陳 磊,吳清烈,楊 惠,王勤勤
(東南大學(xué)管理工程研究所,江蘇 南京 211189)
大規(guī)模定制是指企業(yè)以接近大規(guī)模生產(chǎn)的成本和效率向客戶提供個(gè)性化的產(chǎn)品和服務(wù)[1]。通過(guò)實(shí)施大規(guī)模定制模式,企業(yè)可以有效地滿足眾多客戶的個(gè)性化需求,同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)自身的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。如何便捷有效地獲取客戶的定制需求,為客戶提供滿意的需求響應(yīng)方案,是保證產(chǎn)品定制成功的首要環(huán)節(jié),對(duì)企業(yè)實(shí)施大規(guī)模定制模式具有重要意義。
近年來(lái),隨著Internet和Web技術(shù)的日益成熟,以及電子商務(wù)的蓬勃發(fā)展,為企業(yè)獲取客戶的需求提供了一個(gè)便捷的渠道[2-4]。梁樑等提出了在Internet上通過(guò)交互式對(duì)話獲取客戶需求信息,然后應(yīng)用QFD和TOSIS法進(jìn)行產(chǎn)品配置優(yōu)化分析[5];劉飛等提出了企業(yè)設(shè)計(jì)人員與客戶通過(guò)Internet進(jìn)行協(xié)同配置的思想和方案[6]。企業(yè)基于Internet與客戶交互,雖然可以獲得較為準(zhǔn)確的需求信息,但無(wú)法實(shí)現(xiàn)低成本、高效率為眾多客戶服務(wù)的目標(biāo)。
岳同啟等通過(guò)引入智能Agent建立智能客戶需求獲取系統(tǒng),采用智能Agent技術(shù)和需求模板檢索技術(shù)相結(jié)合的方法,將獲取的客戶需求從模糊、粗糙狀態(tài)逐漸具體化[7]。文獻(xiàn)[8]研究了基于Web的客戶集成化面向訂單設(shè)計(jì)的方法,通過(guò)應(yīng)用模板生成符合客戶需求的CAD模型,并采用有限元法對(duì)產(chǎn)品模型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析評(píng)估。采用需求模板獲取客戶需求,有利于客戶需求描述的規(guī)范化,便于信息的共享、傳遞和重用,但該方法更多的是從企業(yè)設(shè)計(jì)者的角度建立模板,限制了客戶的主動(dòng)性和個(gè)性化需求的表達(dá)。
此外還有選擇菜單法,即系統(tǒng)提供給客戶定制選項(xiàng),客戶通過(guò)選擇一組屬性、部件、價(jià)格等選項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品個(gè)性化定制[9]。然而這種定制系統(tǒng)向客戶提供的是一個(gè)統(tǒng)一的定制界面,忽視了客戶本身的知識(shí)水平以及需求表達(dá)能力方面的差異性,導(dǎo)致客戶無(wú)法順利完成定制選項(xiàng)的選擇,而且過(guò)多的選項(xiàng)會(huì)給客戶決策造成很大的困擾,也無(wú)法實(shí)現(xiàn)輔助客戶作出定制決策的作用[10-11]。文獻(xiàn) [12]提出了一種咨詢界面方法輔助客戶進(jìn)行定制選項(xiàng)設(shè)置,在客戶設(shè)置選項(xiàng)遇到困難時(shí)提供建議,并將合適的選項(xiàng)推薦給客戶;文獻(xiàn)[13]基于模擬領(lǐng)域?qū)<遗c客戶智能對(duì)話獲取其需求的思想,提出了咨詢系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),但未給出實(shí)現(xiàn)方法;文獻(xiàn) [14]借鑒計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的人機(jī)個(gè)性化交互思想提出了個(gè)性化需求獲取方法的框架模型,也未給出具體實(shí)現(xiàn)方法。
