任杉，趙欣，王晉，王闖

（1. 西安郵電大學(xué) 現(xiàn)代郵政學(xué)院，西安 710061；2. 西北工業(yè)大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，西安 710072）

制造業(yè)與服務(wù)業(yè)的深度融合，極大地促進(jìn)了產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)（Product service system, PSS）商業(yè)模式在工程機(jī)械、航空航天、高檔數(shù)控等復(fù)雜裝備領(lǐng)域的應(yīng)用[1-3]。借助PSS 的方案設(shè)計(jì)，PSS 提供商能夠?qū)a(chǎn)品和服務(wù)對(duì)用戶需求的滿足程度以及二者間的相互關(guān)系在設(shè)計(jì)之初就考慮在內(nèi)，使用戶購(gòu)買的產(chǎn)品和服務(wù)具有更優(yōu)的整體性能，從而最大限度的發(fā)揮產(chǎn)品效能，為用戶帶來(lái)更多效益[4-5]。

PSS 的方案設(shè)計(jì)需經(jīng)歷用戶需求識(shí)別、技術(shù)特性分析、設(shè)計(jì)方案配置、設(shè)計(jì)方案擇優(yōu)等多個(gè)迭代環(huán)節(jié)[6-7]。其中，技術(shù)特性分析作為PSS 方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，能夠?qū)⒛：?、不確定的用戶需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)人員可理解、定量的技術(shù)特性，在滿足用戶需求的同時(shí)，提升方案設(shè)計(jì)的效率，并能夠?yàn)镻SS 方案的配置提供支持，其研究一直是學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)[8-9]。從國(guó)內(nèi)外已有文獻(xiàn)來(lái)看，大多數(shù)研究者均借助質(zhì)量功能展開(kāi)理論，通過(guò)構(gòu)建質(zhì)量屋（House of quality, HoQ）模型來(lái)實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)化。Zhang 等[10]提出了一種基于Apriori 算法從歷史產(chǎn)品服務(wù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中提取知識(shí)，并輔助設(shè)計(jì)師在客戶需求向技術(shù)特性轉(zhuǎn)化過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品服務(wù)混合HoQ 進(jìn)行分析的方法。Li 等[11]研究了一種基于相似度的方法來(lái)優(yōu)化HoQ 中產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)特性的優(yōu)先級(jí)排序問(wèn)題。Song 等[12]在產(chǎn)品服務(wù)功能與屬性分析的基礎(chǔ)上，提出了一種基于HoQ 的技術(shù)特性沖突識(shí)別和解決方法，以提升產(chǎn)品服務(wù)交付的質(zhì)量和客戶滿意度。為提升PSS 技術(shù)特性的可信度，趙彩邦[13]在采用粗糙數(shù)和模糊層次分析法獲得客戶需求重要度的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一種基于需求組合權(quán)重的HoQ 模型。

現(xiàn)有研究在技術(shù)特性分析方面仍存在以下缺陷和不足：一是在模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，現(xiàn)有研究大多均假設(shè)技術(shù)特征之間是對(duì)稱的，而實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)特性之間還存在著大量的非對(duì)稱關(guān)系，由此產(chǎn)生的技術(shù)特性自相關(guān)矩陣也屬于非對(duì)稱矩陣。因此，需要對(duì)傳統(tǒng)HoQ 模型自相關(guān)矩陣的三角形結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。二是在評(píng)價(jià)矩陣構(gòu)建方面，上述研究要么忽略技術(shù)特性間的自相關(guān)關(guān)系，如層次分析法[14]和商權(quán)法[15]，導(dǎo)致其重要度分析結(jié)果不準(zhǔn)確；要么在假設(shè)技術(shù)特性間只存在正相關(guān)關(guān)系的前提下，考慮自相關(guān)關(guān)系來(lái)計(jì)算重要度。然而，技術(shù)特性之間還存在著大量的負(fù)相關(guān)或沖突關(guān)系。

