基于可拓實(shí)例推理與用戶需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法

付文娟 呂健 于佳雯 張正明

關(guān)鍵詞：可拓學(xué) 實(shí)例推理 基本需要 感性需求 產(chǎn)品可拓設(shè)計(jì)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的飛速發(fā)展，各行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。對(duì)于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)企業(yè)而言，產(chǎn)品不僅要快速適應(yīng)市場(chǎng)的變化，還要最大程度地滿足用戶的需求，提升產(chǎn)品功能、結(jié)構(gòu)、外觀等各項(xiàng)用戶滿意度。因此，快速準(zhǔn)確的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法成為企業(yè)及學(xué)者的重要研究?jī)?nèi)容。

用戶需求的獲取是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)[1]，用戶需求是多維度、多層次的，有部分需求屬于用戶的基本需求，可轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的功能，可拓學(xué)中將這部分“用戶需求”定義為“用戶需要”[2]。另一部分需求涉及用戶的情感，對(duì)應(yīng)的是產(chǎn)品的風(fēng)格特征，是客戶的主觀認(rèn)知行為，被稱為用戶的感性需求。

可拓實(shí)例推理作為一種利用實(shí)例、經(jīng)驗(yàn)及可拓學(xué)知識(shí)進(jìn)行推理的問(wèn)題求解機(jī)制[3]，對(duì)于準(zhǔn)確把握用戶需求、改進(jìn)已有產(chǎn)品從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。已有學(xué)者運(yùn)用可拓學(xué)及實(shí)例推理（Case-based reasoning，CBR）[4]知識(shí)對(duì)設(shè)計(jì)中的矛盾問(wèn)題進(jìn)行了不同程度的分析，趙燕偉[5]將可拓學(xué)中“距”的概念引入CBR，并應(yīng)用于油鋸實(shí)例配置設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了可拓實(shí)例推理方法的可行性。呂云隆[6]采用可拓學(xué)第三創(chuàng)造法，對(duì)現(xiàn)有馬鈴薯收獲機(jī)的作業(yè)功能與外觀進(jìn)行改進(jìn)。朱上上等[7，8]將隱性的感性需求及文化語(yǔ)義與可拓學(xué)相結(jié)合，對(duì)基于用戶隱性需求的產(chǎn)品研究進(jìn)行可拓推理。上述研究推動(dòng)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的發(fā)展，但對(duì)于用戶多維需求及實(shí)例的拓展運(yùn)用仍有所局限，基于此本文提出一種基于可拓實(shí)例推理與用戶需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。

一、基于可拓實(shí)例推理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法

本文考慮已有產(chǎn)品的可借鑒性及用戶需求多維度、隱蔽性的現(xiàn)狀，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)方法研究，建立了基于可拓實(shí)例推理與用戶需求的產(chǎn)品創(chuàng)意生成的一般流程。首先，將收集的實(shí)例樣本進(jìn)行分解，得到影響產(chǎn)品風(fēng)格及功能的關(guān)鍵設(shè)計(jì)部件，從而建立產(chǎn)品實(shí)例庫(kù)。其次，通過(guò)焦點(diǎn)小組針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行需求分析，將用戶需求分為基本需要與感性需求；分別對(duì)兩類需求信息進(jìn)行可拓設(shè)計(jì)建模：針對(duì)基本需要，將其從用戶需要事元映射到產(chǎn)品功能事元，結(jié)合實(shí)例庫(kù)進(jìn)行拓展分析，生成產(chǎn)品創(chuàng)意集；針對(duì)用戶感性需求，對(duì)風(fēng)格部件元素庫(kù)中各元素進(jìn)行篩選，結(jié)合風(fēng)格特征評(píng)估實(shí)驗(yàn)及聯(lián)合分析，得到風(fēng)格部件可拓元素庫(kù)中各元素在風(fēng)格特征評(píng)估下的權(quán)重與貢獻(xiàn)率，以此量化感性需求與產(chǎn)品風(fēng)格特征評(píng)估值的映射關(guān)系。最后，采用ROS仿真技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)意方案仿真[9，10]，專家參考仿真結(jié)果為產(chǎn)品創(chuàng)意的優(yōu)劣進(jìn)行打分。根據(jù)優(yōu)度評(píng)價(jià)方法得出各產(chǎn)品創(chuàng)意的功能特征優(yōu)度，結(jié)合風(fēng)格特征評(píng)估值，選擇較優(yōu)的創(chuàng)意以形成最終設(shè)計(jì)方案。具體方法研究框架如圖 1所示。