綜上所述,針對(duì)目前大規(guī)模定制客戶需求響應(yīng)支持這方面的研究還難以滿足大規(guī)模定制對(duì)獲取客戶需求信息的要求,本文研究了為不同客戶提供合適的客戶需求交互過(guò)程和界面的支持方法,該方法首先通過(guò)獲取客戶個(gè)人特征和初始需求信息等,應(yīng)用協(xié)同推薦算法向客戶推薦與其需求最接近的定制選項(xiàng),結(jié)合Web和Agent技術(shù),使系統(tǒng)隨著客戶信息的不斷完善快速生成個(gè)性化定制界面,用以支持快捷有效地獲取客戶的需求信息。本文闡述了大規(guī)模定制環(huán)境下客戶需求獲取支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,對(duì)總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并給出了部分功能的實(shí)現(xiàn)方法。
大規(guī)模定制客戶需求獲取是指企業(yè)和客戶進(jìn)行交互獲取客戶對(duì)產(chǎn)品功能、性能、外觀以及價(jià)格等定制特征需求描述信息的過(guò)程。企業(yè)要為每一位客戶提供定制化的產(chǎn)品或服務(wù),就必須能夠準(zhǔn)確地獲取每一位客戶的個(gè)性化需求信息。在大規(guī)模定制過(guò)程中,客戶主要是通過(guò)企業(yè)提供的產(chǎn)品定制平臺(tái)進(jìn)行自助配置,完成個(gè)性化需求的表述。
目前的產(chǎn)品定制系統(tǒng)自動(dòng)引導(dǎo)客戶表達(dá)需求,主要是結(jié)構(gòu)化和參數(shù)化的功能要求[15],需要客戶從設(shè)計(jì)者的角度去考慮問(wèn)題,而且客戶需要一定的專業(yè)知識(shí)才能夠?qū)⒆约旱男枨筠D(zhuǎn)化為功能要求去表達(dá),對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)是很大的考驗(yàn)??蛻粼诙ㄖ瞥跏茧A段,對(duì)自己的需求往往只有一個(gè)模糊概念或者僅僅局限于自己關(guān)注的某一方面,對(duì)于整個(gè)定制產(chǎn)品并不是很了解,對(duì)于企業(yè)提供的配置選項(xiàng)也不是很清楚,不知道有的選項(xiàng)應(yīng)該如何選擇,如果沒(méi)有任何提示和引導(dǎo),就不能立即給出正確而且完整的需求描述。因此,客戶在表述需求的過(guò)程中允許客戶以自然語(yǔ)言的形式表述某些需求,這樣既符合客戶的語(yǔ)言表達(dá)習(xí)慣,同時(shí)企業(yè)也能獲得客戶真實(shí)的需求;此外在定制過(guò)程中提供相應(yīng)的輔助支持,為客戶提供合適的推薦,對(duì)于提高客戶滿意度來(lái)說(shuō),也具有很大的幫助。
基于以上分析,本文提出了大規(guī)模定制客戶需求獲取支持系統(tǒng)。首先,通過(guò)初始界面獲取客戶的個(gè)人特征和初始需求信息,運(yùn)用模糊推理規(guī)則對(duì)這些信息進(jìn)行推理分析和模糊處理,采用智能檢索匹配技術(shù)檢索符合其需求的定制選項(xiàng),并結(jié)合個(gè)性化推薦系統(tǒng)推薦可能需要的定制選項(xiàng),根據(jù)客戶表達(dá)能力情況,向客戶提供合適的定制需求交互過(guò)程和界面,并可以完成客戶輸入的一致性檢驗(yàn)。該支持系統(tǒng)根據(jù)客戶的個(gè)人信息和初始需求信息,向客戶提供可定制的需求交互過(guò)程和界面,不需要客戶對(duì)定制產(chǎn)品所有需求特征都進(jìn)行描述,從而支持客戶更加便捷地表達(dá)自己的需求,企業(yè)更加有效地獲取客戶的需求信息。
