧 三1 i 兰f f i l 而 协3 所以 通过面向对象的方法能够完整准确的表达出产品的案例信息 既方便了通过 数据库软件结合来建立产品案例库 也方便了搜索查询具体的产品案例 1 0 长安大学硕士学位论文 2 2 用户需求的获取技术 2 2 1 用户需求获取的基本步骤 1 确定获取的信息内容 用户提供的信息越多 企业就越能准确地把握用户的 真正需求 用户需求获取的信息内容要尽量做到广泛与全面 一般应包括 l 刀 用户的 特征信息 如用户的身份 性别 年龄 家庭住址等 用户对产品的使用场所 环境 时间等 用户要求解决的问题列表 用户对产品的功能或结构施加的任何约束 2 选择需求获取的对象 一般包括 5 产品的实际用户和潜在用户 企业 自身的产品和竞争对手的产品 领域被测试者和设计人员 相关的技术标准和法规 3 确定需求获取的方式或方法 4 进行需求获取 按选择的获取方式进行需求采集 获取第一手用户需求信息 2 2 2 用户需求获取的方法 本文采用基于w e b 技术获取用户需求信息 随着信息技术与网络技术的飞速发展 和广泛应用 i n t e m e t 称为信息传递和共享的主要载体 打破了传统的地域及空间限制 已经成为企业与用户之问相互联系与了解的最有效途径 w e b 技术的日益成熟和完善 i n t e m e t 使用人数的快速增长为企业通过i n t e m e t 获取用户需求信息提供了可能 基于w e b 获取用户需求信息包括两条获取途径旧 从企业信息门户 e n t e r p r i s e i n f o r m a t i o np o r t a l e i p 进行集中式获取 从i n t e m e t 上其它站点进行分散式获取 基于w e b 的用户需求信息获取模型如图2 2 所示 图2 2 基于w e b 的用户需求信息获取模型 2 3 用户需求的分类与综合 2 3 1 用户需求分类 分析整体产品的内容目的是描述用户的驱动参数 将整体产品的思想引入其中 也 就是将产品表示为实质产品 形式产品 延伸产品三个层次 如图2 3 所示u 2 1 第二章用户需求的获取与建模技术 图2 3 现代产品层级结构 图2 3 中实质产品是指向用户提供的基本效用或利益 即用户购买某项产品并不是 为了占有或获得产品的本身 而是为了满足某种需要 例如购买自行车 并不是为了获 得某些零部件 而是为了满足给人们交通带来方便的需要 这是产品的实质内容 形式 产品是指实质产品借以实现的形式 即实质产品向市场提供的劳务或外观 产品的外观 是指产品出现于市场时 可为用户所识别的面貌 延伸产品是指用户购买形式产品时所 能得到的利益的总和 也就是除了形式产品所产生的基本利益以外 还得到随同形式产 品产生的基本利益之外 随同形式产品所产生的所有利益 因为用户购买某个产品的目 的是满足某项需要 因此他们在购买的时候 期望一切都能够满足该项需求 所以 应 当在用户的需求采取的问题上应该采取系统的观点来 基于上述的整体产品的概念 作适当的调整 本文中将用户需求分为设计特性需求 制造特性需求 形式特性需求和销售特性需求四大类 依据不同的参数映射原理 设计 特性需求可分为动力参数需求 性能参数需求 功能需求以及结构要求4 部分 例如速 度 功率 爬坡性能等 制造特性需求是指与制造有关的产品的寿命 品质等需求 形 式特性需求表示用户对产品的形态 颜色以及宜人性等方面的需求 销售特性需求是指 产品的性价比 售后服务等属性 在对所研究的问题进行深入的分析之后 把问题因素分成不同的层次 例如目标层 准则层 指标层 方案层 措施层等 通过直观的形式表示层次的递阶结构以及因素的 从属关系 如表2 4 所示 表2 4 电动车用户需求分类模型 目标层用户需求 准则 仅丌村位而水 制造特性需形式特性需求销售特性需求 层求 方案 动力性能功能结构品质需求颜色形态 宜人 性价比 层 参数参数 需求要求 寿命需求需求需求性售货服务 2 3 2 基于模糊聚类的用户需求分类检验 在用户的需求分类的过程中应用模糊聚类方法 可以弥补定性分析的缺点 从而提 1 2 长安大学硕士学位论文 高了需求分析的有效性和科学性口1 1 聚类分析是一种定量的确定类别之间亲疏关系的多元分析方法 能够客观地分型划 类 在该分类方法中 用户对象不用具有严格的属性 软划分有力的分析工具是模糊集 理论 1 提取特征 以电动车需求为例 整理出用户的第二级需求如表2 4 所示 己知四项第一级用户需求 a l 设计特性需求 彳2 制造特性需求 彳3 造型特性需求 么4 销售特性需求 将聚类指标设定为这四个需求参数 把每一个第二级的用户的需求s i 建立一个四维的向量 弱l x