基于約束滿足的個(gè)性化西服定制推薦系統(tǒng)

石美紅，艾 磊，李維乾，趙 輝，王春蘭，高曉娟

（1.西安工程大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，陜西 西安710048；2.山東如意集團(tuán) 研發(fā)部，山東 濟(jì)寧272000）

0 引 言

進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，市場多樣化、個(gè)性化需求特征日趨明顯，顧客已不再滿足于從企業(yè)提出的產(chǎn)品目錄選擇產(chǎn)品，而是要求企業(yè)能夠即時(shí)提供專門為他們的需求而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品.隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)代電子商務(wù)技術(shù)的飛速發(fā)展，使產(chǎn)品定制設(shè)計(jì)過程可以直接面向最終用戶進(jìn)行生產(chǎn)，為滿足顧客個(gè)性化需求的定制生產(chǎn)成為可能［1－2］.在個(gè)性化服裝定制中如何讓客戶真正參與到服裝設(shè)計(jì)中，通過服裝的形、色、質(zhì)表現(xiàn)出客戶的獨(dú)特風(fēng)格與氣質(zhì)、高雅的修養(yǎng)與內(nèi)涵，是個(gè)性化服裝定制中要解決的關(guān)鍵問題.因此，為了準(zhǔn)確獲取和理解客戶的定制需求，降低客戶在服裝定制時(shí)的選擇難度，服裝企業(yè)必須深入挖掘并有效管理客戶需求，提供一個(gè)客戶體驗(yàn)良好的個(gè)性化服裝定制平臺(tái).

目前對(duì)產(chǎn)品定制技術(shù)的研究主要有3種模式：基于客戶需求的管理模式［3－5］，基于產(chǎn)品配置的管理模式［6－12］，基于客戶在線定制的管理模式，通過人機(jī)交互平臺(tái)，客戶自主選配部件、功能，使之參與到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中.目前大多數(shù)個(gè)性化服裝定制正是采用第3種模式，通過客戶自主選擇服裝設(shè)計(jì)要素的相關(guān)信息［1－2］，為他們定制所需的服裝，如美國的mysuit系統(tǒng)，國內(nèi)的普萊仕、凡客、寶鳥等系統(tǒng)，但是，這類系統(tǒng)既沒有考慮到普通客戶大都對(duì)服裝專業(yè)知識(shí)了解甚微，也忽略了客戶的隱性需求.

本文以某服裝企業(yè)的品牌西服定制需求為例，研究面向個(gè)性化西服定制的需求管理方法，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、產(chǎn)品定制技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等研發(fā)基于約束滿足的個(gè)性化西服定制推薦系統(tǒng)，有效降低客戶定制難度，提高客戶滿意度.

1 個(gè)性化西服定制

1.1 個(gè)性化需求

在個(gè)性化服裝定制中，客戶是服裝設(shè)計(jì)的中心.通過服裝企業(yè)、商場的調(diào)研和客戶的問卷調(diào)查與分析，結(jié)合西服特點(diǎn)，將客戶的個(gè)性化需求分為6大類，個(gè)性化需求分類見表1.從表1可以看出，個(gè)體特征、環(huán)境等因素決定了客戶的物質(zhì)需求；社會(huì)背景、場合、角色、情感等因素體現(xiàn)了客戶的精神需求.由于情感的表達(dá)是多樣豐富的，不同客戶有著不同程度的情感需求.為了能準(zhǔn)確地把握客戶的消費(fèi)心理，采用語意差異法對(duì)情感形容詞進(jìn)行度量，如：對(duì)于“高貴的－樸素的”這一對(duì)情感形容詞，可以劃分為“非常高貴的”，“很高貴的”，“比較高貴的”，“一般”，“比較樸素的”，“很樸素的”，“非常樸素的”7個(gè)語意量尺.