針對(duì)上述問(wèn)題與不足，本文將HoQ 與多粒度混合語(yǔ)言變量相結(jié)合，構(gòu)建了一種改進(jìn)的HoQ 模型。該模型在綜合考慮技術(shù)特性間的非對(duì)稱、自相關(guān)及正（負(fù)）相關(guān)關(guān)系的同時(shí)，簡(jiǎn)化了HoQ 的計(jì)算過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了用戶需求向技術(shù)特性的準(zhǔn)確、高效轉(zhuǎn)化。最后以某數(shù)控機(jī)床為例驗(yàn)證了所提方法的有效性。

1 產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)特性優(yōu)先級(jí)分析與確定方法

1.1 產(chǎn)品服務(wù)功能特性交互圖模型與技術(shù)特性分析

在識(shí)別出PSS 用戶需求并確定其重要度的基礎(chǔ)上，需對(duì)物理產(chǎn)品、各階段利益相關(guān)者、外部約束、產(chǎn)品服務(wù)功能等要素間的交互關(guān)系進(jìn)行分析，以便為設(shè)計(jì)人員直觀地展示出對(duì)用戶需求實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的技術(shù)特性。為此，本文在功能結(jié)構(gòu)圖[16]和交互圖[17]的基礎(chǔ)上，提出一種產(chǎn)品服務(wù)功能特性交互圖模型（如圖1 所示），以實(shí)現(xiàn)技術(shù)特性的分析與展開(kāi)。

圖1 產(chǎn)品服務(wù)功能特性交互圖模型

通過(guò)圖1 所示的模型，可以將產(chǎn)品支持與運(yùn)維服務(wù)過(guò)程中各利益相關(guān)者、外部環(huán)境及法律法規(guī)要求和約束，向具體的產(chǎn)品服務(wù)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能屬性轉(zhuǎn)化，而產(chǎn)品服務(wù)功能屬性的實(shí)現(xiàn)，將最終反映在具體的技術(shù)特性上。該模型中的產(chǎn)品服務(wù)功能可分為交互性功能和適應(yīng)性功能。其中，交互性功能是指為滿足用戶在不同階段內(nèi)正常使用產(chǎn)品服務(wù)實(shí)現(xiàn)其期望價(jià)值所應(yīng)具有的功能。例如，為確保用戶使用機(jī)床及相關(guān)服務(wù)獲得穩(wěn)定、可靠的產(chǎn)品加工質(zhì)量，機(jī)床提供商的PSS 應(yīng)具備“在線質(zhì)量檢測(cè)”或“故障報(bào)警”等交互性功能。適應(yīng)性功能反映了受外部因素（如使用環(huán)境、法律法規(guī)等）限制，產(chǎn)品服務(wù)需要做出的、適應(yīng)這些限制的相應(yīng)調(diào)整。例如，在機(jī)床“能效分析與評(píng)估”服務(wù)中，需要考慮現(xiàn)有工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排的法律法規(guī)，為機(jī)床提供的“能效分析與評(píng)估”功能需要符合這些法律法規(guī)要求。

1.2 用戶需求向技術(shù)特性映射的改進(jìn)HoQ 構(gòu)建

質(zhì)量屋作為產(chǎn)品以及服務(wù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的核心工具，能夠把用戶需求進(jìn)行多層次映射轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品及服務(wù)的設(shè)計(jì)要求、零部件特性、工藝要求等。同時(shí)，它也能夠?qū)⒂脩粜枨蟮墨@取流程規(guī)范化，進(jìn)而可將抽象、定性的產(chǎn)品及服務(wù)需求具體化為定量的產(chǎn)品以及服務(wù)特征。因此，該方法對(duì)于PSS 用戶需求向技術(shù)特性的轉(zhuǎn)化過(guò)程仍然有效。質(zhì)量屋模型如圖2所示。

