【离开需求一切都是空谈】面向大规模定制的产品需求建模方法研究
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前言
有效地获取和理解顾客需求 , 并在设计规范中准确地定义产品需求信息 , 是在当今激烈竞争的全球化市场环境中产品设计成功的必要前提 , 它不仅能缩短产品的上市时间 , 而且对以顾客满意为衡量标准的产品设计质量有着重大影响 。
目前 , 产品需求建模方法很多 , 但是很多建模方法都假定产品开发从零开始, 而事实上 , 很多产品都是在现有产品的基础上通过变异设计而完成的 。本文提出了一种面向大规模定制的产品需求建模方法 , 论述了基于现有产品进化的产品需求建模方法和步骤 。 该方法简化了顾客与设计者的沟通与交互过程 , 继承了以往产品的历史数据和专家知识 , 提高了产品需求分析的完备性 ,满足了顾客的多样化定制需求 。
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产品需求建模与大规模定制的关系
大规模定制(mass customization , MC)是面向21 世纪的先进生产模式 , 它将定制生产和大规模生产两种相互对立的生产方式有机地结合起来 ,在满足客户个性化需求的同时 , 保持较低的生产成本和较短的交货提前期 。面向大规模定制的产品设计(DFMC)将产品开发过程分离为新产品开发与变型设计两个阶段 , 在新产品开发阶段不是针对单个产品 , 而是针对产品族进行设计 。 因此 ,只有在新产品开发阶段充分地获取和理解顾客需求 , 并在设计规范中准确地定义产品需求信息 , 才能保证产品需求的完备性 , 从而使所建立的产品族模型有效地支持产品的变型设计 。
产品需求建模是指产品需求信息被采集 、分析 、结构化 , 并转换为设计规范的过程 , 该过程是市场调研与设计之间的桥梁 , 是决定企业能否快速响应顾客多样化需求和提高市场竞争能力的关键 , 因此 , 合理的产品需求建模是大规模定制生产模式的基础和必要前提 。
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产品需求建模方法
从产品设计的实际出发 , 本文提出了一种基于现有产品进化的产品需求建模方法 , 该方法通过映射 历史数据来识别产品需求模式(PR pattern) , 从而在新产品设计中根据这些模式 , 通过对现有产品设计的修改和进化来进行产品需求分析 。 图 1 表示了面向大规模定制模式的产品需求建模过程 。
3 .1 基于现有产品建立产品需求拓扑结构
产品需求拓扑结构表示各个产品需求特征变量及其它们之间的相互关系 , 该结构依赖于特定的产品领域 , 它隐含了产品需求变量的分解层次及其分类结构 。 产品需求拓扑结构形成包括以下步骤 :
(1)产品系列的合理化 合理化分析是建立产品需求模式的先决条件 , 通过运用合理化技术 ,对现有产品系列进行系统分析和归并 , 使产品系列与企业的长期目标一致 。进行合理化分析时通常采用帕雷托(Pareto)分析法 。
(2)基于现有产品归纳产品需求形式 通过对现有产品数据的收集整理 , 可以聚集一系列产品需求变量的定义 , 并确定各个产品需求变量之间的相互关系 , 从而形成产品需求拓扑结构 。产品需求变量及其相互联系的获取方法类似于人工智能系统的知识获取方法 。在形成产品需求拓扑结构时不但要考虑现有产品的相关信息 , 而且还必须综合考虑企业的产品发展战略 、经营战略与目标 、技术进步 、市场趋势以及企业的设计制造水平等 , 以使产品能适应市场的需求 。
通过以上两步 , 即可形成初步的产品需求拓扑结构 。