二、產(chǎn)品實(shí)例庫(kù)搭建及用戶需求獲取與表征

（一）產(chǎn)品實(shí)例庫(kù)搭建：產(chǎn)品實(shí)例庫(kù)是設(shè)計(jì)支持系統(tǒng)的重要組成部分，不僅為后期設(shè)計(jì)實(shí)踐提供資源路徑，也能滿足新方案的知識(shí)獲取與聚類。搭建實(shí)例庫(kù)首先需從網(wǎng)絡(luò)、文獻(xiàn)、著作以及國(guó)內(nèi)外同行企業(yè)中搜集目標(biāo)產(chǎn)品樣本，采用共軛分析法及形態(tài)層次分析法[11]對(duì)樣本進(jìn)行分解。其次對(duì)影響產(chǎn)品功能特征及影響產(chǎn)品風(fēng)格特征的設(shè)計(jì)部件，分別整理其方案、功能、材料、工藝等方面的詳細(xì)資料，建立形式化表達(dá)產(chǎn)品部件共軛部的各種基元模型，從而構(gòu)建產(chǎn)品實(shí)例庫(kù)。

根據(jù)實(shí)例庫(kù)內(nèi)容進(jìn)行劃分，可將產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例庫(kù)分為功能部件元素庫(kù)及風(fēng)格部件元素庫(kù)。根據(jù)基元表征方法，設(shè)實(shí)例庫(kù)中所有部件集合為S={S1，S2，...Sn}，可將Si 表征如下，其中O為部件分類，C為部件案例，V為案例知識(shí)，即案例的具體儲(chǔ)存內(nèi)容。

（二）用戶需求獲取與表征：用戶滿意度動(dòng)態(tài)影響著產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率，為滿足用戶多維度的需求，對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品及相關(guān)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能及造型特征進(jìn)行分析，獲取用戶的基本需要與感性需求?；拘枰獙?duì)應(yīng)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能特征，滿足用戶的行為需求；感性需求對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的風(fēng)格特征，滿足用戶的情感需求，通常以一系列感性意象語(yǔ)意詞匯來(lái)表達(dá)。為避免獲取的用戶需求信息片面，本文采用焦點(diǎn)小組與數(shù)據(jù)挖掘相結(jié)合的方法，以保證用戶需求信息獲取的準(zhǔn)確性與全面性，此外，為確保信息的時(shí)效性，獲取用戶對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品實(shí)時(shí)情感傾向及需求分布，采用數(shù)據(jù)挖掘相關(guān)方法獲取網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)等感性數(shù)據(jù)[12]。基于可拓學(xué)，可將用戶需求用事元模型表示為：

三、基于可拓實(shí)例推理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的一般步驟

（一）用戶基本需要可拓設(shè)計(jì)建模方法

綜合實(shí)例庫(kù)對(duì)用戶的基本需要進(jìn)行可拓設(shè)計(jì)建模，可得到滿足功能需求的產(chǎn)品創(chuàng)意集。

1.基本需要事元與功能事元的映射。用戶的基本需要應(yīng)與產(chǎn)品功能相對(duì)應(yīng)，因此可從用戶需要出發(fā)，構(gòu)建需要事元與功能事元的映射模型，輔助高效準(zhǔn)確地研發(fā)新產(chǎn)品。文獻(xiàn)[13]指出功能事元的映射是在需要事元中賦予一系列特征及相應(yīng)的量值實(shí)現(xiàn)的。產(chǎn)品的功能事元應(yīng)包含具體的使用動(dòng)作和使用工具，其中工具為一個(gè)完整的產(chǎn)品或產(chǎn)品的某一個(gè)模塊。當(dāng)Ofi =Oni，Cfi =Cnij，Vfij =Vnij，j =1，2，...，s 時(shí)，需要事元與功能事元的映射關(guān)系可表示如下，工具量值Mi為實(shí)現(xiàn)功能模型Afi的部件物元。

2.功能事元的拓展分析。可拓學(xué)中的拓展分析包括發(fā)散分析方法、蘊(yùn)含分析方法、相關(guān)分析方法和可擴(kuò)分析方法。其中，發(fā)散分析可將一個(gè)功能事元Afi從多特征及量值的角度出發(fā)進(jìn)行拓展，得到與需要事元對(duì)應(yīng)的多個(gè)功能事元。蘊(yùn)含分析可使某些難以直接實(shí)現(xiàn)的功能，通過(guò)實(shí)現(xiàn)與該功能有蘊(yùn)含關(guān)系的功能，達(dá)到實(shí)現(xiàn)該功能的目的。