本文將個(gè)性化推薦技術(shù)應(yīng)用于客戶需求獲取系統(tǒng)中,構(gòu)建了一個(gè)融合語(yǔ)義分析技術(shù)、推薦技術(shù)、CMS技術(shù)以及電子商務(wù)等為一體的大規(guī)模定制客戶需求獲取支持系統(tǒng)。系統(tǒng)利用Web挖掘技術(shù)和自主學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)獲取客戶信息及其需求信息,挖掘客戶興趣特征和需求特征,在客戶進(jìn)行需求表述時(shí),利用智能檢索匹配技術(shù)和推薦技術(shù)主動(dòng)地將相關(guān)信息推薦給客戶,幫助客戶完成需求表述的過(guò)程。
大規(guī)模定制客戶需求獲取支持系統(tǒng)從功能來(lái)劃分主要分為以下幾個(gè)組成部分:學(xué)習(xí)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)、客戶信息庫(kù)管理、初始需求分析推理、需求特征檢索匹配、零部件信息庫(kù)管理、協(xié)同過(guò)濾推薦、定制界面生成等。系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。
圖1 大規(guī)模定制客戶需求獲取支持系統(tǒng)總體框架
a.學(xué)習(xí)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)模塊。
學(xué)習(xí)和知識(shí)發(fā)現(xiàn)模塊采用機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘的算法對(duì)Web服務(wù)器傳遞過(guò)來(lái)的記錄客戶行為的日志文件進(jìn)行分析處理,發(fā)現(xiàn)客戶的行為模式和興趣向量,生成相應(yīng)的客戶興趣配置文件,建立個(gè)性化的客戶模型,將其存入到客戶信息庫(kù)中,并且它還會(huì)接受客戶的反饋信息,通過(guò)不斷分析學(xué)習(xí)客戶的反饋信息,跟蹤客戶的興趣變化,修改客戶興趣配置文件,更新客戶個(gè)性化模型。
b.分析推理模塊。
該模塊主要是實(shí)現(xiàn)自然語(yǔ)言的處理,通過(guò)應(yīng)用模糊推理規(guī)則對(duì)Web服務(wù)器獲取的客戶初始需求信息進(jìn)行推理分析,初步推斷客戶對(duì)產(chǎn)品定制特征的要求。其中模糊推理矩陣是模糊推理規(guī)則的結(jié)構(gòu)化表示形式。將需求信息中包含的特征值映射到模糊矩陣,通過(guò)模糊分析推斷相應(yīng)產(chǎn)品定制需求的特征值。
c.檢索匹配模塊。
檢索匹配模塊是根據(jù)前面推理分析得出的特征值借助智能搜索引擎在企業(yè)的零部件信息庫(kù)中進(jìn)行檢索匹配,將符合定制要求的零部件信息提取出來(lái),并將他們寫入到產(chǎn)品定制特征集合中,為下一步協(xié)同過(guò)濾產(chǎn)生推薦提供數(shù)據(jù)保障。
d.協(xié)同過(guò)濾模塊。
該部分是支持系統(tǒng)的核心,主要包括基于客戶的協(xié)同過(guò)濾和基于產(chǎn)品定制特征協(xié)同過(guò)濾2個(gè)功能,通過(guò)兩方面結(jié)合,完成整個(gè)產(chǎn)品定制信息的推薦。其中基于客戶的協(xié)同推薦是通過(guò)客戶個(gè)性化模型描述,根據(jù)興趣相似的客戶群的意見(jiàn)產(chǎn)生推薦;基于產(chǎn)品定制特征的協(xié)同過(guò)濾則是根據(jù)定制特征從零部件庫(kù)中推薦可能符合定制需求的定制選項(xiàng)。
e.定制界面生成模塊。
定制界面生成模塊主要功能是生成能夠盡量滿足當(dāng)前客戶需求描述的個(gè)性化定制界面。它接受協(xié)同過(guò)濾產(chǎn)生的推薦信息,生成推薦的定制選項(xiàng),利用CMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制界面的快速生成。
