异族产品族的设计方法研究
张雪晴
燕山大学 河北秦皇岛 066004
摘 要:本文首先介绍了现阶段大规模定制的产品族现状，分析其局限性，再通过异族产品族的概念和异族产品族的设计思想，提出基于图像检索的异族产品族设计方法。进而研究分析如何将客户诉求库、异族产品分类图像资源库建立起来，通过相似度计算，初步实现异族产品族的设计检索，最终实现产品设计。
关键词：大规模定制；异族产品族；设计方法；相似度计算
引言
现阶段国内外研究表明，大规模定制(MC)的生产模式是一种先进的生产模式，对于解决产品设计中“生产诉求”和“客户诉求”的问题起着重要作用。产品族设计是实现大规模定制的有效手段。由于客户诉求是企业在大规模定制中产品设计的重要依据和源头，客户诉求信息的获取、整理、分析及处理并最终满足客户的思维构想是实现大规模定制的前提和基础。其中客户诉求方面的解决方式还不够完善，因此完善产品族设计，提出异族产品族设计以便解决这一问题。
一、大规模定制的产品族及异族产品族
（一）大规模定制的诉求划分
大规模定制的核心是产品品种的多样化和定制化的增加而不相应地增加成本，其范畴是个性化定制产品和服务的大规模生产，面向大规模定制的产品诉求可分为两方面：生产诉求和客户诉求①。
基于生产诉求的设计方法主要为模块化设计，其优点有：模块化的设计方法可缩短产品的设计和制造的周期，进而缩短供货周期，以便于争取客户；模块化有利于提高企业对市场变化的应变能力，有利于产品的更新换代；模块化设计可提高产品质量，降低生产成本，提高劳动生产率；模块化设计还为售后维护和修理提供方便。模块化设计是确定生产模块或者说已确定所要生产的产品的情况下来调节各个模块的之间的关系及变化。
基于客户诉求的产品设计方法要比基于生产诉求的设计方法要复杂的多。大规模定制的核心思想是以客户的需求为中心，因此满足客户诉求才是大规模定制生产模式的研究中心。客户诉求就是用户对产品的功能、造型、颜色、价格等的需求。但通常客户在表达其诉求时更习惯于模糊的表达方式，因此需要一种新的方法来满足客户诉求的这一特点。
（二）产品族及异族产品族
大规模定制设计的核心就是产品族。产品族是指共享通用技术定位于相关联市场应用的一组产品，这些产品之间具有相似性，它们共享相同的结构和产品技术。企业中产品开发的过程可视为产品族模型从概念阶段不断发展和具体化的过程。产品族的特点是具有多种参数和性能指标，以满足不同消费群体及客户的需要。基于产品族的开发设计战略是目前阶段解决众多的企业在寻求满足多样化的客户诉求时所面临的零件种类激增、制造和管理成本高昂问题的有效途径之一。
现阶段的产品族设计依然停留于同族产品族的设计。从理论上来讲，所有的产品都是异族，异族产品族设计是指产品族设计可以应对不同客户诉求集合不同产品的形态、功能、零部件等已形成新的产品。异族产品族描述了不同产品族中产品之间的关系，涵盖面比同一产品更大。异族产品族的设计方法更符合大规模定制的核心特点，大大提高了产品的个性化及多样化。
二、基于模糊客户诉求的异族产品族的产品设计方法
（一）建立客户诉求库（表1）
当前客户已不能满足于市场上的大众化的标准化的产品，他们希望所拥有的产品是具有满足其多样化、个性化需求的产品。
在基于客户诉求的产品设计体系中，整个体系的最终目标是根据客户的诉求来进行产品的设计方案。但在这一阶段，客户诉求往往是模糊的，而设计者所要做的就是通过对客户的模糊诉求归纳提炼出能够满足其个性化要求的产品设计方案。
a)固定诉求：每位顾客的诉求不尽相同，但是在产品外观的设计方面，其中的一些信息是固定不变的。如进行轮毂设计时，有其固定匹配的尺寸、成本等。
b)可变诉求：除固定诉求外，客户可根据自己的喜好及需要对产品的设计提出一系列额外的诉求。如轮毂设计中辐条的数量、样式、花纹、材质等。
c)潜在诉求：通过对现有产品的归类分析，得出新产品的特点或可实施的改进方向，进而抽象出客户的潜在诉求。
在众多客户诉求信息中，设计人员应对这些信息进行详细的分析、整理、归纳。进而形成通用的产品设计信息数据库。
>表1 客户诉求库
（二）建立异族产品族分类图像检索资源库（表2）
许多企业根据长期以来积累的设计数据进行集成管理，建立符合本企业产品的设计资源库。此资源库通常是以同一产品族为基础，用功能视图，技术视图，结构视图来表述，同时还包括设计方案库、模块库和模块接口库。但是这种同一产品族的设计资源库存在局限性，比如模糊客户诉求需要由设计师自行判断、同一产品族的设计资源库不完善，不能包含多类产品风格等。因此异族产品族的提出显得尤为重要。