3. 產(chǎn)品創(chuàng)意集生成。對(duì)實(shí)現(xiàn)功能模型Afi的部件物元Mi進(jìn)行物元分析，從滿足需要的可能方向出發(fā)，檢索功能部件元素庫(kù)，并根據(jù)領(lǐng)域知識(shí)對(duì)部件物元進(jìn)行拓展分析，可得到多種新的產(chǎn)品創(chuàng)意。邀請(qǐng)專家設(shè)計(jì)師，根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)，初步剔除部件組合不合理、成本過(guò)高及工藝過(guò)于復(fù)雜的方案，形成產(chǎn)品創(chuàng)意集。

（二）用戶感性需求可拓設(shè)計(jì)建模方法

對(duì)用戶感性需求進(jìn)行可拓設(shè)計(jì)建模，可量化感性需求與產(chǎn)品風(fēng)格特征的映射關(guān)系，具體步驟如下：

1.風(fēng)格特征元素集構(gòu)建。通過(guò)感性意象語(yǔ)意初篩，應(yīng)用多元尺度分析法及SPSS層次聚類分析法，對(duì)前期焦點(diǎn)小組從相關(guān)網(wǎng)站、文獻(xiàn)、產(chǎn)品型錄中提取的感性意象語(yǔ)意詞匯知識(shí)建模，生成產(chǎn)品風(fēng)格特征元素集。

2.風(fēng)格部件可拓元素庫(kù)構(gòu)建。對(duì)風(fēng)格部件元素庫(kù)中各元素進(jìn)行篩選，借助可拓設(shè)計(jì)變換實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)部件的二維圖形表達(dá)?？赏卦O(shè)計(jì)變換的方式包括增加、刪減、置換與分解等，通過(guò)分析對(duì)不同的風(fēng)格部件應(yīng)用合適的變換方式，將得到的二維圖形設(shè)計(jì)元素進(jìn)行知識(shí)建模，從而建立產(chǎn)品風(fēng)格部件可拓元素庫(kù)。

3.風(fēng)格特征評(píng)估。借助語(yǔ)義差異法進(jìn)行產(chǎn)品風(fēng)格特征評(píng)估實(shí)驗(yàn)，借助統(tǒng)計(jì)學(xué)中的聯(lián)合分析[14]，將評(píng)估實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)輸入SPSS，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果構(gòu)建多維線性模型，從而量化風(fēng)格特征與產(chǎn)品部件可拓元素之間的映射關(guān)系。

（三）設(shè)計(jì)創(chuàng)意的優(yōu)選及方案生成研究

1.功能特征評(píng)估。結(jié)合專家評(píng)估及可拓創(chuàng)新方法中的優(yōu)度評(píng)價(jià)法，對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)意集進(jìn)行功能特征評(píng)估。根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用場(chǎng)景搭建仿真環(huán)境，基于ROS軟件對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)意集進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并邀請(qǐng)相關(guān)專家根據(jù)仿真效果進(jìn)行打分，確定評(píng)價(jià)特征及評(píng)估區(qū)間，并確定衡量指標(biāo)、權(quán)重及各指標(biāo)正域，采用文獻(xiàn)[11]中的簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)，計(jì)算各方案的關(guān)聯(lián)度、規(guī)范關(guān)聯(lián)度和優(yōu)度，從而得到功能特征評(píng)估值。

2.綜合優(yōu)度的計(jì)算及方案生成。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，用戶基本需要滿意度及用戶感性需求滿意度同樣重要。因此，為綜合篩選出滿足用戶需求的產(chǎn)品，需對(duì)功能特征評(píng)估和風(fēng)格特征評(píng)估得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，并求其平均值，從而得到各方案的綜合優(yōu)度，歸一化處理如式（1）所示。將優(yōu)選出的最佳方案具體化，形成最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。

