郗 濤，王莉靜

（1.天津工業(yè)大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，天津 300387；2.天津城建大學(xué) 控制與機(jī)械工程學(xué)院，天津 300384）

平地機(jī)產(chǎn)品客戶需求智能化處理模型

郗 濤1，王莉靜2

（1.天津工業(yè)大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，天津 300387；2.天津城建大學(xué) 控制與機(jī)械工程學(xué)院，天津 300384）

針對通過網(wǎng)絡(luò)獲取的客戶需求信息中存在屬性沖突特點(diǎn)，采用物元概念的可拓理論和關(guān)聯(lián)規(guī)則對需求信息進(jìn)行合理性和一致性判別，生成客戶需求信息表。針對信息表中存在的模糊語義、信息缺失等特性，建立了相關(guān)的需求信息處理模型。首先，采用粗糙集理論提出了缺失信息補(bǔ)全的方法；其次，利用模糊理論建立了模糊自然語義量化模型；最后，通過平地機(jī)實(shí)例驗(yàn)證了其適用性。

平地機(jī)；需求信息；模糊；粗糙集

0 引言

平地機(jī)主要用于公路、機(jī)場、農(nóng)田等地面的平整、挖溝、松土和壓實(shí)等工作。在智能化制造環(huán)境下，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，為企業(yè)和客戶提供了方便、高效的溝通渠道[1]。但是，由于客戶專業(yè)水平和自身表達(dá)習(xí)慣的不同，致使企業(yè)得到客戶需求信息量龐大和復(fù)雜，且通常含有語義模糊、信息冗余、缺失等個性化信息。客戶作為智能化制造的驅(qū)動力和最終評價(jià)者，其個性化信息中的標(biāo)準(zhǔn)化處理，已成為智能化制造首先應(yīng)解決的問題。

文獻(xiàn)[2]針對需求信息不完備的情況，引入Bayes-Nash均衡理論建立產(chǎn)品多域節(jié)點(diǎn)之間的均衡模型，提出一種基于客戶需求的多目標(biāo)推理求解方法。文獻(xiàn)[3]提出了一種基于自然語言理解的需求聚類和需求優(yōu)選方法，即通過自然語言處理技術(shù)搜索相同語義的需求只保留一條，再采用聚類方法對大量需求進(jìn)行聚類優(yōu)選。文獻(xiàn)[4]針對需求獲取的模糊性、專業(yè)局限性、表述自然語言化等問題，提出一種基于本體論的信息系統(tǒng)需求獲取方法。文獻(xiàn)[5]從需求優(yōu)先級設(shè)定入手來進(jìn)行需求優(yōu)化，提出以解釋結(jié)構(gòu)模型和層次分析法相結(jié)合的需求優(yōu)先級排序方法。上述研究主要集中在獲取客戶需求信息后的處理，通常沒有考慮在網(wǎng)絡(luò)化條件下，由于客戶專業(yè)知識及個體差異不同而造成信息表達(dá)模糊及不完備情況。

本文結(jié)合某工程機(jī)械公司的平地機(jī)產(chǎn)品客戶需求信息為例。首先，對網(wǎng)絡(luò)提交的客戶需求信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則判別，將存在沖突、不合理、不一致的需求信息反饋給客戶，并提供修改建議；其次，將客戶最終提交信息生成客戶需求信息表，完成對客戶需求信息的智能獲取。然后，針對需求信息表中存在的模糊語義和缺失等特性，利用模糊+粗糙集理論建立需求信息處理模型，將其快速轉(zhuǎn)化為規(guī)范化、形式化的定量形式，以便產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)的準(zhǔn)確識別。

1 客戶需求合理性和一致性判別

由于客戶專業(yè)知識的匱乏和語言信息表達(dá)的不規(guī)范，可能造成提交的需求信息中存在語義矛盾或?qū)傩詻_突，使得客戶需求信息系統(tǒng)的不合理性或不一致性[6]。這時應(yīng)引導(dǎo)客戶進(jìn)行需求更改，消解相關(guān)的屬性沖突和語義矛盾。

收集該企業(yè)104個原始客戶需求樣本，其客戶需求屬性包括C1：作業(yè)對象，C2：輔助功能，C3：作業(yè)能力，C4：多臺并行工作，C5：最高作業(yè)速度，C6：最高行駛速度，C7：爬坡能力，C8：操作性，C9：自動化程度，C10：燃油種類，C11：舒適度，C12：機(jī)架結(jié)構(gòu)，C13：傳動方式，C14：工作壽命，C15：安全等級，C16：環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，C17：可維護(hù)性，C18：價(jià)格。

基于可拓物元和模糊理論，定義客戶對某產(chǎn)品總需求N0的物元表達(dá)式為：

式中：N0是客戶需求產(chǎn)品的名稱；

1.1 基于可拓理論的合理性判別

基于物元可拓理論[7]的合理性判別是指通過分析客戶需求特征的量值范圍，判別客戶需求屬于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)需求信息集合的程度，從而消解需求信息中的語義矛盾。其判別過程如下：

Step 1：確定客戶需求的經(jīng)典域。

定義客戶對某產(chǎn)品需求N1的物元表達(dá)式為：

Step 2：分別計(jì)算待判別需求N′和N0、N1的距離。

其計(jì)算公式分別如下：

Step 3：計(jì)算合理度待判別函數(shù)。

其計(jì)算公式如下：

Step 4：根據(jù)待判別函數(shù)的合理度，分析客戶需求的合理性。

通過可拓理論判別，可快速判斷出每項(xiàng)客戶提交需求信息的合理性，即對后續(xù)定制設(shè)計(jì)有價(jià)值的需求信息，從而減少客戶的主觀因素影響。

