質(zhì)量功能展開過程中用戶需求獲取的模糊分析

質(zhì)量功能展開過程中用戶需求獲取的模糊分析

用戶需求的確定質(zhì)量管理學(xué)科體系中的關(guān)鍵技術(shù)，即質(zhì)量功能的擴(kuò)展（qfd），越來越顯示出其潛在的價值，這被認(rèn)為是公司在質(zhì)量時代成功實(shí)施用戶滿意戰(zhàn)略的強(qiáng)大動力。近年來,QFD得到國際質(zhì)量學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注,并在許多國家得到廣泛傳播和實(shí)踐。其中用戶需求的確定關(guān)系到整個QFD實(shí)施過程的成敗。QFD小組通常通過市場調(diào)查獲得大量消費(fèi)者需求信息,并通過歸類分析的方法從消費(fèi)者語言信息中提煉出能夠代表這些語言信息的具體的用戶需求。然而,在用戶需求的獲取過程中,模糊性是需求信息的基本特征。模糊性的根源一般在于:一是度量尺度的模糊性,尤其在以分類者的經(jīng)驗(yàn)、直覺為依據(jù)的感性認(rèn)識為主要判斷依據(jù)時;二是認(rèn)識對象群體的模糊性,當(dāng)對象樣本遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到統(tǒng)計(jì)規(guī)律要求的容量時,樣本的全體就具有群體型模糊性。為了使得用戶需求通過功能配置順利轉(zhuǎn)化為企業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)過程,也為了產(chǎn)品配置優(yōu)化得以實(shí)現(xiàn),必須將這種模糊性的用戶需求表述轉(zhuǎn)化為定量化的描述,通過對定量化表述的用戶需求信息進(jìn)行模糊聚類分析,對散亂的需求信息進(jìn)行合并歸類,才能科學(xué)地、客觀地反映用戶需求。產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造工具的源頭地位用戶需求是指特定的用戶群體為了滿足自己有能力的欲望,而要求產(chǎn)品具有的功能。用戶需求在用戶驅(qū)動的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的方法與工具中處于“源頭”地位,是企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的唯一基本出發(fā)點(diǎn),貫穿著產(chǎn)品開發(fā)的整個過程,產(chǎn)品開發(fā)既始于用戶需求,又終于用戶需求。因此,用戶需求獲取是整個產(chǎn)品生命周期的最前端過程,是市場與企業(yè)之間的橋梁。QFD小組主要通過市場調(diào)查技術(shù)獲取用戶需求,其獲取過程如圖1所示。模糊聚類分析用戶需求聚類分析是在不存在一個事前分類的情況下,按照一定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行事物分類的數(shù)學(xué)方法。它的職能是建立一種分類方法,將一批樣品或變量,按照它們在性質(zhì)上的親疏程度進(jìn)行分類。描述其親疏程度通常有兩個途徑:一是把每個樣品看成m維(變量的個數(shù)為m個)空間的一個點(diǎn),在m維坐標(biāo)中,定義點(diǎn)與點(diǎn)之間的某種距離;另一個是用某種相似系數(shù)來描述樣品點(diǎn)之間的親疏程度。在樣品距離的基礎(chǔ)上,定義類與類之間的距離。首先將幾個樣品自成一類,然后每次將具有最小距離的兩類合并,合并后重新計(jì)算類與類之間的距離,這個過程一直持續(xù)到所有樣品歸為一類為止。把這個過程做成一張聚類譜系圖,能直觀、明確、清楚地表現(xiàn)其數(shù)值分類結(jié)果,這樣聚類分析所得到的結(jié)果比傳統(tǒng)的分類方法更細(xì)致、全面、合理。用模糊聚類處理用戶需求的基本思想是:從若干用戶的多個需求特性中,找出能度量用戶之間或需求特征之間相似程度(親疏關(guān)系)統(tǒng)計(jì)量,構(gòu)成一個對稱相似性矩陣。由此進(jìn)一步找尋各個用戶(或變量)之間或用戶組合之間的相似程度,按相似程度的大小,把用戶(或變量)逐一歸類。