四、實(shí)例應(yīng)用

（一）確定研究產(chǎn)品及實(shí)例庫(kù)搭建

智能化物流傳輸系統(tǒng)作為現(xiàn)代化智慧醫(yī)院建設(shè)的重要標(biāo)志之一，其高效運(yùn)行能力是醫(yī)院現(xiàn)代化、智能化的重要保障。當(dāng)前醫(yī)院物流系統(tǒng)中常用的收發(fā)站點(diǎn)（箱式物流輸送系統(tǒng)的終端）缺乏匹配使用的AGV，運(yùn)輸箱通常由醫(yī)護(hù)人員人工搬動(dòng)，AGV研發(fā)中也較少同時(shí)考慮用戶的基本需要與感性需求。根據(jù)提出的方法，本文以站點(diǎn)配送AGV為例進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用研究。搭建產(chǎn)品實(shí)例庫(kù)需對(duì)實(shí)例樣本進(jìn)行分解與編碼，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)、文獻(xiàn)及國(guó)內(nèi)外企業(yè)搜集到的134例AGV樣本進(jìn)行分析，可將AGV分解為影響功能特征的部件和影響風(fēng)格特征的部件，從而建立AGV功能部件元素庫(kù)及AGV風(fēng)格部件元素庫(kù)。功能部件元素庫(kù)包含AGV重要硬件部件及各部件實(shí)例對(duì)應(yīng)的案例知識(shí)。產(chǎn)品的風(fēng)格特征受產(chǎn)品不同造型部件的共同影響，在搭建風(fēng)格部件元素庫(kù)時(shí)，需分析AGV的風(fēng)格特征。將搜集到的AGV樣本去除特殊樣本及品牌標(biāo)識(shí)，由專家設(shè)計(jì)師對(duì)AGV三視圖及透視圖進(jìn)行層次分析及分解變換，總結(jié)得到影響AGV風(fēng)格的不同設(shè)計(jì)部件：整體造型、燈光模塊、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、負(fù)載機(jī)構(gòu)：

（二）事元模型構(gòu)建

邀請(qǐng)某醫(yī)療配送AGV開(kāi)發(fā)公司的管理人員、銷售人員和專家設(shè)計(jì)師組成焦點(diǎn)小組，分析現(xiàn)有AGV的功能、結(jié)構(gòu)、造型特征，并對(duì)目標(biāo)用戶進(jìn)行實(shí)地調(diào)研?？蓪⒂脩舻幕拘枰透行孕枨笥每赏貙W(xué)中的事元模型表示為：功能類（An11、An12、An13、An14）操作類（ An 21、An22）及用戶感性需求類（An31 、An32）。

（三）用戶基本需要的可拓分析

將需要事元Anij映射至功能事元，可得到功能事元合集{Afij }。限于論文篇幅，僅列出An13的映射過(guò)程：

在待設(shè)計(jì)AGV中，M1為實(shí)現(xiàn)功能Af 13的部件。對(duì)功能事元Af 13進(jìn)行發(fā)散分析，并根據(jù)領(lǐng)域知識(shí)檢索功能部件元素庫(kù)，對(duì)功能事元集中的各個(gè)工具M(jìn)進(jìn)行拓展分析，可得到Af 13的功能事元集。

對(duì)于難以直接在功能部件元素庫(kù)檢索得到的工具M(jìn)，需對(duì)M對(duì)應(yīng)的功能事元進(jìn)行蘊(yùn)含分析，得到較易進(jìn)行實(shí)例庫(kù)檢索的功能事元。文中對(duì)Af 132進(jìn)行蘊(yùn)含分析，獲得的蘊(yùn)含分析模型如圖2所示。

由于醫(yī)院收發(fā)站點(diǎn)多為雙層站點(diǎn)，且多為傳送帶運(yùn)輸，因此當(dāng)待設(shè)計(jì)AGV與站點(diǎn)等高時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲取運(yùn)輸箱，功能事元Af 132的蘊(yùn)含分析模型中：

以需要事元An13的可拓分析為例，對(duì)每一個(gè)需要事元進(jìn)行分析，可得到不同功能部件組合而成的多個(gè)產(chǎn)品創(chuàng)意。本文僅對(duì)調(diào)研得到的需要事元進(jìn)行討論，對(duì)不包含在內(nèi)的功能部件用市面上常用的部件進(jìn)行補(bǔ)虧變換。專家設(shè)計(jì)師對(duì)多個(gè)產(chǎn)品創(chuàng)意進(jìn)行初步篩選，得到AGV產(chǎn)品創(chuàng)意集：{R}={R1，R2，R3，R4，R5，R6，R7，R8，R9，R10，}。限于篇幅，文中僅列出產(chǎn)品創(chuàng)意R1，R2，，R3，：