圖2 質(zhì)量屋模型

通過(guò)分析圖2a）中質(zhì)量屋模型結(jié)構(gòu)及其各部分功能發(fā)現(xiàn)，在獲得用戶需求及重要度，并得到技術(shù)特性后，便可以由設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來(lái)分析用戶需求和技術(shù)特性的相關(guān)關(guān)系，以及技術(shù)特性間的自相關(guān)關(guān)系，進(jìn)而可以構(gòu)建產(chǎn)品服務(wù)質(zhì)量屋?？紤]到技術(shù)特性之間非對(duì)稱的相互關(guān)系可能會(huì)產(chǎn)生非對(duì)稱的技術(shù)特性自相關(guān)矩陣，本文將質(zhì)量屋自相關(guān)矩陣的三角結(jié)構(gòu)改為矩形結(jié)構(gòu)。所構(gòu)建的用戶需求向技術(shù)特性轉(zhuǎn)化的質(zhì)量屋模型如圖2b）所示。圖中左側(cè)為PSS 用戶需求及其重要度，上部是PSS 技術(shù)特性及其自相關(guān)矩陣，中部為PSS 用戶需求與技術(shù)特性間的相關(guān)關(guān)系矩陣，下部為PSS 技術(shù)特性的重要度。

此外，由于語(yǔ)言信息決策理論能夠充分保留并利用決策者的評(píng)價(jià)信息，本文在上述改進(jìn)質(zhì)量屋模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出基于多粒度混合語(yǔ)言變量對(duì)用戶需求和技術(shù)特性的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行評(píng)估，這樣可以全面涵蓋并完整表達(dá)用戶需求與技術(shù)特性之間的正、負(fù)相關(guān)關(guān)系。同時(shí)，多粒度混合語(yǔ)言變量的使用，使得技術(shù)特性之間的自相關(guān)關(guān)系在用戶需求和技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系評(píng)價(jià)矩陣中得到了間接體現(xiàn)，也使得質(zhì)量屋的分析和計(jì)算更加簡(jiǎn)便。

1.3 多粒度混合語(yǔ)言變量確定技術(shù)特性優(yōu)先級(jí)

假設(shè)有q位用戶需求與技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系評(píng)價(jià)專家，記為TEl(l=1,2,···,q)； 共有n個(gè)用戶需求，記為Ri(i=1,2,···,n) ； 有m個(gè) 技 術(shù) 特 性，記 為Tj(j=1,2,···,m)。 在評(píng)價(jià)Ri和Tj的相關(guān)關(guān)系時(shí)，經(jīng)驗(yàn)豐富的專家傾向于用確定形式的語(yǔ)言變量進(jìn)行判別，而經(jīng)驗(yàn)不足的專家傾向于用不確定的區(qū)間型語(yǔ)言變量進(jìn)行判別。因此，Ri和Tj相關(guān)關(guān)系的分析和確定是典型的多屬性群決策過(guò)程。下面給出基于多粒度混合語(yǔ)言變量確定質(zhì)量屋模型中Ri和Tj相關(guān)關(guān)系矩陣，并計(jì)算技術(shù)特性重要度的方法和步驟。

步驟1 獲得初始多粒度混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣。

給定以零為中心對(duì)稱且語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)個(gè)數(shù)為奇數(shù)的非平衡語(yǔ)言評(píng)估標(biāo)度集S(k)：

圖3 常用的3 種語(yǔ)言標(biāo)度集及其對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值

根據(jù)圖3 可得到各評(píng)價(jià)專家對(duì)不同用戶需求和不同技術(shù)特性的語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值rijl∈S(k)(i=1,2,···,n;j=1,2,···,m;l=1,2,···,q,下同)， 即表示第l個(gè)評(píng)價(jià)專家關(guān)于第i個(gè)用戶需求與第j個(gè)技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系的語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值，進(jìn)而可得到各專家的初始多粒度混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣為