表1 個(gè)性化需求分類Table 1 Classification of personalized demands

1.2 設(shè)計(jì)要素和情感因子

西服設(shè)計(jì)由款式、面料、色彩三要素組成，西服設(shè)計(jì)要素組成如圖1所示.從圖1可以看出，款式展示了人體各部位的輪廓，通過各細(xì)節(jié)部件的搭配體現(xiàn)了不同的款式風(fēng)格；不同的面料能夠表現(xiàn)出各自的造型特征，給人以美好的精神享受；不同的色彩可形成各種不同的西服風(fēng)格，給人以全新的視覺效果.

圖1 西服設(shè)計(jì)要素組成Fig.1 The components of design elements for a suit

在人們物質(zhì)生活更加豐富的今天，情感已經(jīng)被作為服裝產(chǎn)品價(jià)值判斷的重要標(biāo)準(zhǔn).根據(jù)服裝美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，服裝情感可分為外觀、流行、氣質(zhì)、場合4個(gè)因子.對(duì)于西服而言，情感的表達(dá)依賴于款式、面料、色彩3個(gè)設(shè)計(jì)要素.每一設(shè)計(jì)要素可以傳遞出一種基本的情感趨向.在西服設(shè)計(jì)規(guī)則和西裝美學(xué)的約束下，經(jīng)不同的設(shè)計(jì)要素組合和不同的細(xì)節(jié)部件搭配后，進(jìn)而可表達(dá)出西服的豐富情感.根據(jù)西服的特點(diǎn)，按照4大情感因子，選擇了比較有代表性的形容詞，西服的部分設(shè)計(jì)要素所呈現(xiàn)的情感見表2.從表2可以看出，高貴的－樸素的形容詞體現(xiàn)外觀情感；經(jīng)典的－流行的形容詞展現(xiàn)流行情感；儒雅的－陽剛的形容詞顯現(xiàn)氣質(zhì)情感；正式的－休閑的形容詞顯示場合情感.根據(jù)定制的西服設(shè)計(jì)方案，從西服的情感因子角度，由專家對(duì)其進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，作為后續(xù)西服推薦的依據(jù).

表2 西服的部分設(shè)計(jì)要素呈現(xiàn)的情感Table 2 The emotional factors showed from part design elements

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 客戶需求獲取

有限狀態(tài)機(jī)是由一定數(shù)目的狀態(tài)和狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移所構(gòu)成.任何時(shí)候只能處于給定數(shù)目狀態(tài)中的一個(gè)，并以一種事件驅(qū)動(dòng)的方式工作，即當(dāng)接收到一個(gè)事件時(shí)，狀態(tài)機(jī)產(chǎn)生一個(gè)輸出，同時(shí)也伴隨著狀態(tài)的轉(zhuǎn)移.根據(jù)客戶個(gè)性化需求分類，采用有限狀態(tài)機(jī)技術(shù)描述客戶需求的會(huì)話交互行為模型，其中，每個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)一個(gè)問題，根據(jù)客戶回答的內(nèi)容，轉(zhuǎn)移到不同的狀態(tài)，對(duì)應(yīng)顯示出不同的問題.采用這種會(huì)話交互方式，有利于引導(dǎo)客戶完整地表達(dá)自己的需求.圖2給出了簡化的客戶個(gè)性化需求獲取的會(huì)話交互行為模型.

圖2 客戶個(gè)性化需求獲取的會(huì)話交互行為描述Fig.2 The conversational interaction description for acquirement of customer personalized demands

但是，現(xiàn)實(shí)中大多數(shù)客戶更關(guān)注或喜歡回答他們所感興趣或重要的問題，并期待立即能看到推薦的結(jié)果.利用具有相似背景或定制需求的客戶交互日志，計(jì)算客戶交互的每個(gè)問題的流行度［13］，流行度高的問題表明是客戶感興趣或能反映個(gè)性特征的問題，則優(yōu)先顯示；對(duì)客戶不感興趣或反映共性特征的問題，采用文獻(xiàn)［14］的相似性計(jì)算方法，通過模糊推理和加權(quán)多數(shù)投票相結(jié)合，預(yù)測客戶的答案，給出默認(rèn)回答.這樣既提高了客戶需求信息的獲取效率，也讓客戶的個(gè)性化需求得到了充分表達(dá).