（四）用戶感性需求的可拓分析

通過(guò)多元尺度分析法及SPSS層次聚類分析法，對(duì)焦點(diǎn)小組提取的適用于AGV的感性意象語(yǔ)意詞匯進(jìn)行分群，得到6組感性意象形容詞對(duì)——S1：現(xiàn)代-傳統(tǒng)、S 2：舒適-別扭、S 3 ：精致-粗獷、S 4：耐用-易壞、S5：簡(jiǎn)約-繁復(fù)、S 6：輕巧-厚重。生成AGV風(fēng)格特征元素集：

借助可拓設(shè)計(jì)變換，可實(shí)現(xiàn)AGV風(fēng)格部件元素庫(kù)中具體元素的二維圖形表達(dá)，以整體造型PTA為例，先篩選出具有代表性的整體造型部件元素，由于AGV整體造型的形態(tài)特征線中包含對(duì)最終展示效果影響較小的形態(tài)線，因此需要對(duì)其進(jìn)行可拓設(shè)計(jì)變換，如下表所示。

根據(jù)表1所述步驟對(duì)篩選出的整體造型及燈光模塊所有相關(guān)部件進(jìn)行增刪變換，得到整體造型部件可拓元素庫(kù)PTA和燈光模塊部件可拓元素庫(kù)PTB：PTA=[PTA1，PTA2，PTA3，PTA4，PTA5]，PTB=[PTB1，PTB2，PTB3，PTB4，PTB5]。由于AGV移動(dòng)機(jī)構(gòu)及負(fù)載機(jī)構(gòu)的部件元素難以提取形態(tài)特征線，故以其常見(jiàn)部件類型進(jìn)行形態(tài)劃分。得到移動(dòng)機(jī)構(gòu)部件可拓元素庫(kù) 和負(fù)載機(jī)構(gòu)部件可拓元素庫(kù)PTD：PTC=[PTC1，PTC2，PTC3，PTC4]，PTD=[PTD1，PTD2，PTD3，PTD4，PTD5]。其中PTC1、PTC2、PTC3、PTC4分別代表移動(dòng)機(jī)構(gòu)為隱藏式、半露式、小輪、大輪。PTD1、PTD2、PTD3 、PTD4、PTD5分別代表負(fù)載機(jī)構(gòu)為機(jī)械臂式、傳送帶式、多層式、抽屜式、艙門式。綜上所述，對(duì)各部件可拓元素進(jìn)行編碼，得到AGV風(fēng)格部件可拓元素庫(kù)：

借助語(yǔ)義差異法對(duì)AGV設(shè)計(jì)風(fēng)格進(jìn)行評(píng)估測(cè)試，具體實(shí)驗(yàn)流程如下：（1）樣本選擇。焦點(diǎn)小組從搜集到的134例AGV樣本中選出具有差異化的典型樣本25例，結(jié)合表2，每個(gè)樣本均可被表達(dá)為相應(yīng)的設(shè)計(jì)部件編號(hào)組合。（2）被試選擇。邀請(qǐng)35名被試者，其中男性19名，女性16名，由設(shè)計(jì)專業(yè)在校學(xué)生及醫(yī)護(hù)人員組成。（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程。將25例樣本與6組感性意象形容詞對(duì)結(jié)合，應(yīng)用語(yǔ)義差異法制作七點(diǎn)量表評(píng)估問(wèn)卷，要求被試在觀察所給樣本后，對(duì)25例AGV樣本的風(fēng)格特征進(jìn)行意象語(yǔ)義評(píng)價(jià)。其中每組詞匯左端對(duì)應(yīng)“1”，右端對(duì)應(yīng)“7”，中點(diǎn)為“4”。以“現(xiàn)代—傳統(tǒng)”為例，左端“1”表示非?，F(xiàn)代，中間“０”表示中等，右端“7”表示非常傳統(tǒng)。將實(shí)驗(yàn)得到的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)輸入SPSS進(jìn)行聯(lián)合分析得到AGV各部件可拓元素在風(fēng)格特征評(píng)估下的權(quán)重Vx /%與貢獻(xiàn)率Vy，如表3所示。