上述得到的初始多粒度混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣LMcl有可能是一個(gè)粒度不一致，且含有不確定區(qū)間型語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值的矩陣。因此，對(duì)于非平衡語(yǔ)言評(píng)估標(biāo)度S(k)中 的任意兩個(gè)語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值和給定參數(shù)0 ≤λ,λ1,λ2≤1，其運(yùn)算規(guī)則如下：

步驟2 獲得粒度一致的混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣。

由于各評(píng)價(jià)專家可能使用不同粒度的語(yǔ)言標(biāo)度集評(píng)估技術(shù)特性對(duì)用戶需求的促進(jìn)或妨礙關(guān)系，在不丟失評(píng)價(jià)專家決策信息的前提下，需對(duì)多粒度的語(yǔ)言標(biāo)度集進(jìn)行一致化處理。若有兩個(gè)不同粒度的相關(guān)關(guān)系語(yǔ)言評(píng)估標(biāo)度集和則實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)言粒度(2k1-1)向的 語(yǔ)言粒度(2k2-1)的轉(zhuǎn)化式為：

式中：Ik和分別為語(yǔ)言標(biāo)度和其下標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系函數(shù)，

在對(duì)多粒度的語(yǔ)言標(biāo)度集進(jìn)行一致化處理時(shí)，通?？蛇x擇大多數(shù)專家所使用的語(yǔ)言標(biāo)度集作為基本語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)集SBasicSet進(jìn)行粒度的轉(zhuǎn)換。通過(guò)式（3）~式（8），將其它粒度的語(yǔ)言標(biāo)度集向SBasicSet轉(zhuǎn)化，從而可得到粒度一致的混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣為

上述方法可將專家的不同語(yǔ)言標(biāo)度的用戶需求和技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系評(píng)估值轉(zhuǎn)化為同一語(yǔ)言標(biāo)度下的評(píng)估值，并直接對(duì)語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值進(jìn)行計(jì)算，減少了評(píng)價(jià)專家決策信息的丟失。

步驟3 獲得集聚的群決策混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣。

計(jì)算粒度一致且為確定形式的用戶需求與技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣中的語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值的算數(shù)平均，得到一個(gè)集聚的群決策混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣為

步驟4 確定產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)特性重要度及優(yōu)先級(jí)。

通過(guò)上述各步驟最終得到的相關(guān)關(guān)系群決策混合語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣中的評(píng)估值是語(yǔ)言變量，而PSS 技術(shù)特性最終的重要度需要以數(shù)字形式表達(dá)，以方便比較和排序。為此，本文采用語(yǔ)言加權(quán)算數(shù)平均算子來(lái)計(jì)算加總的技術(shù)特性優(yōu)先級(jí)。

在式（11）的基礎(chǔ)上，加總的產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)特性

優(yōu)先級(jí)PTC j計(jì)算公式為

式 中：Ri為 最 終的 用 戶需 求 重要 度 (i=1,2,···,n)；為用戶需求與技術(shù)特性最終的相關(guān)關(guān)系評(píng)估值。根據(jù)PT j可對(duì)各技術(shù)特性Tj進(jìn)行優(yōu)先級(jí)排序。

2 應(yīng)用實(shí)例分析與驗(yàn)證

某精密數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在A 型機(jī)床的研發(fā)過(guò)程中，采用產(chǎn)品與服務(wù)集成的方法，以確定該型號(hào)機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。通過(guò)調(diào)研該企業(yè)，獲得A 型機(jī)床各階段的初始產(chǎn)品服務(wù)用戶需求，并對(duì)這些需求進(jìn)行分解、合并和簡(jiǎn)化，得到該型機(jī)床完整的PSS 用戶需求如圖4 所示。針對(duì)這些用戶需求，采用本文所提出的方法，實(shí)現(xiàn)PSS 技術(shù)特性的分析及優(yōu)先級(jí)的確定。

圖4 A 型機(jī)床PSS 用戶需求層次結(jié)構(gòu)