2.2 基于約束滿足的西服定制推薦技術(shù)

西服是以款式、面料、色彩為載體，經(jīng)板型、粘合、縫制、整燙等工藝設(shè)計(jì)與加工而形成的協(xié)調(diào)整體.西服設(shè)計(jì)規(guī)則是以一定的形式美法則為基礎(chǔ)，以工藝設(shè)計(jì)規(guī)則為約束，以穿著對(duì)象的個(gè)性化需求為導(dǎo)向，選擇和搭配合適的各設(shè)計(jì)要素，使西服與人形成完美和諧的一體.因此，通過西服行業(yè)專家咨詢和西服設(shè)計(jì)規(guī)則知識(shí)的分析，分別從款式、面料、色彩三要素出發(fā)，總結(jié)歸類了款式設(shè)計(jì)要素之間約束規(guī)則、個(gè)體特征與各設(shè)計(jì)要素之間的約束規(guī)則.表3和表4分別給出了部分西服款式要素間相斥規(guī)則、個(gè)體特征與各設(shè)計(jì)要素之間的約束規(guī)則.

表3 西服款式各要素間相斥的約束規(guī)則Table 3 Conflict rules among design elements for a suit

定義1 約束滿足問題.一個(gè)約束滿足問題（constraint satisfaction problem，CSP）P是由三元組成：

其中，X ＝ ｛x1，x2，…，xk｝是一個(gè)有限的變量集合.D ＝ ｛d1，d2，…，dn｝是求解變量xi（i＝1，2，…，k）的有限值域或論域集合，若變量xi∈X，則用dom（xi）?D返回變量xi的值域或論域，dom（xi）表示將X中的每一個(gè)變量映射到有限值域D上的函數(shù)；C＝｛c1，c2，…，cm｝是一個(gè)有限的約束集合，任意cj∈C（j＝1，2，…，m）表示變量取值之間的制約關(guān)系［15］.

表4 個(gè)體特征與西服款式要素間約束規(guī)則Table 4 Constraint rules between individual characteristics and design elements for a suit

若用S表示P的一個(gè)解，那么，一個(gè)約束滿足問題的解是為每個(gè)變量xi在其D中選擇一個(gè)值域或論域構(gòu)成集合S，使得S中的所有變量取值滿足C中所有約束.

個(gè)性化西服定制問題可以用約束滿足問題進(jìn)行表達(dá)和求解.這是因?yàn)槲鞣ㄖ茊栴}的各元素與約束滿足問題中的各元素存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系.

（1）客戶對(duì)西服設(shè)計(jì)的需求屬性集合XC和西服設(shè)計(jì)屬性XP集合可轉(zhuǎn)化為約束滿足問題中的變量集合X ＝ （XC，XP），其中，XC＝ ｛xc1，xc2，xc3，xc4，xc5，xc6｝描述客戶需求屬性，對(duì)應(yīng)｛個(gè)體特征上下文，環(huán)境上下文，社會(huì)背景上下文，場合上下文，角色上下文，情感上下文｝，XP＝ ｛xP1，xP2，xP3｝描述西服設(shè)計(jì)屬性，對(duì)應(yīng)｛款式，面料，色彩｝.

（2）客戶對(duì)西服設(shè)計(jì)的需求論域DC和西服設(shè)計(jì)要素的可配置論域DP可轉(zhuǎn)化為約束滿足問題中的論域D＝ （DC，DP），其中，DC＝ ｛dc1，dc2，dc3，dc4，dc5，dc6｝表示客戶需求的論域，DP＝ ｛dP1，dP2，dP3｝描述西服設(shè)計(jì)要素的可配置論域.

（3）約束滿足問題中的約束C可轉(zhuǎn)化為XC對(duì)XP中各元素間的組合搭配約束和西服設(shè)計(jì)規(guī)則約束的集合，即C＝（CF，Co），其中，CF描述了哪種需求屬性可組合搭配哪些設(shè)計(jì)要素的約束限制；Co描述了西服設(shè)計(jì)的各要素間的約束規(guī)則.