用戶對(duì)AGV在某感性需求下的風(fēng)格特征評(píng)估值為S，該值可通過(guò)多維線性模型進(jìn)行量化表達(dá)，如式（2）所示。通過(guò)多維線性模型可根據(jù)用戶的感性需求推導(dǎo)出對(duì)應(yīng)的AGV部件元素設(shè)計(jì)組合方案，也可計(jì)算不同方案在某感性需求下的風(fēng)格特征評(píng)分，實(shí)現(xiàn)雙向推理。

其中：S i為產(chǎn)品在滿足用戶某個(gè)感性需求下的風(fēng)格特征評(píng)估值；權(quán)重Vxai∈（0，1），Vxai +Vxbi +Vxci +Vxdi =1；a，b，c，d分別為不同部件的可拓元素，Voyai，Voybi，Voyci，Voydi為不同部件可拓元素在風(fēng)格特征評(píng)估下的貢獻(xiàn)率；o，p，q，r 分別為對(duì)應(yīng)部件的編號(hào)；S為產(chǎn)品在滿足多個(gè)感性需求下的風(fēng)格特征評(píng)估值。

AGV產(chǎn)品創(chuàng)意集中，僅負(fù)載機(jī)構(gòu)屬于風(fēng)格部件可拓元素庫(kù)，即表2中的部件D，因此需計(jì)算出滿足用戶感性需求的最優(yōu)ABC部件組合，根據(jù)式（2）計(jì)算得到最佳部件組合為A4、B3、C2。加上不同部件D的值后，可得各產(chǎn)品創(chuàng)意的風(fēng)格特征評(píng)估值，見(jiàn)表4?；陲L(fēng)格部件可拓元素庫(kù)及產(chǎn)品創(chuàng)意集可生成各產(chǎn)品創(chuàng)意方案草圖，產(chǎn)品創(chuàng)意方案草圖推演過(guò)程如圖 3所示。

（五）產(chǎn)品創(chuàng)意優(yōu)選

為從產(chǎn)品創(chuàng)意集中選出功能較優(yōu)的創(chuàng)意，根據(jù)AGV產(chǎn)品設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)意集進(jìn)行功能特征評(píng)估。首先，利用ROS仿真進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)意的首次評(píng)價(jià)。將收發(fā)站點(diǎn)按真實(shí)比例建模作為仿真環(huán)境，選擇較大尺寸的標(biāo)準(zhǔn)周轉(zhuǎn)箱（660X450X350，單位mm）作為運(yùn)輸物品，將識(shí)別并自動(dòng)運(yùn)輸周轉(zhuǎn)箱作為AGV仿真測(cè)試的參考標(biāo)準(zhǔn)。將仿真評(píng)分區(qū)間定義為[0，10]，低于6分則表示方案應(yīng)用價(jià)值低，需剔除。邀請(qǐng)專家設(shè)計(jì)師根據(jù)仿真結(jié)果打分，評(píng)分結(jié)果如表5所示?？芍猂5的評(píng)分低于6分，需剔除該產(chǎn)品創(chuàng)意。

其次，計(jì)算各方案的關(guān)聯(lián)度、規(guī)范關(guān)聯(lián)度和優(yōu)度，對(duì)仿真評(píng)價(jià)后的產(chǎn)品創(chuàng)意集進(jìn)行篩選，以得出較優(yōu)的AGV產(chǎn)品創(chuàng)意方案，具體操作如下：（1）確定評(píng)估區(qū)間。通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷，邀請(qǐng)專家對(duì)滿足功能需要的產(chǎn)品創(chuàng)意進(jìn)行初步的定量化評(píng)估，根據(jù)問(wèn)卷結(jié)果，得出評(píng)估區(qū)間為[0，10]。（2）確定衡量指標(biāo)及權(quán)重。產(chǎn)品的衡量需從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及社會(huì)層面考慮，文中選擇成本、功能效果、結(jié)構(gòu)合理性及穩(wěn)定性作為AGV產(chǎn)品創(chuàng)意的衡量指標(biāo)。根據(jù)專家意見(jiàn)，各衡量指標(biāo)的正域分別為<130000，200000> ，<6，10>，<5，10>和<6，10>，即衡量指標(biāo)分別為：MI1=（成本，<130000，200000>），MI2=（功能效果，<6，10>），MI3=（結(jié)構(gòu)合理性，<5，10>），MI4=（穩(wěn)定性，<6，10>），且對(duì)應(yīng)的權(quán)重分別為0.3，0.35，0.15，0.2，其中最佳成本為160000。