在分析和確定機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)特性之前，需要首先計(jì)算各需求項(xiàng)的重要度。受篇幅限制，此處僅給出用戶需求重要度計(jì)算的流程。第一，針對(duì)圖4 中的PSS 用戶需求，從設(shè)備采購(gòu)、安裝調(diào)試、設(shè)備操作、維護(hù)服務(wù)和研發(fā)設(shè)計(jì)領(lǐng)域邀請(qǐng)5 位工程師組成決策專家組，對(duì)16 個(gè)子需求項(xiàng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以構(gòu)建各子需求項(xiàng)的初始群決策矩陣。第二，為減少評(píng)價(jià)過(guò)程的主觀性以及信息的不確定性，引入粗糙數(shù)的概念，將初始群決策矩陣中的每一個(gè)群需求判別值集合轉(zhuǎn)化為粗糙數(shù)形式，并計(jì)算各需求項(xiàng)的群需求粗糙數(shù)重要度。第三，考慮到采用粗糙數(shù)形式的重要度排序結(jié)果有較大的不可辨別性，不能直接用來(lái)確定群需求的優(yōu)先級(jí)次序，此處采用樂(lè)觀系數(shù)ξ（0 ≤ξ ≤1）[18]將粗糙數(shù)形式的重要度轉(zhuǎn)化為確定值形式。

通過(guò)上述步驟，可得到圖4 中各子需求項(xiàng)在不同樂(lè)觀系數(shù)下的重要度取值及排序結(jié)果如表1 所示。可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論決策者持極端悲觀（ξ =0）、中立（ξ =0.5） 、極端樂(lè)觀態(tài)度（ ξ =1），排在前6 位的需求項(xiàng)始終一致（即R32、R33、R42、R43、R53、R54）。說(shuō)明這6 項(xiàng)用戶需求對(duì)于實(shí)現(xiàn)機(jī)床用戶總需求是最為重要的，在后續(xù)PSS 詳細(xì)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以重點(diǎn)關(guān)注。其他需求項(xiàng)在3 種偏好態(tài)度下的排序也基本一致。

基于圖4 所給出的機(jī)床PSS 用戶需求，采用1.1 節(jié)所提出的產(chǎn)品服務(wù)功能特性交互圖模型，分析產(chǎn)品服務(wù)功能，并識(shí)別相應(yīng)的技術(shù)特性；進(jìn)而基于多粒度混合語(yǔ)言變量，構(gòu)建用戶需求向技術(shù)特性轉(zhuǎn)化的質(zhì)量屋模型，實(shí)現(xiàn)用戶需求向技術(shù)特性的轉(zhuǎn)化以及技術(shù)特性的優(yōu)先級(jí)排序，確保機(jī)床PSS 的總體設(shè)計(jì)方案滿足用戶需求。

2.1 機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)特性分析與識(shí)別

在對(duì)該精密數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上，構(gòu)建的A 型機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)功能特性交互圖模型如圖5 所示。對(duì)于A 型機(jī)床，其交互性產(chǎn)品服務(wù)功能主要包括：選型配置、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、工藝支持、維護(hù)保養(yǎng)、故障診斷和備件借用。適應(yīng)性產(chǎn)品服務(wù)功能主要涉及安裝調(diào)試，其它約束（如環(huán)保政策法規(guī)、機(jī)床使用政策法規(guī)）在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中不考慮。這是因?yàn)锳 型機(jī)床主要應(yīng)用于精密模具、精密3C 產(chǎn)品、精密電極等加工行業(yè)，機(jī)床安裝調(diào)試過(guò)程中，工作車間的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境條件對(duì)產(chǎn)品加工質(zhì)量的影響較大。因此，該公司所提供的安裝調(diào)試服務(wù)功能要與A 型機(jī)床適用的環(huán)境條件相匹配。同時(shí)，在安裝調(diào)試服務(wù)執(zhí)行的過(guò)程中，還需要對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行全面專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，以保證操作人員盡快投入生產(chǎn)，并充分發(fā)揮機(jī)床性能，提高加工效率。根據(jù)圖5，導(dǎo)出A 型機(jī)床的產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)特性并對(duì)其進(jìn)行編號(hào)，如表2 所示。