异族产品族分类图像检索资源库是指把不同产品分类集成规划为一个异族产品族资源库，形成通用检索资源，用于企业共享，企业通过图像相似度检索出满足客户诉求的产品。企业除自身已有的同一产品族设计资源，也可随时对这个通用资源信息库进行更新和维护，促使各行业共同发展。
> 表2异族产品族分类图像检索资源库
在此通用分类图像资源库中包含各个细分行业。比如，目前家电行业中的大家电、小家电、个人护理、办公设备等，其中小家电分为厨房系列产品，如电饭煲、电烤箱、微波炉、果汁机、电热水器、排油烟机、消毒碗柜、电煎锅、打蛋机、豆浆机等；浴室系列产品，包括电热水器、电暖器、电吹风、浴灯、干手机等；居室清洁系列，包括吸尘器、电驱蚊器、电熨斗、甩干机、厕所除臭器；居室环境系列产品，包括电风扇、除湿机、加湿器、空气净化器、负氧离子发生器、小型电子冷藏箱；取暖器类，包括电暖器、电热被、远红外线电热炉；小视听系列产品，如收音机、录音机、随身听、摄像机、电子辞典、电子游戏机等。
企业根据自身所在行业，通过此分类图像资源库进行图像检索。在各个行业产品设计的功能、造型上获得设计灵感。同时当客户诉求表达模糊时，例如，客户期望家饰设计中的某一元素风格运用到汽车内饰设计中时，可以通过图像相似度检索到所需风格的汽车内饰。因此，通用分类信息资源库就需要强大的后台支持，建立完善形谱。
形谱是指任何图像或产品都可以化简为几何图形或几何图形的拼接的形式，把这些图像或产品通过分析归类，按照一定规律层层划分，由简到繁，是一种按“形”分类的方法形成聚类图谱。这些基本的几何元素可能是产品的基本型，也可能是构成产品外观的组成元素，
建立完善形谱后，就可以采用相似度计算来获取满足客户诉求的产品。
（三）异族产品族下的客户诉求模糊聚类计算
所谓的模糊计算就是用数学的方法来研究和处理指定对象，由于研究对象的内在不确定性，因此模糊计算可模拟客户诉求的非精确、非线性的信息的表达。
在客户诉求不明确的情况下，对于异族产品族的计算关键在于相似度的计算，进行图像分类检索。异族产品族分类图像检索资源库中每一图像都有其特征参数。异族产品族图像相似度的计算主要根据客户模糊诉求来比较目标产品的相似度。设和分别客户诉求域与图像资源实例域中的特征参数，和的图像相似度则为。在实际计算时，将根据图像参数匹配的方法为基础。基于图像参数匹配的相似度,可以用字符串表达参数，采用编辑距离的方法来比较两个图像参数的相似度，计算式如下：
式中:和是字符串所代表的两个参数,表示字符串的长度，是编辑距离。即可得到与客户诉求最接近的产品图像。
（四）产品设计方法
产品设计行业常用建模软件以具备成熟的参数化功能。在产品设计的研发过程中，采用异族产品族设计中是在形谱的基础上，通过客户诉求搜索相似最大产品，以求产品多样化的目标，再根据本企业产品生产诉求采用增加同一产品族的产品相似性，使产品族中的不同产品间有大量相似的零部件、构件或子系统，使之形成标准化、模块化的零部件，增加其可再用行，减少相似零部件的重复设计。
在产品设计中设计人员可通过在异族产品族获取满足客户诉求的产品，更改产品族中产品的零部件、功能参数、结构参数等进一步修改产品模型，设计完成新的产品方案。
三 结语
为了提高企业快速响应市场的能力，首要是能够快速的捕捉到复杂多变的客户诉求信息，明确新产品设计诉求，满足市场多样化、个性化需求，并做出正确的产品发展预测。为了实现这一目的，企业需建立客户诉求信息库及建立异族产品族和同一产品族信息资源体系，使之形成通用资源模块。
本文通过对现阶段产品族的研究，提出了异族产品族的设计概念，在面对大规模定制客户诉求进行了合理分析聚类，并在形谱概念的基础上建立基于异族产品族分类图像检索资源库，在通过模糊计算出客户诉求产品，以求实现大规模定制的核心要求即产品品种的多样化和定制化的增加而不相应地增加成本。所做工作对大规模定制客户诉求分析及今后发展研究具有一定意义。
注释:
①但斌等.大规模定制.打造21世纪企业核心竞争力[M].北京：科学出版社,2004：23
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参考文献：
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