产品需求拓扑结构见图 2, 开始于顾客所视的产品整体性能 , 结合领域知识进行产品需求的分级分层 。产品需求拓扑结构定义了适合所有产品频谱的产品需求信息的一般特征及表达方式 , 其层次结构反映了产品需求变量间的彼此关系 。建立了初步的产品需求拓扑结构后 , 可以用现有产品对应的产品需求向产品需求 拓扑结构映射 , 以此来验证所构造的产品需求拓扑结构的适用性 。通过这种映射的方法 , 隐含于以往产品设计中有用的历史数据和领域知识清晰地表达为以产品需求拓扑结构为统一格式的产品需求实例 , 这些实例的集 合表达了以往产品设计的需求信息及专家经验和知识 。
3 .2 完善产品需求拓扑结构
形成的初步产品需求拓扑结构 , 为规范产品需求信息的收集提供了样板 , 为了进一步完善产品需求拓扑结构 , 还必须广泛收集顾客的意见和领域专家的知识 , 对产品需求拓扑结构进行进一步的完善 , 使其能真正反映顾客的呼声 。
在收集信息时 , 利用初步形成的产品需求拓扑结构 , 开发基于 Web 的分布式产品需求获取系统 , 对需求信息以特定格式加以表达 , 规范产品需求信息的获取方式 。在产品需求获取系统中 , 不但要获取各产品需求的具体参数值 , 而且还要表达顾客的信息 、顾客对某项产品需求的重要性评判等数据 。这些数据为完善产品拓扑结构和后续的产品需求分类提供了依据 。
顾客提出的产品需求往往较多 , 为此应该对这些产品需求进行有效的提取 , 进一步结合领域专家知识 、企业产品发展战略 、技术进步等诸多因素 , 采用帕雷托分析法提取主要的产品需求特性 ,完善和精化产品需求拓扑结构 。
3 .3 产品需求分类
由于产品的多样性 , 必然存在着一种分类模式对应于产品族 , 从而形成产品需求类 。产品需求类表示产品需求的不同类别 , 相对企业内部它是确定产品族的依据 , 而对外部市场 , 则表明了不同类别的顾客群 。因此它是实现面向大规模定制的产品设计的关键 。
产品需求分类主要根据顾客的需求按照产品需求变量的相似性进行聚类 , 本文采用模糊聚类分析方法进行分类 。设 U ={u1 , u2 , …, un}表示顾客需求的集 合 , 顾客需求 ui(i =1 , 2 , …, m)由m 个产品需求特征 PRij(j =1 , 2 , …, m)表示 , 即ui ={PRi1 , PRi2 , … , PRim}。同时 , 由 于每个产品需求 PR 对顾客的重要性各不相同 , 因此应给出各 PR 的相对重要性 , 在本研究中 , 各产品需求的相对重要性采用层次分析法(AHP)进行确定 。为了进行聚类分析 , 需要对相关数据进行处理并建立模糊相似矩阵 R, 设
根据模糊相似矩阵 , 利用基于模糊等价关系的聚 类方法即可获得给定水平λ的产品需求类。
3 .4 建立产品需求模板
参考产品需求拓扑结构 , 可以方便地建立产品需求类与产品需求模板的映射关系 , 对应于不同产品需求类的产品需求模板不但反映了以往产品设计的不同产品需求模式 , 而且还反映了顾客的呼声 。 最终产品需求模板的构造还要对其进行适当的修改和完善 , 以反映工程实际和经营战略 ,从而引导新产品设计方向 。其中考虑的主要因素包括企业产品发展战略 、竞争战略 、技术进步 、市场竞争以及产品进化规律等 。产品需求模板反映了同一产品类的一般特征 , 是指导产品族设计的重要依据 。
3.5 转化产品需求
建立了产品需求模板以后 , 还需要将产品需求模板对应的产品需求类转化为产品设计规范 。
质量功能配置(quality function deployment , QFD)是一种将产品需求类转化为产品设计规范的系统设计方法 。 大规模定制模式下的QFD见图 3 , 该QFD与普通的QFD相比有以下特点 :①产品设计规划栏目中增加了“由谁定制生产” , 其目的在于确定在何处 、由谁进行定制 , 设计团队必须使所设计的产品族能够与这个定制策略相适应 ;②产品设计规划栏目中目标值为对应的产品设计规范的理想值 , 该值往往与产品需求类的聚类中心的需求值相对应 ;③“上限”和“ 下限”确定可行的取值范围 , 这些值往往与产品需求类的产品需求最大最小值相对应 , 这些值的确定 , 将有助于资源的优先顺序 。