圖2所示系統(tǒng)采用基于B/S的3層體系結(jié)構(gòu),即表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)層,將系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)核心部分集中在服務(wù)器端,提高了系統(tǒng)的靈活性和可靠性。把業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)源操作、系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式相互獨(dú)立,將各個(gè)部分分解出來(lái)交給特定的模塊處理。
圖2 大規(guī)模定制客戶需求獲取支持系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中,表示層通過(guò)客戶端瀏覽器負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用邏輯的表達(dá)。在業(yè)務(wù)邏輯層,Web服務(wù)器通過(guò)HTML靜態(tài)頁(yè)面、JSP、Servlet等技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息動(dòng)態(tài)發(fā)布,與客戶進(jìn)行信息交互;應(yīng)用服務(wù)器則是完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)過(guò)程,如知識(shí)發(fā)現(xiàn)與學(xué)習(xí)、協(xié)同過(guò)濾的實(shí)現(xiàn)、定制界面的生成等。數(shù)據(jù)層為業(yè)務(wù)邏輯層提供數(shù)據(jù)的支持。
大規(guī)模定制客戶需求獲取首先需要對(duì)客戶以自然語(yǔ)言描述的初始需求進(jìn)行推理分析,獲取其中的定制特征值,然后再在產(chǎn)品零部件信息庫(kù)中檢索符合要求的零部件,此外還需要獲取客戶的特征和偏好等信息,依此產(chǎn)生可能滿足客戶需求的推薦,生成個(gè)性化的定制界面供客戶定制選擇。在這一過(guò)程中主要有特征推理分析、智能檢索匹配和個(gè)性化推薦等功能,關(guān)于特征推理分析的實(shí)現(xiàn)文獻(xiàn)[16]做了詳細(xì)的研究,本文就不再重復(fù),這里主要對(duì)檢索匹配和個(gè)性化推薦的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)闡述。
檢索匹配即是根據(jù)推理分析得到定制需求特征值,從企業(yè)零部件信息庫(kù)中檢索出符合客戶定制需要的零部件信息,并且智能地計(jì)算這些零部件信息和客戶需求的匹配程度,有選擇地提供給客戶。由于中文有許多同義詞、近義詞,特征值提取出后,仍然需要對(duì)它們進(jìn)行分析。使用潛在語(yǔ)義分析方法可以在一定程度上識(shí)別同義、近義詞。此外,由于根據(jù)客戶初始需求推理分析得到的特征值往往比較零散不夠規(guī)范全面,包含的信息也相對(duì)較少。為此,需要借助查詢擴(kuò)展算法對(duì)特征值進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展,才能生成合適的查詢向量。
客戶定制需求特征值經(jīng)過(guò)潛在語(yǔ)義分析和查詢擴(kuò)展后,就得到參與匹配檢索的關(guān)鍵詞。這些關(guān)鍵詞就形成了匹配查詢向量:Q=(α1,α2,…,αn),為查詢向量,W=(w1,w2,…,wn),為所對(duì)應(yīng)的詞匯向量,n為待匹配檢索關(guān)鍵詞數(shù)目,αi指該關(guān)鍵詞的頻度。同樣的,對(duì)于零部件信息庫(kù)經(jīng)過(guò)類似處理也存在詞匯-信息庫(kù)矩陣Ak以及它所對(duì)應(yīng)的查詢向量Q。為了進(jìn)行匹配檢索需要構(gòu)造出AQk和AQ,其中AQk是加入了查詢向量中已含有關(guān)鍵詞的矩陣、AQ是未含有關(guān)鍵詞的矩陣。由于這2個(gè)矩陣含有豐富的信息,是高維矩陣,因此需要對(duì)它們進(jìn)行降維處理,這里采用奇異值分解[17]的方法來(lái)處理。