表2 A 型機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)特性

圖5 A 型機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)功能特性交互圖模型

此處以決策者持中立態(tài)度時(shí)（即 ξ =0.5）得到的機(jī)床PSS 用戶需求重要度作為質(zhì)量屋模型的輸入端。同時(shí)，在確定了機(jī)床PSS 用戶需求重要度及其

2.2 機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)技術(shù)特性優(yōu)先級(jí)確定

得到機(jī)床用戶需求重要度并識(shí)別出技術(shù)特性（T1~T10）后，按照1.3 節(jié)的方法，采用多粒度混合語(yǔ)言變量構(gòu)建PSS 用戶需求向技術(shù)特性轉(zhuǎn)化的質(zhì)量屋模型，計(jì)算技術(shù)特性重要度并確定其優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)次序，并進(jìn)行產(chǎn)品服務(wù)功能調(diào)研的過(guò)程中，該公司的產(chǎn)品服務(wù)設(shè)計(jì)工程師、維修保養(yǎng)工程師、現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床調(diào)試人員等相關(guān)技術(shù)人員認(rèn)為，在決策者對(duì)其評(píng)價(jià)結(jié)果持中立和持極端樂(lè)觀態(tài)度情況下所得到的前11 位的用戶需求（R11、R12、R31、R32、R33、R41、R42、R43、R51、R53、R54），對(duì)機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)功能設(shè)計(jì)具有較大的影響。因此，此處以上述11 項(xiàng)用戶需求及其重要度作為輸入，形成初始的機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)質(zhì)量屋。為方便機(jī)床PSS 技術(shù)特性重要度的計(jì)算與排序，對(duì)抽取的11 項(xiàng)用戶需求重要度進(jìn)行了歸一化處理，如表3 所示。

表3 機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)用戶需求與技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系初始群決策矩陣

首先，邀請(qǐng)5 名該公司的專家對(duì)A 型機(jī)床PSS用戶需求與技術(shù)特性之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中專家1 使用S(3)的語(yǔ)言評(píng)估標(biāo)度集；專家2、專家3、專家5 使用S(4)的語(yǔ)言評(píng)估標(biāo)度集；而專家4 使用S(5)的語(yǔ)言評(píng)估標(biāo)度集（各語(yǔ)言標(biāo)度集對(duì)應(yīng)的語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值見(jiàn)圖3 所示）。將各評(píng)價(jià)專家給出的用戶需求與技術(shù)特性之間相關(guān)關(guān)系語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)價(jià)值填入質(zhì)量屋模型，形成初始群決策矩陣，如表3 所示。

由于5 名專家采用了不同粒度的語(yǔ)言標(biāo)度集對(duì)機(jī)床PSS 用戶需求和技術(shù)特性間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了判別，需要對(duì)不同粒度的語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值進(jìn)行一致化處理。此處選擇多數(shù)專家（即專家2、專家3 和專家5）均使用的S(4)語(yǔ)言評(píng)估標(biāo)度集作為基本語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)集，通過(guò)式（3）~ 式（8），將專家1 的S(3)語(yǔ)言評(píng)估標(biāo)度集和專家4 的S(5)語(yǔ) 言評(píng)估標(biāo)度集向S(4)轉(zhuǎn)換，得到粒度一致的語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣，如表4 所示。