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产品需求模式的应用
产品需求模式反映了企业现有的产品需求 ,充分收集了顾客对产品需求的反馈意见 , 同时还综合考虑了企业产品发展战略 、技术进步等诸多因素的影响 , 它在很大程度上反映了企业中短期产品的发展方向以及顾客的需求 。 顾客的许多产品需求都可以在所总结出的产品需求模式基础上进行变异设计而实现产品的进化 , 因此 , 产品需求模式的建立可以快速响应市场的需求 , 是实现大规模定制生产模式的基础 。图 4 所示反映了利用产品需求模式辅助顾 客进行产品需 求分析的流程 。 其主要步骤如下 :
(1)明确顾客的产品需求
产品需求拓扑结构提供了一种规范化的表达方式和机制 , 利用产品需求拓扑结构可以帮助顾客在产品需求分析的早期明确产品需求 , 使顾客订购的产品能真正反映顾客的呼声 。
(2)映射产品需求类
对应于顾客的产品需求 , 往往有多个产品需求类可供选择 , 问题的关键在于修改的难易程度 。系统采用模糊模式识别的方法 , 用顾客的实际产品需求与已经建立起来的产品需求类进行比较 , 找出贴近度较高的几个产品需求类以及对应的产品需求模板 、产品族 , 由后续步骤进行评估 。
(3)分析与评估需求产品方案
为了选择一个最适合的方案 , 必须对各候选产品需求类进行分析与评估 , 综合考虑变异设计的难易程度 、顾客的满意程度 、产品成本 、交货期等因素 , 使顾客及设计者以客观的方式综合评判各种不同方案的优劣 , 做出合理的取舍 。
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结论
针对现有产品需求建模没有考虑对现有产品相关数据的合理使用 , 提出了一种基于现有产品进化的产品需求建模方法 。该方法通过映射历史数据来建立初步的产品需求拓扑结构 , 然后以规范的拓扑结构采用 Web 方式广泛收集顾客需求 ,并结合领域知识对产品需求拓扑结构进行修改和完善 , 通过模糊聚类的方法对产品需求进行聚类形成产品需求类 , 并以此为基础建立产品需求模板 , 通过 QFD 方法转化产品需求为产品设计规范 , 进行产品族的定义 , 从而在新产品设计中根据这些模型 , 通过对现有产品设计的修改和进化来进行产品需求分析 。 这种变异的方法简化了顾客与设计者的沟通和交互过程 , 减少了设计者的工作量 , 充分继承了以往产品设计需求分析中的专家经验和知识 , 提高了需求分析的完备性 , 极大地提高设计效率和设计质量 , 从而以较快的交货期和较低的设计成本增强产品竞争性 、提高顾客满意程度 。 它是大规模定制生产模式的关键和基础 。
本文提出的方法已成功应用于某 863/CIMS应用示范企业的产品开发中 。 该企业在开发MB30系列塑壳断路器时 , 运用本文提出的方法和步骤 , 将MB30系列产品分成了63 、100 、225 、400 、630 、800 共 6 个产品族 , 在信息技术的支持下既可以方便地指导顾客明晰产品需求 , 又可以快速地进行产品变异设计 , 极大地满足了顾客的个性化需求 , 为该厂实施大规模定制生产模式打下了坚实的基础 , 取得了显著的经济效益和社会效益 。
#The End #
作者：郑华林/刘飞/王逢春/宛西原/伍良靖
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