（4）基于約束滿足的個(gè)性化西服定制SPROD可轉(zhuǎn)化為約束滿足問題的解.根據(jù)西服設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，這里將約束分為建議性約束和強(qiáng)制性約束兩類，建議性約束是在西服設(shè)計(jì)的各要素組合搭配過程中并不要求完全滿足西服設(shè)計(jì)規(guī)則，即西服設(shè)計(jì)結(jié)果并不會(huì)出現(xiàn)無解的情況，比如，CF僅表達(dá)了XC對(duì)XP中各元素間的組合搭配約束規(guī)則，但是這種組合搭配的設(shè)計(jì)結(jié)果可能無法滿足西服設(shè)計(jì)的約束關(guān)系；強(qiáng)制性約束是在西服設(shè)計(jì)的各要素組合搭配過程中必須滿足的西服設(shè)計(jì)規(guī)則，諸如，Co根據(jù)西服工藝設(shè)計(jì)要求，描述了西服設(shè)計(jì)的各要素間的約束規(guī)則，如果各要素間組合搭配的設(shè)計(jì)結(jié)果無法滿足約束關(guān)系，則該約束滿足問題無解，即表明在客戶需求和西服設(shè)計(jì)規(guī)則的約束下，沒有合適的西服推薦給客戶.

當(dāng)約束滿足問題無解時(shí)，即SPROD＝?，需要采用一定的方法進(jìn)行診斷鑒別和修復(fù)彌補(bǔ).由于客戶對(duì)西服設(shè)計(jì)的需求論域DC就等價(jià)為對(duì)西服設(shè)計(jì)要素的可配置的論域DP限制，所以，從得到的西服設(shè)計(jì)要素的可配置論域DP＝｛dP1，dP2，dP3｝中找出內(nèi)在的需求沖突.其基本方法是基于模型診斷（Model－based Diagnosis，MBD）的思想［16］，首先根據(jù)西服設(shè)計(jì)約束規(guī)則，采用一階邏輯描述西服設(shè)計(jì)各要素間和各部件間的組合搭配連接關(guān)系，建立待診斷系統(tǒng)的模型，然后，根據(jù)構(gòu)建的診斷系統(tǒng)模型和當(dāng)前得到的可配置論域DP，采用邏輯推理引擎進(jìn)行沖突識(shí)別，找出所有極小沖突設(shè)計(jì)要素或部件的集合，接著，采用QUICKXPLAIN算法［17］，對(duì)產(chǎn)生的所有極小沖突集計(jì)算，得到極小候選沖突集結(jié)果，最后得到引起無解的需求沖突最小化集，客戶根據(jù)該集合的提示信息對(duì)需求沖突集進(jìn)行修改，重新求解SPROD，直至得到可行的定制結(jié)果.

為了提高推薦系統(tǒng)的信任度和客戶購買的意愿，運(yùn)用多屬性效用理論（multi－attribute utility theory，MAUT），提出了基于情感效用的個(gè)性化西服定制推薦方法.以客戶的情感需求為基礎(chǔ)，以專家對(duì)西服整體呈現(xiàn)的情感評(píng)分為依據(jù)，從外觀、流行、氣質(zhì)、場合4個(gè)維度計(jì)算定制的西服設(shè)計(jì)方案對(duì)客戶的效用值，其效用函數(shù)式為

其中，p表示定制的西服設(shè)計(jì)方案；i表示評(píng)價(jià)維度；emotional－needs（i）表示客戶對(duì)i的情感需求；contri－bution（p，i）表示專家對(duì)p在i上的評(píng)分值；wi表示第i評(píng)價(jià)維度的權(quán)重，，最終得到西服設(shè)計(jì)方案p的總效用值utility（p）.

從式（1）可以看出，效用值既有來自專家的客觀評(píng)定，也體現(xiàn)了客戶情感的主觀需求.依據(jù)效用值大小形成個(gè)性化西服定制的推薦序列，為客戶的決策結(jié)果提供可信的依據(jù).基于約束滿足的個(gè)性化西服定制推薦流程示意圖如圖3所示.

