異族產品族的設計方法研究

張雪晴

摘 要：本文首先介紹了現階段大規模定制的產品族現狀，分析其局限性，再通過異族產品族的概念和異族產品族的設計思想，提出基于圖像檢索的異族產品族設計方法。進而研究分析如何將客戶訴求庫、異族產品分類圖像資源庫建立起來，通過相似度計算，初步實現異族產品族的設計檢索，最終實現產品設計。

關鍵詞：大規模定制；異族產品族；設計方法；相似度計算

0 引言

現階段國內外研究表明，大規模定制（MC）的生產模式是一種先進的生產模式，對于解決產品設計中“生產訴求”和“客戶訴求”的問題起著重要作用。產品族設計是實現大規模定制的有效手段。由于客戶訴求是企業在大規模定制中產品設計的重要依據和源頭，客戶訴求信息的獲取、整理、分析及處理并最終滿足客戶的思維構想是實現大規模定制的前提和基礎。其中客戶訴求方面的解決方式還不夠完善。因此，完善產品族設計，提出異族產品族設計以便解決這一問題。

1 大規模定制的產品族及異族產品族

（1）大規模定制的訴求劃分。大規模定制的核心是產品品種的多樣化和定制化的增加而不相應地增加成本，其范疇是個性化定制產品和服務的大規模生產，面向大規模定制的產品訴求可分為兩方面：生產訴求和客戶訴求。[1]基于生產訴求的設計方法主要為模塊化設計，其優點有：模塊化的設計方法可縮短產品的設計和制造的周期，進而縮短供貨周期，以便于爭取客戶；模塊化有利于提高企業對市場變化的應變能力，有利于產品的更新換代；模塊化設計可提高產品質量，降低生產成本，提高勞動生產率；模塊化設計還為售后維護和修理提供方便。模塊化設計是確定生產模塊或者說已確定所要生產的產品的情況下來調節各個模塊之間的關系及變化。基于客戶訴求的產品設計方法要比基于生產訴求的設計方法要復雜得多。大規模定制的核心思想是以客戶的需求為中心。因此，滿足客戶訴求才是大規模定制生產模式的研究中心。客戶訴求就是用戶對產品的功能、造型、顏色、價格等的需求。但通常客戶在表達其訴求時更習慣于模糊的表達方式。因此，需要一種新的方法來滿足客戶訴求的這一特點。

（2）產品族及異族產品族。現階段的產品族設計依然停留于同族產品族的設計。從理論上來講，所有的產品都是異族，異族產品族設計是指產品族設計可以應對不同客戶訴求集合不同產品的形態、功能、零部件等已形成新的產品。異族產品族描述了不同產品族中產品之間的關系，涵蓋面比同一產品更大。異族產品族的設計方法更符合大規模定制的核心特點，大大提高了產品的個性化及多樣化。

2 基于模糊客戶訴求的異族產品族的產品設計方法

（1）建立客戶訴求庫（表1）。當前客戶已不能滿足于市場上的大眾化的標準化的產品，他們希望所擁有的產品是具有滿足其多樣化、個性化需求的產品。在基于客戶訴求的產品設計體系中，整個體系的最終目標是根據客戶的訴求來進行產品的設計方案。但在這一階段，客戶訴求往往是模糊的，而設計者所要做的就是通過對客戶的模糊訴求歸納提煉出能夠滿足其個性化要求的產品設計方案。1）固定訴求：每位顧客的訴求不盡相同，但是在產品外觀的設計方面，其中的一些信息是固定不變的。例如，進行輪轂設計時，有其固定匹配的尺寸、成本等。2）可變訴求：除固定訴求外，客戶可根據自己的喜好及需要對產品的設計提出一系列額外的訴求。如輪轂設計中輻條的數量、樣式、花紋、材質等。3）潛在訴求：通過對現有產品的歸類分析，得出新產品的特點或可實施的改進方向，進而抽象出客戶的潛在訴求。在眾多客戶訴求信息中，設計人員應對這些信息進行詳細的分析、整理、歸納。進而形成通用的產品設計信息數據庫。

表1 客戶訴求庫

（2）建立異族產品族分類圖像檢索資源庫（表2）。許多企業根據長期以來積累的設計數據進行集成管理，建立符合本企業產品的設計資源庫。此資源庫通常是以同一產品族為基礎，用功能視圖，技術視圖，結構視圖來表述，同時還包括設計方案庫、模塊庫和模塊接口庫。但是這種同一產品族的設計資源庫存在局限性。例如，模糊客戶訴求需要由設計師自行判斷、同一產品族的設計資源庫不完善，不能包含多類產品風格等。因此，異族產品族的提出顯得尤為重要。異族產品族分類圖像檢索資源庫是指把不同產品分類集成規劃為一個異族產品族資源庫，形成通用檢索資源，用于企業共享，企業通過圖像相似度檢索出滿足客戶訴求的產品。企業除自身已有的同一產品族設計資源，也可隨時對這個通用資源信息庫進行更新和維護，促使各行業共同發展。