檢索功能部件元素庫(kù)，選擇性能較好且價(jià)格合理的最優(yōu)部件作為產(chǎn)品創(chuàng)意方案的部件，根據(jù)核心部件的總體價(jià)格，可計(jì)算出產(chǎn)品創(chuàng)意方案的成本；根據(jù)仿真評(píng)分結(jié)果可得功能效果的分值，結(jié)構(gòu)合理性及穩(wěn)定性分值則由專家打分得出。各衡量指標(biāo)的分值如表6。

（3）計(jì)算關(guān)聯(lián)度、規(guī)范關(guān)聯(lián)度和優(yōu)度。根據(jù)表 6及各指標(biāo)正域，采用簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)函數(shù)對(duì)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算所得的指標(biāo)關(guān)聯(lián)度可進(jìn)一步計(jì)算出產(chǎn)品創(chuàng)意的規(guī)范關(guān)聯(lián)度和功能特征優(yōu)度Cg，如下表所示。

風(fēng)格特征評(píng)估值越接近1表示方案越滿足用戶簡(jiǎn)約、現(xiàn)代的感性需求，越接近7則表示方案越不符合用戶感性需求，因此用7減去風(fēng)格特征評(píng)估值，并歸一化處理，可得到產(chǎn)品創(chuàng)意風(fēng)格特征優(yōu)度 。對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)意功能特征優(yōu)度 進(jìn)行歸一化處理，可得到產(chǎn)品創(chuàng)意風(fēng)格特征優(yōu)度Cf。對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)意功能特征優(yōu)度Cg進(jìn)行歸一化處理，與風(fēng)格特征優(yōu)度Cf求均值后，可得到各產(chǎn)品創(chuàng)意方案的綜合優(yōu)度：

根據(jù)表 8可知，對(duì)需要事元An進(jìn)行可拓分析得到的產(chǎn)品創(chuàng)意集{R} 中，產(chǎn)品創(chuàng)意方案R3綜合優(yōu)度最高，故R3為最佳產(chǎn)品創(chuàng)意方案。將R3具體化，形成最終設(shè)計(jì)方案，AGV的外觀效果圖如圖 4所示。

該方案的創(chuàng)新點(diǎn)主要有：（1）對(duì)用戶的基本需要及感性需求進(jìn)行了較為全面的分析，運(yùn)用文中提出的方法進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，最終生成的產(chǎn)品創(chuàng)意R3不僅滿足了產(chǎn)品的功能需求，提高了醫(yī)院物流系統(tǒng)的運(yùn)輸效率，減少了醫(yī)護(hù)人員的工作量，而且在風(fēng)格特征上滿足了用戶的感性需求。（2）基于已有產(chǎn)品的可借鑒性搭建了實(shí)例庫(kù)及AGV風(fēng)格部件可拓元素庫(kù)，生成的產(chǎn)品創(chuàng)意R3借鑒了較優(yōu)的成熟案例，減少了后續(xù)修改，取得了良好的效果。

結(jié)論

本文提出了基于可拓實(shí)例推理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，根據(jù)實(shí)例庫(kù)內(nèi)容分類，搭建了產(chǎn)品功能部件元素庫(kù)及風(fēng)格部件元素庫(kù)；通過(guò)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品調(diào)研，分析了用戶的基本需要與感性需求，并對(duì)兩類信息分別進(jìn)行了可拓設(shè)計(jì)建模；經(jīng)拓展分析與可拓變換，將用戶的基本需要事元映射為產(chǎn)品的功能事元，形成了產(chǎn)品創(chuàng)意集；搭建了產(chǎn)品風(fēng)格部件可拓元素庫(kù)，并結(jié)合聯(lián)合分析量化了用戶感性需求與產(chǎn)品風(fēng)格特征的映射關(guān)系；利用ROS仿真和優(yōu)度評(píng)價(jià)方法，對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)意方案集的風(fēng)格特征及功能特征進(jìn)行評(píng)分，最終優(yōu)選出滿足用戶多維度需求的最佳創(chuàng)意方案，完成了用戶基本需要及感性需求至產(chǎn)品方案生成的推理。當(dāng)前研究?jī)H以一種醫(yī)療AGV為例進(jìn)行分析，并未建立智能生成匹配用戶多維需要的定制系統(tǒng)，對(duì)于提高方案生成效率與用戶多維需要匹配準(zhǔn)確性有待提升。