3 個(gè)性化西服定制推薦系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

個(gè)性化西服定制推薦系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為客戶交互層、定制推薦引擎層和西服知識(shí)庫3層系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)框架圖如圖4所示.其中，客戶交互層包括獲取個(gè)性化需求和偏好，為客戶展示西服設(shè)計(jì)方案推薦結(jié)果及客戶對(duì)推薦結(jié)果的滿意度評(píng)價(jià)；定制推薦引擎層根據(jù)客戶交互層所獲取的客戶個(gè)性化需求和偏好，基于CF，Co約束規(guī)則求解個(gè)性化西服設(shè)計(jì)方案，最后以情感需求和情感評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，計(jì)算定制的西服設(shè)計(jì)方案對(duì)客戶的效用值，形成個(gè)性化西服定制的推薦序列；西服知識(shí)庫包括客戶需求本體庫、西服設(shè)計(jì)要素本體庫、西服設(shè)計(jì)規(guī)則庫、案例庫等，各知識(shí)表達(dá)方法如圖5所示.

圖3 基于約束滿足的個(gè)性化西服定制推薦流程Fig.3 A customized recommendation flow chart based on constraint satisfaction method for personalized suits

3.2 開發(fā)環(huán)境與主要功能的實(shí)現(xiàn)

在Java EE（Java Enterprise Edition）開發(fā)平臺(tái)上，Web服務(wù)器軟件Tomcat 7.0，數(shù)據(jù)庫SQL Server 2005，采用Struts、Spring、Hibernate框架技術(shù)，基于B/S架構(gòu)，開發(fā)了面向個(gè)性化西服定制推薦的原型系統(tǒng).

圖4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)框架Fig.4 A system structure frame

圖5 西服知識(shí)庫構(gòu)建方法示意圖Fig.5 A diagram of constructing suit knowledge bases

3.2.1 客戶需求獲取功能實(shí)現(xiàn) 客戶通過瀏覽器登錄西服定制推薦系統(tǒng)，進(jìn)入界面后，根據(jù)客戶注冊信息，系統(tǒng)通過交互日志挖掘，向客戶展示需要回答的問題.如，當(dāng)客戶對(duì)問題1選擇了“職業(yè)場合”，下一個(gè)問題則顯示“職業(yè)性質(zhì)？”，若客戶回答為嚴(yán)肅職場，則第3個(gè)問題為“嚴(yán)肅職場類型”，以此類推，使得客戶的個(gè)性化需求得到充分表達(dá).為了確保有限狀態(tài)機(jī)機(jī)制的實(shí)施，建立了有限狀態(tài)機(jī)的基礎(chǔ)類庫，每個(gè)類具有定義和修改有限狀態(tài)機(jī)的接口，使模塊內(nèi)部控制邏輯的定義與實(shí)現(xiàn)相分離.

3.2.2 西服定制推薦功能實(shí)現(xiàn) 依據(jù)個(gè)性化需求分類，對(duì)獲取的客戶需求進(jìn)行識(shí)別，得到客戶的個(gè)性化模式，然后，以西服知識(shí)庫作為定制依據(jù)，求解約束滿足的個(gè)性化西服定制設(shè)計(jì)方案，最后，以情感因子計(jì)算定制的西服設(shè)計(jì)方案對(duì)客戶的效用值，并按其大小排序提供給客戶推薦結(jié)果如圖6所示.客戶可點(diǎn)擊查看推薦的各定制西服的詳細(xì)介紹如圖7所示.

圖6 個(gè)性化西服定制的推薦結(jié)果顯示Fig.6 A show of a customized recommendation results

圖7 查看推薦的定制西服詳細(xì)信息Fig.7 An interface of accessing detailed information of a customized recommendation results

4 結(jié) 論

（1）通過交互日志挖掘，采用有限狀態(tài)機(jī)技術(shù)描述客戶需求的會(huì)話交互行為模型，完整、充分地表達(dá)了客戶的個(gè)性化需求.

（2）運(yùn)用約束滿足理論和多屬性效用理論，研究和開發(fā)了一種基于約束滿足的個(gè)性化西服定制技術(shù)和基于情感效用的西服推薦方法.

（3）提升客戶的參與度，經(jīng)某服裝企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用案例，說明了本系統(tǒng)的有效性和可行性.

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