關(guān)系密切的聚集到一個小的分類單位,關(guān)系疏遠(yuǎn)的聚集到一個大的分類單位,直到所有用戶需求或變量都聚集完畢,形成一個親疏關(guān)系譜系圖,用以更自然地和直觀地顯示分類用戶需求特征間的差異和聯(lián)系。模糊檢測算法1用戶需求分類特征為了用數(shù)量化的方法對用戶需求進(jìn)行分類,可用向量Cri來表達(dá)第i個用戶需求,向量中每一個元素Crjj是用戶需求對用戶需求分類特征的取值。用戶需求分類特征應(yīng)根據(jù)具體情況來確定,一般包括物理、功能、心理、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等方面的需求,表1給出了常用的CRS分類特征及其含義。它是從宏觀上對用戶需求的描述,用戶需求分類特征的多少可視具體情況而定。通過以上處理,用戶需求的模糊動態(tài)分類問題可描述為:設(shè)有m個用戶需求的總體[論域]根據(jù)實(shí)際情況,確定n個可以描述用戶需求的特性指標(biāo),那么每個用戶需求抽取n個特征:其中,cij是第i個用戶需求第n個特性指標(biāo)值。2用戶需求下的rij建立模糊相似關(guān)系矩陣,就是確定cri與crj的相似系數(shù)rij,且有:0≤rij≤1,i,j=1,2,…,m。如果rij=0,表示cri與crj截然不同,毫無相似之處;rij=1,表示cri與crj完全相似或等同;當(dāng)i=j時,rij就是自己與自己相似的程度,恒為1。根據(jù)情況,可以用以下的一些方法來確定rij。其中,C是修正系數(shù),取值在(0,1)區(qū)間,只要使0≤rij≤1即可。(5)主觀評定法。請有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)者評分,用上數(shù)字表示各用戶需求間的相似程度。經(jīng)過上述工作,可得到m×m階矩陣R,表示各用戶需求兩兩之間的相似程度。如它們滿足:則R為相似矩陣。如果R的元素還滿足:則R為模糊等價矩陣?？梢宰C明,當(dāng)且僅當(dāng)R為模糊等價矩陣時,則對于任意的λ∈,R的λ-截集矩陣Rλ為普通等價關(guān)系的布爾矩陣。按照R的λ-截關(guān)系進(jìn)行分類,不同的截關(guān)系可以得到不同的分類。且若λ1<λ2時,則Rλ2所分出的每一個類必是Rλ1所分出的某一類的子類。因此當(dāng)λ從1降到0時,分類逐步歸并,形成一種動態(tài)的模糊聚類。3模糊等價矩陣由步驟(2)所得的模糊矩陣R是相似矩陣,但未必滿足傳遞性。因此,需要由相似矩陣構(gòu)造出新的模糊等價矩陣。包含模糊矩陣R的最小的模糊等價矩陣叫做R的傳遞閉包,記為t(R)。為減少計(jì)算量,一般可采用平方法來求t(R):此處R2=R&R=∨mk=1(rik∧rjk),算子“∧”表示在運(yùn)算的兩個元素中取較小值,算子“∨”表示在運(yùn)算的兩個元素中取較大值。4cr的分類及聚類根據(jù)模糊數(shù)學(xué)理論,可按論域CR上的普通等價關(guān)系形成的等價類對CR進(jìn)行一種劃分,即可以把CR分成互不相交的若干子集(塊),使CR的任意一個元素屬于且僅屬于其中的某個子集,這種根據(jù)等價關(guān)系對CR進(jìn)行的劃分,稱為分類或聚類。若R是CR上的模糊等價關(guān)系,則對任意λ∈,R對應(yīng)的等價關(guān)系Rλ都是CR上的普通等價關(guān)系。由前面求出的傳遞閉包,則對任意λ∈,Rλ是普通等價關(guān)系,而Rλ是可以對CR進(jìn)行劃分的。于是給定一個λ值,得到一個Rλ,產(chǎn)生一種對CR的劃分;不同的λ值,產(chǎn)生不同的Rλ,對CR的劃分也不同,這樣就可以根據(jù)實(shí)際需要選擇某一λ值,實(shí)現(xiàn)對CR劃分。令從l到0變化,計(jì)算Rλ,求出對CR的所有劃分。Rλ的計(jì)算方法是:當(dāng)rij≥λ時就令rij=1,當(dāng)rij<λ時就令rij=0,由此得出Rλ=(rij)n×n。只有那些對應(yīng)的行和列構(gòu)成的子矩陣元素全為1的信息才能劃分為同一類。