表2 異族產品族分類圖像檢索資源庫

在此通用分類圖像資源庫中包含各個細分行業。例如，目前家電行業中的大家電、小家電、個人護理、辦公設備等，其中小家電分為廚房系列產品，如電飯煲、電烤箱、微波爐、果汁機、電熱水器、排油煙機、消毒碗柜、電煎鍋、打蛋機、豆漿機等；浴室系列產品，包括電熱水器、電暖器、電吹風、浴燈、干手機等；居室清潔系列，包括吸塵器、電驅蚊器、電熨斗、甩干機、廁所除臭器；居室環境系列產品，包括電風扇、除濕機、加濕器、空氣凈化器、負氧離子發生器、小型電子冷藏箱；取暖器類，包括電暖器、電熱被、遠紅外線電熱爐；小視聽系列產品。例如，收音機、錄音機、隨身聽、攝像機、電子詞典、電子游戲機等。

企業根據自身所在行業，通過此分類圖像資源庫進行圖像檢索。在各個行業產品設計的功能、造型上獲得設計靈感。同時當客戶訴求表達模糊時。例如，客戶期望家飾設計中的某一元素風格運用到汽車內飾設計中時，可以通過圖像相似度檢索到所需風格的汽車內飾。因此，通用分類信息資源庫就需要強大的后臺支持，建立完善形譜。形譜是指任何圖像或產品都可以化簡為幾何圖形或幾何圖形的拼接的形式，把這些圖像或產品通過分析歸類，按照一定規律層層劃分，由簡到繁，是一種按“形”分類的方法形成聚類圖譜。這些基本的幾何元素可能是產品的基本型，也可能是構成產品外觀的組成元素，建立完善形譜后，就可以采用相似度計算來獲取滿足客戶訴求的產品。

（3）異族產品族下的客戶訴求模糊聚類計算。所謂的模糊計算就是用數學的方法來研究和處理指定對象，由于研究對象的內在不確定性。因此，模糊計算可模擬客戶訴求的非精確、非線性的信息的表達。在客戶訴求不明確的情況下，對于異族產品族的計算關鍵在于相似度的計算，進行圖像分類檢索。異族產品族分類圖像檢索資源庫中每一圖像都有其特征參數。異族產品族圖像相似度的計算主要根據客戶模糊訴求來比較目標產品的相似度。設和分別客戶訴求域與圖像資源實例域中的特征參數，和的圖像相似度則為。在實際計算時，將根據圖像參數匹配的方法為基礎。基于圖像參數匹配的相似度，可以用字符串表達參數，采用編輯距離的方法來比較兩個圖像參數的相似度，計算式如下：

式中：和是字符串所代表的兩個參數，表示字符串的長度，是編輯距離。即可得到與客戶訴求最接近的產品圖像。

（4）產品設計方法。產品設計行業常用建模軟件以具備成熟的參數化功能。在產品設計的研發過程中，采用異族產品族設計是在形譜的基礎上，通過客戶訴求搜索相似最大產品，以求產品多樣化的目標，再根據本企業產品生產訴求采用增加同一產品族的產品相似性，使產品族中的不同產品間有大量相似的零部件、構件或子系統，使之形成標準化、模塊化的零部件，增加其可再用行，減少相似零部件的重復設計。在產品設計中設計人員可通過在異族產品族獲取滿足客戶訴求的產品，更改產品族中產品的零部件、功能參數、結構參數等進一步修改產品模型，設計完成新的產品方案。

3 結語

為了提高企業快速響應市場的能力，首要是能夠快速地捕捉到復雜多變的客戶訴求信息，明確新產品設計訴求，滿足市場多樣化、個性化需求，并做出正確的產品發展預測。為了實現這一目的，企業需建立客戶訴求信息庫及建立異族產品族和同一產品族信息資源體系，使之形成通用資源模塊。本文通過對現階段產品族的研究，提出了異族產品族的設計概念，在面對大規模定制客戶訴求進行了合理分析聚類，并在形譜概念的基礎上建立基于異族產品族分類圖像檢索資源庫，在通過模糊計算出客戶訴求產品，以求實現大規模定制的核心要求即產品品種的多樣化和定制化的增加而不相應地增加成本。所做工作對大規模定制客戶訴求分析及今后發展研究具有一定意義。

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