1.2 基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的一致性判別

一致性判別[8]是指判別客戶提出的各需求屬性之間的邏輯關(guān)系是否符合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能和性能等方面的要求。根據(jù)平地機(jī)產(chǎn)品特點(diǎn)，規(guī)定其客戶需求間的主要規(guī)則如表1所示。

根據(jù)式(1)，客戶購買“平地機(jī)”的需求表達(dá)模型如圖1所示。

表1 平地機(jī)產(chǎn)品客戶需求規(guī)則

圖1 需求表達(dá)模型

表2 客戶需求一致性判別

如果某客戶提出購買平地機(jī)需求信息如表2所示。

根據(jù)表1，對表2判別為：

1）作業(yè)對象C1和是否多臺并行C4為必選關(guān)系，即當(dāng)客戶進(jìn)行機(jī)場等大面積土地平整時，多臺并行工作的效率更高，C4應(yīng)選擇“是”；

2）操作性C8“好”和自動化程度C9“高”，為可選關(guān)系，即只要滿足其中一項(xiàng)，另一項(xiàng)也應(yīng)同時滿足；

3）操作性C8“好”、自動化程度C9“高”、符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)C16“歐Ⅲ”、安全等級C15“高”和價(jià)格C18“低”之間將形成排斥關(guān)系，不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的邏輯關(guān)系。因?yàn)?，較高環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的電動機(jī)、較高配置的液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)必將引起價(jià)格的增高。

所以，經(jīng)一致性判別，應(yīng)建議客戶修改“價(jià)格”屬性值。

2 客戶需求處理模型

提交的需求信息經(jīng)合理性和一致性判別修改后，生成客戶需求信息表。但是，客戶中的某些語言表述信息易存在模糊和歧義性；同時存在數(shù)據(jù)缺失現(xiàn)象，具有不完備性。所以，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，需將模糊、不完備的需求信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識別的定量表達(dá)形式，以便產(chǎn)品定制設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確識別。

2.1 缺失信息補(bǔ)全模型

某些缺失屬性值和已有屬性值之間存在一定的聯(lián)系，本文使用粗糙集理論[9]通過一定概率對需求屬性值進(jìn)行處理，以補(bǔ)全缺失屬性值，并盡可能地反映需求信息系統(tǒng)體現(xiàn)的基本特征和隱含的內(nèi)在規(guī)律，為后續(xù)的產(chǎn)品定制設(shè)計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)。

定義經(jīng)擴(kuò)充的可辨識矩陣M為：

Step 3：刪除噪聲數(shù)據(jù)。

如果信息系統(tǒng)還含有缺失值未能補(bǔ)全，則認(rèn)為其不具備?；?guī)則，此時采用平均值處理。

2.2 模糊語義處理模型

例如，用A表示“價(jià)格C18”的集合，認(rèn)為2.5萬元以上屬于“高”價(jià)格；而1.5萬元以下屬于“低”價(jià)格；在1.5～2.5萬元范圍屬于“中”價(jià)格。用x表示某型號的價(jià)格值，則給出μ的隸屬函數(shù)為：

由此可知，當(dāng)x分別取2.2萬和2.3萬元時，(x)Aμ分別等于0.6和0.45。即，當(dāng)客戶提出價(jià)格分別為2.2萬和2.3萬元時，分別以0.6和0.45的程度屬于“高”價(jià)格。

3 應(yīng)用

客戶通過圖2的在線訂購界面錄入購買平地機(jī)的需求信息。

圖2 平地機(jī)客戶需求提交界面

客戶需求信息經(jīng)合理性和一致性判別后生成客戶需求信息表，如表3所示。

在表3中C6、C11、C12、C13、C14選項(xiàng)空缺，根據(jù)本文2.1節(jié)內(nèi)容，對不完備信息進(jìn)行補(bǔ)全處理，得到表4。

根據(jù)本文2.2節(jié)內(nèi)容，對表4中的語義信息做量化處理，得到規(guī)范化數(shù)據(jù)，如表5所示。

表3 客戶需求信息表

表4 客戶需求信息補(bǔ)全處理表

表5 客戶需求數(shù)據(jù)表

【】【】

將其輸入產(chǎn)品定制設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程。

4 結(jié)論

在智能化制造環(huán)境下，首先通過網(wǎng)絡(luò)獲取客戶需求信息；其次，對客戶提交的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則判別，將存在沖突、不合理和不一致的客戶需求信息反饋給客戶，并提供修改建議，最后生成客戶需求信息表，從而完成對客戶需求信息的智能獲取。針對客戶需求信息中存在模糊自然語義、缺失等不完備性，建立了相關(guān)的需求信息處理模型。首先，采用粗糙集理論提出了缺失信息補(bǔ)全的方法；其次，利用模糊集理論建立了模糊自然語義量化模型。通過平地機(jī)實(shí)例，驗(yàn)證了客戶需求信息的智能獲取及其快速轉(zhuǎn)化為適合產(chǎn)品設(shè)計(jì)的規(guī)范化、形式化的定量形式。

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The intelligent processing model of customer demands for brader

XI Tao1, WANG Li-jing2

TP391

：A

1009-0134(2017)03-0001-04

2016-10-26

2015年天津市自然科學(xué)基金聯(lián)合資助項(xiàng)目（15JCYBJC47900）； 2015年天津市科技特派員項(xiàng)目（15JCTPJC59800）；2016年天津城建大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)“雙創(chuàng)”教師（KJZH-A2-1625）

郗濤（1974 -），男，山西陽泉人，副教授，博士研究生，研究方向?yàn)闄C(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)及智能制造等。