用戶需求層次特性指標(biāo)設(shè)計(jì)井口防噴器是用于當(dāng)發(fā)生井涌或井噴時,密封套路與鉆具之間的環(huán)形空間或全封井口。下面以井口防噴器為例,闡明本文提出的模糊聚類分析在用戶需求的確定過程中的應(yīng)用。井口防噴器用戶需求分兩個層次,第二層次為用戶需求原始描述性語言信息;第一層次特性指標(biāo)概括第二層次指標(biāo);形成一個遞階用戶需求結(jié)構(gòu)。市場對于井口防噴器用戶需求(第二級用戶需求)有下述描述性語言信息:cr1-膠芯復(fù)位好;cr2-操作靈活簡單;cr3-密封性能好;cr4-螺孔加工精度高;cr5-使用安全;cr6-承載能力大;cr7-性能可靠;cr8-維修方便;cr9-使用壽命長。經(jīng)綜合分析,可歸納出3項(xiàng)第一級特性指標(biāo)來加以概括:D1-結(jié)構(gòu);D2-性能;D3-可靠性。2用戶需求對第二值特征值crif3分析各二級用戶需求對第一級用戶需求的隸屬程度。首先對任一第二級用戶需求cri構(gòu)造3維向量(cri1,cri2,cri3),crik∈表示該用戶需求對第一級某特性指標(biāo)從屬程度,數(shù)值越大表示該需求隸屬于第一級此特性指標(biāo)的程度越大;若值為1表示該用戶需求肯定是從屬于第一級特性指標(biāo)的一項(xiàng)子需求;若值為0表示該需求與第一級某特性指標(biāo)無關(guān)。再請有關(guān)專家對各第二級用戶需求對應(yīng)的向量進(jìn)行評分,經(jīng)統(tǒng)計(jì)綜合后記為:cri=(cri1,cri2,cri3):3被分類對象的相似性在得出第二級用戶需求對應(yīng)的向量后,為了對這些信息進(jìn)行分類,必須建立模糊相似矩陣。這里采用“絕對值減數(shù)法”,求出被分類對象間相似程度系數(shù)?！敖^對值減數(shù)法”:取C=0.4。當(dāng)rij為負(fù)數(shù)時以0計(jì)。于是得出如下的模糊相似矩陣:4傳遞閉合包tr上面的模糊相似矩陣R需要被改造成模糊等價矩陣。用平方法求R的傳遞包t(R),即為所求的模糊矩陣,下面是模糊相似矩陣R的傳遞閉包:5用戶需求等級下面對井口防噴器用戶需求進(jìn)行聚類分析(1)λ=0.96時。要判斷某幾項(xiàng)用戶需求如第i、j、k項(xiàng)二級用戶需求是否屬于同一類,只要將Rλ中第i、j、k行和第i、j、k列交叉處的元素提取出來,構(gòu)成新的子矩陣,若該矩陣各元素都為1,則這幾項(xiàng)用戶需求屬同一類。按此標(biāo)準(zhǔn),井口防噴器的二級用戶需求可劃分為6個類別,即:(2)λ=0.92時。Rλ表達(dá)式略,用戶需求分為4類:(3)λ=0.84時。用戶需求分為3類:(4)λ=0.76時。用戶需求分為2類:(5)λ=0.36時。用戶需求被分為1類:6生成聚類圖根據(jù)以上聚類結(jié)果,可得如圖2的聚類圖。7基于分層次結(jié)構(gòu)的用戶需求管理對于井口防噴器開發(fā),由于已經(jīng)確認(rèn)了3項(xiàng)一級用戶需求,顯然,λ=0.84是一個恰當(dāng)?shù)姆诸?根據(jù)分類圖,這兩級用戶需求隸屬關(guān)系為:由此得出井口防噴器用戶需求層次結(jié)構(gòu)(圖3)。根據(jù)需要重復(fù)以上步驟,可以歸納出更高一級用戶需求,建立分層的用戶需求。這一方法也可以用于確定工程措施(用戶要求設(shè)計(jì))的層次體系。用戶訴求權(quán)重的求解步驟集成在QFD的研究過程中,用戶需求的獲取是整個產(chǎn)品生命周期的最前端過程,是市場與企業(yè)之間的橋梁。根據(jù)用戶需求的不確定性和模糊性,本文使用模糊聚類的方法將井口防噴器的用戶需求進(jìn)行歸納和分類,驗(yàn)證了其有效性和可行性。在接下來的環(huán)節(jié)中,還有以下過程需要求解:(1)采用群組AHP方法分層求解用戶需求重要性系數(shù)。(2)采用群組AHP,應(yīng)用比例標(biāo)度構(gòu)造設(shè)計(jì)要求判斷綜合矩陣。在求出每個設(shè)計(jì)要求判斷綜合矩陣后,運(yùn)用AHP方法可以求出全部設(shè)計(jì)要求關(guān)于每個用戶要求的相對排序權(quán)