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图 3 QFD产品质量屋基本结构图
Fig.3 Structurediagram ofhouseofquality
户的技术功能需求和主 观 偏好,并 根据具 体 属性和
设计参数进行映射。张宇博
[11]
提出一种 Kano模型
改进 下 基 于 交 互 式 遗 传 算 法 (Interactivegenetic
algorithm,IGA)的产品配置决策方法,从产品定制属
性的有效识别和合理设 置 角度出 发,进一步 降 低产
品 定 制 过 程 中 的 复 杂 性,优 化 设 计 体 验。
KAHRAMAN等
[8]
提 出 一 种 集 成 模 糊 QFD和 模 糊
ANP的产品设计模型,以确定产品设计中需 考 虑的
技术要求。利用模糊理论求解用户需求重要权重已
成为解决用户需求不确定性的重要手段。
为解决传 统
Kano模 型 和 QFD模 型 的 固 有 不
足,JI等
[12]
和 HE等
[13]
将 Kano模型的 定 性和定 量
结果用非线性规划模型集成到 QFD中,从而在企业
满意度和客户满意度的 最 佳平衡 下,实现最 优 设计
方 案。 PAKIZEHKAR 等
[14]
通 过 整 合 Kano模 型、
AHP和 QFD实现了客户需求的识别和优化。此外,
引入公 理 化 设 计 (Axiomaticdesign,AD)理 论 等 现
代设计方法实现用户需求与设计参数之间的映射转
化也是当前的研究热点之一,如 ASHTIANY等
[15]
利
用 AD理 论,结 合 QFD 和 生 态 设 计 理 念,实 现 了
BeechBaron58轻 型 双 引 擎 飞 机 的 再 设 计。 AD理
论通常由客户域、功能域、物理域和工艺域等 4个域
组成。利用两条设计公理和若干定理及推论实现域
之间的映射,完 成从抽 象 到具体 的 设计过 程。杨 汝
静
[6]
集成 AD和 QFD实 现 了 机 床 方 案 设 计 需 求 信
息的功能转化,为数控机床的实例检索提供了依据。
DU等
[16]
提出了基于 AD理论和 QFD模型的面向重
用的旧产品再设计方法。
此外,国 内外 学者 也对 用户 需求 建模 和集 成知
识的需求 描 述 进 行 了 探 索。 SIM 等
[17]
提 出 了 基 于
本 体 角 色 驱 动 的 用 户 需 求 模 型;
SINGHAPUTTANGKUL等
[18]
开 发 了 一 种 基 于 模 糊
知识的决策 支 持 系 统 质 量 功 能 自 动 部 署 (KBDSS
QFD)工具,以解决高层住宅设计早期的评估决策问
题。
ZHAI等
[19]
提出了一种基于粗集理论的改进模
糊 QFD方法的 新 扩 展,建 立 基 于 QFD的 产 品 设 计
专家系统,提高了设计目标的可辨性。
综上,用户需求研究主要集中在基于集合理论、
本体理论等方法的需求描述和基于模糊理论的需求
转化映射等方面。当前基于用户需求的设计面临以
下问题:
(1)用户需求的一致性描述
为了快 速 提 高 用 户 需 求 的 标 准 化 程 度,保 证
CRs设计过程的准确性和一致性,需要从时间维度、
过程维度、空间维度 等 方面建 立 多层次 的 用户需 求
模型。
(
2)预测和挖掘用户需求
云计算和人工智能的兴起,使得 通过 互联 网和
物联网收集用户数据成 为 可能,从 海量数 据 中挖掘
用户行为模式和使用习惯,预测 CRs,确定隐藏需求
已成为分析 CRs的重要手段。
(3)用户需求的转化和映射
为保证 CRs到工程技 术特 征转 换的 一 致性、准
确性和时效性,需要 建 立用户 域 到功能 域 的转换 模
型,包括动态的、模糊的以及隐性的 CRs。
22 农业机械模块化设计
模块化设计是在产品功能分析基础上,划 分并
设计出一系列功能模块,通过模块的选择和组合,构
成不同产品,以 满 足 用 户 定 制 需 求
[20]
。研 究 发 现,
对于农业机械这种具有 特 殊要求 的 复杂产 品,应用
现有技术,在共性单元归并形成模块方面,尚不能得
到有效解决,产 生 的 模 块 适 应 范 围 较 小,且 数 量 偏
多,不能充 分 发 挥 模 块 化 设 计 的 优 势
[21]
。因 此,针
对农业机械模块化设计,国 内外相 关 研究主 要 集中
在模块划分(识别)和模块优化与评价方面。
221 模块划分方法
目前,常用的模块划分方法可大致分为启发式、
聚类式和其他方 法。其 中,启发式 方 法根据 不 同的
工程应用背景构建数学 规 划模型,并 采用启 发 式算
法获取最优模块划分方案,其求解过程如图 4所示。
一般启发式方法主要应 用 启发式 遗 传算法、基 于约
束的遗传算法、组合编码遗传算法、混合多目标蛙跳
算法等
[22-24]
。罗石林
[25]
通过计算零部件间的关联
度建立 了 山 地 农 机 设 计 结 构 矩 阵 (Designstructure
matrix,DSM),分别运用遗传算法和遗传模拟退火算
法,实现了山地农机产品的模块化处理。
聚类式方法利用设计矩阵、图论、复杂网络等方
法对产品元素的拓扑关 系 进行形 式 化表达,并 利用
聚类算法实现零部件成组 /聚类的模块划分,其一般
求解 过 程 如 图
5所 示。 常 见 的 方 法 有 两 种:基 于
4
农 业 机 械 学 报 2019年