經(jīng)過(guò)降維處理得到新的矩陣AQ'k,AQ',可以將新生成的零部件信息文檔之間的語(yǔ)義關(guān)系顯現(xiàn)出來(lái)。然后通過(guò)計(jì)算2個(gè)零部件信息文檔之間的相關(guān)程度,就可以得到2個(gè)零部件的相關(guān)程度。2個(gè)零部件信息文檔之間的相關(guān)度可以直接通過(guò)計(jì)算信息文檔矩陣轉(zhuǎn)置與該矩陣的乘積來(lái)求得:
Ik和I這2個(gè)矩陣中的元素表示2個(gè)零部件的相關(guān)程度,由此可以通過(guò)查找相關(guān)矩陣元素的大小來(lái)確定每個(gè)零部件的相關(guān)程度,進(jìn)行零部件信息與客戶需求信息的匹配檢索。
由于客戶的初始需求匹配出來(lái)的定制選項(xiàng)往往很少,依據(jù)此生成定制界面不夠完整,因此通過(guò)尋找和當(dāng)前用戶偏好最匹配的客戶群來(lái)產(chǎn)生定制選項(xiàng)的推薦。本文采用基于定制選項(xiàng)滿意度預(yù)測(cè)的協(xié)同過(guò)濾算法來(lái)實(shí)現(xiàn)定制選項(xiàng)推薦,該算法主要是根據(jù)定制選項(xiàng)的相似性初步預(yù)測(cè)客戶對(duì)未評(píng)價(jià)的定制選項(xiàng)的滿意度,分為尋找最近鄰域和產(chǎn)生推薦2部分。
3.2.1 尋找最近鄰域
為了計(jì)算客戶i和客戶j之間的相似性,首先計(jì)算經(jīng)客戶i和客戶j選擇的定制選項(xiàng)集合的并集Uij,設(shè)客戶A的定制選項(xiàng)集合用IA表示,則Uij=Ii∪Ij??蛻鬷和客戶j在Uij中未選擇的定制選項(xiàng)的滿意度通過(guò)客戶對(duì)相似定制選項(xiàng)的滿意度預(yù)測(cè)出來(lái),然后在定制選項(xiàng)集合Uij上計(jì)算客戶i和客戶j之間的相似性。預(yù)測(cè)客戶i對(duì)定制選項(xiàng)集合Uij中未選擇定制選項(xiàng)的滿意度是基于定制選項(xiàng)相似性的協(xié)同過(guò)濾推薦算法的關(guān)鍵。設(shè)客戶i在定制選項(xiàng)Uij中未選擇定制選項(xiàng)用Ni表示,即Ni=Uij-Ii。對(duì)任意定制選項(xiàng)p∈Ni使用下面的方法預(yù)測(cè)客戶i對(duì)定制選項(xiàng)P的評(píng)價(jià) Pi,p[18]:計(jì)算定制選項(xiàng) P 和其他定制選項(xiàng)之間的相似性,和計(jì)算客戶之間的相似性類似,即對(duì)任意的兩個(gè)定制選項(xiàng)s和t,首先要獲得所有客戶對(duì)他們的滿意度評(píng)價(jià),然后再計(jì)算s和t之間的相似性。
通過(guò)計(jì)算可以獲得其他定制選項(xiàng)與選項(xiàng)p的相似性,將相似性最高的一些定制選項(xiàng)作為P的鄰居定制選項(xiàng)集合,即在整個(gè)空間中查找定制選項(xiàng)集合Mp={I1,I2,…,Iv},使P不屬于Mp,并且選項(xiàng)I1與選項(xiàng)P的相似性sim(p,I1)最高,I2與P的相似性sim(p,I2)次之,依次類推。
得到Mp后,采用以下公式預(yù)測(cè)客戶i對(duì)定制選項(xiàng)P的滿意度Pi,p:
經(jīng)過(guò)上述方法處理后,對(duì)于Uij中每一個(gè)定制選項(xiàng)客戶i和客戶j都有了一個(gè)滿意度評(píng)價(jià),即對(duì)于任意p∈Uij,客戶i對(duì)P的滿意度評(píng)價(jià)為:
然后再基于定制選項(xiàng)集合Uij來(lái)計(jì)算客戶i和客戶j的相似性,具體為:
a.余弦相似性
b.修正的余弦相似性
