產(chǎn)品模型顯性功能信息設(shè)計(jì)重用方法

師治全

（西安工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，陜西 西安710021）

在新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，產(chǎn)品模型的設(shè)計(jì)占其整個(gè)開發(fā)過程的80%。且根據(jù)相關(guān)研究表明有30%～40%的產(chǎn)品可以通過對(duì)已有產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)獲得。僅有10%的產(chǎn)品屬于創(chuàng)新設(shè)計(jì)。因此如何對(duì)已有的產(chǎn)品模型進(jìn)行快速設(shè)計(jì)重用生成新的方案，已成為諸多學(xué)者研究的話題。國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同角度進(jìn)行了廣泛深入的研究。Shahin 和Blessing 提出在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，利用設(shè)計(jì)方法學(xué)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，且其本身就是對(duì)已有知識(shí)的一種重用過程。也有其他學(xué)者將產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，然后將其快速的應(yīng)用于大規(guī)模定制的思想引入設(shè)計(jì)重用過程中。但是，以上方法均沒有明確指出如何利用已有的產(chǎn)品模型實(shí)例進(jìn)行快速的生成面向設(shè)計(jì)人員的重用方案。因此，本文提出一種對(duì)產(chǎn)品模型以其功能信息為出發(fā)點(diǎn)，提供給設(shè)計(jì)人員一種基于已有的產(chǎn)品實(shí)例開發(fā)新產(chǎn)品模型的快速設(shè)計(jì)重用方法。

1 產(chǎn)品模型功能聚類

1.1 產(chǎn)品模型功能指的是滿足用戶實(shí)現(xiàn)某種需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品自身價(jià)值的屬性。且每個(gè)產(chǎn)品模型其功能眾多，該功能因素影響著產(chǎn)品原始的設(shè)計(jì)思路和產(chǎn)品的好壞。對(duì)其進(jìn)行功能分解如圖1 所示。

1.2 模型功能標(biāo)準(zhǔn)化及聚類劃分。根據(jù)模型功能滿足用戶等級(jí)，可將其標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)化處理，用數(shù)字1，2，3，等來(lái)代表模型實(shí)現(xiàn)功能的等級(jí)。其次將已有的模型實(shí)例基于模糊等價(jià)關(guān)系的模糊聚類劃分，其步驟如下所示：Step1：建立數(shù)據(jù)矩陣，設(shè)論域U={x1，x2，…，xn}為被分類對(duì)象，每個(gè)對(duì)象又有m 個(gè)指標(biāo)即xi={xi1，xi2，…，xim（i=1，2，…n）}得到原始矩陣

式中xnm表示第n 個(gè)分類對(duì)象的第m 個(gè)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)。

Step2：數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，根據(jù)模糊矩陣的要求，將數(shù)據(jù)壓縮到[0，1]區(qū)間上。

Step3：根據(jù)傳統(tǒng)聚類方法確定相似系數(shù)，建立模糊相似矩陣。

Step4：將模糊矩陣R 改造成模糊等價(jià)矩陣R*，用二次方法求R 的傳遞包，即t（R）=R*。設(shè)定置信水平λ，即可得到分類結(jié)果。

其聚類流程圖如圖2 所示。

圖1 模型功能分解

圖2 模糊聚類流程圖

2 客戶需求分析及相似產(chǎn)品模型獲取

設(shè)計(jì)人員通過對(duì)客戶所提的需求進(jìn)行分析，目前有基于用戶屬性聚類與項(xiàng)目劃分的協(xié)同過濾推薦算法來(lái)進(jìn)行相似實(shí)例檢索。算法雖然對(duì)檢索準(zhǔn)確度有重要影響的相似度計(jì)算進(jìn)行了考慮，但是沒有考慮到各個(gè)影響因素的權(quán)重比不同。本文根據(jù)已獲得的模型功能類，通過利用相似度計(jì)算的方法選出相似度最大的模型功能類作為備選方案。其相似度計(jì)算公式如下所示：

3 備選方案優(yōu)化

在備選方案中可能存在多個(gè)與用戶需求相近的模型實(shí)例，因此本文采用基礎(chǔ)反饋外延的決策方法，其思想是當(dāng)全因素情況較為復(fù)雜時(shí)將其轉(zhuǎn)換為若干個(gè)單因素的外延。其計(jì)算步驟如下所示：

Step1：設(shè)定模型實(shí)例重用備選集：U=（M1，M2，L，Mn）。

Step2：令φ={Z}，Z 為模型設(shè)計(jì)重用最優(yōu)實(shí)例，且它以U 為論域。

Step3：選定與U 有關(guān)的功能因素族目，用F 表示。F=（f1，f2，L，fn），f 為功能因素，n 為功能數(shù)目，同時(shí)確定狀態(tài)空間X（fi）。

Step4：使（U，φ，F(xiàn)）構(gòu)成一個(gè)描述空間。

Step5：采用一定手段對(duì)論域X（fi）中的表現(xiàn)外延B（fi）。

Step6：選取適當(dāng)?shù)膍 維t- 模Tm，由Tm和B（fi）構(gòu)造全因素表現(xiàn)論域X（1）中的表現(xiàn)外延B（1），

Step7：每一個(gè)功能因素fj（j=1，2，Lm），確定備選集狀態(tài)：fj（Ui），i=1，2，Ln，j=1，2，Lm，得到全因素1 關(guān)于各個(gè)備選方案的狀態(tài)。

Step8：確定Z 的反饋外延1-1（B（1）），并將其作為Z 的外延值，于是對(duì)任何ui∈U 其對(duì)模糊集φ 隸屬度為：

4 結(jié)論

本文提出的產(chǎn)品模型顯性功能重用方法，首先利用模型子功能的不同對(duì)模型進(jìn)行快速聚類，其次計(jì)算用戶需求與模型類的相似度大小得到備選方案，最后通過決策優(yōu)化，得到最佳的設(shè)計(jì)重用方案。該方法可對(duì)已有的產(chǎn)品模型進(jìn)行快速篩選，并得到滿足客戶需求的模型設(shè)計(jì)重用方案，從而提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效率。