表4 一致化處理后的用戶需求與技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系群決策矩陣

在獲得表4 所示的一致化處理后的機(jī)床PSS用戶需求與技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系群決策矩陣的基礎(chǔ)上，根據(jù)式（10）計(jì)算各專家對(duì)機(jī)床PSS 用戶需求與技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系語(yǔ)言術(shù)語(yǔ)評(píng)估值的算數(shù)平均，得到一個(gè)集聚的群決策語(yǔ)言評(píng)價(jià)矩陣。根據(jù)式（12）計(jì)算10 項(xiàng)技術(shù)特性加總的重要度（表5 所示）。

表5 集聚的機(jī)床產(chǎn)品服務(wù)用戶需求與技術(shù)特性相關(guān)關(guān)系群決策評(píng)價(jià)矩陣

根據(jù)表5 得到各技術(shù)特性的優(yōu)先級(jí)排序?yàn)椋篢10>T8>T3>T4>T5>T6>T9>T1>T2>T7。 可以看出，技術(shù)特性“T10：故障診斷準(zhǔn)確性高”和“T8：維修保養(yǎng)及時(shí)（72 h 響應(yīng)）”對(duì)A 型機(jī)床用戶總需求的實(shí)現(xiàn)具有較大貢獻(xiàn)。在A 型機(jī)床PSS 方案的改進(jìn)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)給予更多的資源投入，以提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和用戶黏性。在機(jī)床投產(chǎn)使用前，公司通常會(huì)依據(jù)與用戶簽訂的購(gòu)買合同，為用戶提供選型配置、產(chǎn)品打樣測(cè)試、安裝調(diào)試等服務(wù)，以確保用戶在機(jī)床使用過(guò)程中各項(xiàng)功能的滿足。而在機(jī)床投產(chǎn)使用后，考慮到加工產(chǎn)品數(shù)量大、精度要求高等實(shí)際需求，用戶希望能夠準(zhǔn)確的識(shí)別機(jī)床及其關(guān)鍵組部件的退化狀態(tài)和潛在故障，并能夠?qū)ζ溥M(jìn)行及時(shí)處理，避免因退化狀態(tài)的積累、機(jī)床組部件的突發(fā)故障等問(wèn)題而造成的生產(chǎn)中斷和大范圍產(chǎn)品質(zhì)量缺陷，減少用戶損失。

因此，以T10和T8兩項(xiàng)技術(shù)特性為指導(dǎo)，該公司的設(shè)計(jì)人員可以在下一代機(jī)床PSS 設(shè)計(jì)之初就將關(guān)鍵組部件智能感知裝置的部署問(wèn)題考慮在內(nèi)開(kāi)展方案設(shè)計(jì)，在后續(xù)的制造、裝配等過(guò)程中依據(jù)設(shè)計(jì)方案并采用工業(yè)物聯(lián)、智能傳感等技術(shù)為機(jī)床配置感知裝置，以便于在機(jī)床實(shí)際運(yùn)行和加工過(guò)程中，自動(dòng)地收集其運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，增加用于退化狀態(tài)和故障原因分析的數(shù)據(jù)量，提升故障診斷的準(zhǔn)確性。此外，還可以開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障預(yù)警、預(yù)防性維修、故障診斷等系統(tǒng)，并將智能分析算法與工具嵌入系統(tǒng)，通過(guò)分析海量歷史的組部件報(bào)警和故障數(shù)據(jù)積累知識(shí)，并結(jié)合實(shí)時(shí)的機(jī)床及組部件運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，快速定位并提前預(yù)判機(jī)床發(fā)生潛在故障的位置和類型，提升故障報(bào)警和故障診斷的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。這些信息和知識(shí)可以通過(guò)系統(tǒng)及時(shí)地反饋給維修服務(wù)人員，從而可以實(shí)施實(shí)時(shí)、主動(dòng)的預(yù)防性維護(hù)，減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