因此尋找最近鄰域就是對(duì)于每個(gè)客戶u,在整個(gè)客戶空間中找客戶集合C={c1,c2,…,ck},使u不屬于C,并且c1和u的相似性sim(u,c1)最高,c2與u的相似性sim(u,c2)次之,依次類推。
3.2.2 產(chǎn)生推薦
通過(guò)上述方法得到了目標(biāo)客戶的最近鄰居,接下來(lái)將產(chǎn)生相應(yīng)的推薦。設(shè)客戶i的最近定制選項(xiàng)集合用NBSi表示,則客戶i對(duì)任意定制選項(xiàng)p的預(yù)測(cè)滿意度 Pi,p可由下面的公式計(jì)算出[16]:
式中:sim(i,n)表示客戶i和客戶n之間的相似性;Rn,p表示客戶n對(duì)定制選項(xiàng)p的滿意度評(píng)價(jià);分別表示客戶i和客戶n對(duì)定制項(xiàng)目的平均滿意度評(píng)價(jià)。通過(guò)這一系列的分析計(jì)算最終得到了最有可能滿足客戶需求的定制選項(xiàng),從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)客戶定制選項(xiàng)的推薦。
基于以上研究,本文開(kāi)發(fā)了筆記本電腦的定制需求獲取支持系統(tǒng)??蛻敉ㄟ^(guò)筆記本電腦定制界面,直接輸入自己對(duì)需求特征的描述,如:顯示器12英寸左右、內(nèi)存高一些、質(zhì)量比較輕、價(jià)格4000元左右等,其需求信息在傳到服務(wù)器端后,由推理分析模塊執(zhí)行處理,獲取其中的關(guān)鍵特征詞,經(jīng)過(guò)查詢擴(kuò)展后再由檢索匹配模塊到零部件信息庫(kù)中進(jìn)行檢索匹配。與此同時(shí)系統(tǒng)也會(huì)對(duì)客戶操作行為自動(dòng)進(jìn)行跟蹤,獲取客戶的一些偏好信息,比如:客戶瀏覽商務(wù)系列的產(chǎn)成品頻率比較高,系統(tǒng)會(huì)推斷客戶可能是應(yīng)用于商務(wù)辦公。依據(jù)客戶直接表述的需求信息及系統(tǒng)自動(dòng)獲取的客戶偏好信息再推薦產(chǎn)生可能符合客戶定制需求的定制選項(xiàng),生成個(gè)性化的定制界面。客戶在新的定制界面進(jìn)行詳細(xì)的需求描述,并與企業(yè)進(jìn)行互動(dòng)定制出自己滿意的產(chǎn)品。系統(tǒng)通過(guò)生成個(gè)性化的定制界面,模擬銷售人員幫助客戶完成定制需求表述,從而可以提高企業(yè)需求獲取的效率以及客戶的滿意度。
大規(guī)模定制環(huán)境下,產(chǎn)品定制成功的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確地獲取客戶的個(gè)性化需求,為客戶提供個(gè)性化的服務(wù)。目前,個(gè)性化推薦系統(tǒng)已經(jīng)成為解決個(gè)性化服務(wù)的有效手段,它能夠利用智能化的方法引導(dǎo)客戶從大量的信息中選擇最適合自己需要的信息。本文將語(yǔ)義分析技術(shù)和推薦技術(shù)相結(jié)合,提出了一種基于定制選項(xiàng)推薦的客戶需求獲取系統(tǒng)模型。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)總體框架、體系結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)的研究,開(kāi)發(fā)了大規(guī)模定制環(huán)境下客戶需求獲取支持系統(tǒng)。系統(tǒng)利用Web挖掘技術(shù)、個(gè)性化推薦技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等來(lái)分析客戶行為,引導(dǎo)客戶快速選擇符合需求定制選項(xiàng),實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確、高效的客戶需求獲取。
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