i 2 x i 3 x i 4 x i l x mx i 3 x i 4 分别表示第二级第f 项用户需求对第一级用户需求彳l 4 2 么3 4 4 的隶属程 度 请被测试者对各第二级用户需求对应的向量进行评判 记为而 而l x i 2 硒 表2 5 被测试者评分 a 也厄a 石672 1 尼92 14 整934 l 石8926 恐l296 6932 石1194 五9537 局2198 2 对样本数据进行标准化 将第f 个变量x i 进行标准化后变换为 x i j 学 川 2 川 其中 彳 为原变量的测量值 z 和岛分别为样本平均值与样本标准差 毫 去芸 s l 2 5 通过公式 2 4 对五 值进行标准化之后所有值都被压缩到 o 1 区间之内 然后 对所有的数据进行聚类分析 根据上述公式将原始数据标准化 经过正规化结果如下 x l 0 6 0 7 0 2 x 0 9 0 2 0 1 玛 0 9 0 3 0 1 x 4 0 8 0 9 o 2 墨 o 1 0 2 0 9 x 6 0 6 0 9 0 2 弼 o 1 0 1 0 9 a s 0 9 0 5 o 3 x 9 0 2 0 1 0 9 3 建立x 上的模糊相似矩阵r 聚类是按某种标准来鉴别x 中元素之间的接近 程度 把彼此接近的对象归为一类 为此 对于已经正规化处理的原始数据 我们用 0 1 中的数k 来表示x 中的元素x i 与而的接近或相似程度 称为相似系数珞 计算出表征被分类对象间相似程度的相似系数k 从而建立论域u 上的相似关系 第二章用户需求的获取与建模技术 矩阵 本文使用的绝对值减数法 计算式为瞄 f 1 卜缸 l 七 l 一 i 2 f l 2 刀 c 是修正系数 该处取c o 4 并由此计算得出相似矩阵i p i j i 脚 r l 0 6 4 o 6 8 o 8 4 o 3 2 o 9 2 o 2 8 0 7 6 0 6 4 l o 9 6 0 6 4 o 3 6 0 5 6 o 3 2 o 8 0 o 6 8 0 9 6 l o 6 8 0 3 2 0 6 0 o 2 8 0 8 4 o 8 4 0 6 4 0 6 8 l o 1 6 0 9 2 o 1 2 o 7 6 0 3 2 0 3 6 o 3 2 o 1 6 l o 2 4 0 9 6 0 3 2 o 9 2 o 5 6 o 6 0 o 9 2 0 2 4 l o 2 0 o 6 8 0 2 8 0 3 2 o 2 8 0 1 2 o 9 6 0 2 l o 2 8 0 7 6 o 8 0 o 8 4 o 7 6 0 3 2 0 6 8 o 2 8 l 0 3 2 o 3 6 o 3 2 0 1 6 o 9 2 o 2 4 0 9 6 o 3 2 o 3 2o 3 6o 3 2o 1 6o 9 2o 2 40 9 60 3 2 l 2 6 4 建立模糊等价矩阵 即求传递闭包t r 对于u 上的模糊相似矩阵r r i j 蹦 已经满足自反性和对称性 2 2 1 尺2 r r o 6 l o 8 r r 8 r 4 r 4 o 6 o 6 0 6 l o 7 6 0 7 6 0 9 2 0 3 6 o 9 2 0 3 6 0 7 6 o 3 6 1 a 0 2 v 0 2 1 v 0 6 a 0 8 v 0 2 0 2 v 1 1 v o 8 a o 8 v 0 6 o 2 v o 8 a 1 v 1 a 0 8 v o 7 6 l o 9 6 0 7 6 0 3 6 0 7 6 o 3 6 o 8 4 o 3 6 o 7 6 o 9 6 l 0 7 6 o 3 6 0 7 6 0 3 6 0 8 4 0 3 6 o 9 2 o 7 6 o 7 6 l 0 3 6 o 9 2 0 3 6 o 7 6 0 3 6 0 3 6 0 3 6 0 3 6 o 3 6 l 0 3 6 0 9 6 o 3 6 0 9 6 0 9 2 o 7 6 o 7 5 0 9 2 0 3 6 l o 3 6 0 7 6 o 3 6 o 3 6 o 3 6 o 3 6 o 3 6 o 9 2 o 3 6 l o 3 6 o 9 6 o 7 6 0 8 4 o 8 4 0 7 6 o 3 6 o 7 6 0 3 6 l 0 3 6 0 3 6 0 3 6 o 3 6 o 3 6 o 9 6 o 3 6 o 9 6 o 3 6 l 5 进行聚类 对r 幸中的元素可在任意水平上进行分类 在某一九水平下 r i j l 则对象确与x j 属于同类 当九从1 降到0 所分的类由细到粗 逐步归并 形成一个动 态聚类图 选取适当的九 0 l 由截矩阵风得出所需的分类 根据不同的九值 由截矩阵风分析 令九从