排在第3 位的技術(shù)特性為“T3：安裝調(diào)試專業(yè)快捷”。由于該公司機(jī)床應(yīng)用行業(yè)的特殊性，用戶需要工程師到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境勘測(cè)和安裝指導(dǎo)，包括地基的要求、使用環(huán)境的溫度、濕度、振動(dòng)要求等。安裝完成后，機(jī)床制造商還需要對(duì)機(jī)床進(jìn)行不斷地調(diào)試，在用戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行不少于12 h 的磨合和打樣測(cè)試，以確保機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)幾何精度指標(biāo)滿足使用要求。以此需求為牽引，公司可考慮建立領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)對(duì)不同機(jī)床歷史的安裝調(diào)試經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為知識(shí)進(jìn)行更新和重用，進(jìn)而通過(guò)構(gòu)建面向安裝調(diào)試的知識(shí)圖譜，實(shí)現(xiàn)更加標(biāo)準(zhǔn)和高效的安裝調(diào)試操作。排在第4為的技術(shù)特性為“T4：機(jī)床使用培訓(xùn)全面專業(yè)”。該公司的A 型機(jī)床主要用于精密加工行業(yè)，對(duì)操作人員和維修維護(hù)人員的專業(yè)技術(shù)水平要求較高。在機(jī)床正式投產(chǎn)使用前，必須根據(jù)具體的行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)，由經(jīng)過(guò)該公司培訓(xùn)的專職人員對(duì)機(jī)床進(jìn)行操作和維護(hù)，才能充分發(fā)揮機(jī)床性能、確保加工質(zhì)量。以此為指導(dǎo)，該公司的機(jī)床PSS 設(shè)計(jì)人員可根據(jù)用戶所處的行業(yè)特點(diǎn)，為用戶提供多層次、全方位、有針對(duì)性的機(jī)床操作和維修培訓(xùn)服務(wù)，在拓展業(yè)務(wù)范圍并提升機(jī)床附加值的同時(shí)，確保用戶所使用的機(jī)床能盡快投入生產(chǎn)，提用戶滿意度。排在第5 位的技術(shù)特性為“T5：機(jī)床監(jiān)控報(bào)警范圍廣”。對(duì)于從事精密加工行業(yè)的用戶，產(chǎn)品質(zhì)量是其關(guān)注的重點(diǎn)。需要實(shí)時(shí)、全面地獲取并分析所有可量化的機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，包括在制品加工幾何精度、各工序誤差等數(shù)據(jù)，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的產(chǎn)品質(zhì)量影響因素。因此，公司可結(jié)合現(xiàn)有數(shù)控編程技術(shù)、精密加工技術(shù)等，開(kāi)發(fā)產(chǎn)品在線質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)在制品裝夾誤差、幾何精度誤差等進(jìn)行全方位測(cè)量、在機(jī)實(shí)時(shí)分析和在線智能修正，以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量檢測(cè)的可視化、智能化和加工檢測(cè)一體化，在提高加工精度的同時(shí)，提升加工過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性。

3 結(jié)論

針對(duì)PSS 方案設(shè)計(jì)中用戶需求向技術(shù)特性的高效與準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化問(wèn)題，在分析并識(shí)別PSS 技術(shù)特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的質(zhì)量屋模型，并引入多粒度混合語(yǔ)言變量來(lái)構(gòu)建質(zhì)量屋模型中的評(píng)價(jià)矩陣以解決用戶需求的模糊性與不確定性和技術(shù)特性的非對(duì)稱性與沖突關(guān)系等問(wèn)題。實(shí)例分析與企業(yè)調(diào)研結(jié)果驗(yàn)證了本方法的正確性和有效性，為PSS 方案設(shè)計(jì)過(guò)程中將模糊、不確定的用戶需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)人員可理解、定量的技術(shù)特性提供了實(shí)用方法。本研究的不足之處在于未對(duì)技術(shù)特性的隱形沖突問(wèn)題深入分析，下一步將繼續(xù)基于TRIZ 理論、關(guān)聯(lián)分析、模糊聚類等方法，對(duì)沖突進(jìn)行根因分析并生成沖突解決方案，確保PSS 設(shè)計(jì)方案的有效性。