本發(fā)明涉及產(chǎn)品模塊化設(shè)計領(lǐng)域，具體為一種大數(shù)據(jù)支持下產(chǎn)品模塊化設(shè)計中的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
：產(chǎn)品模塊化設(shè)計中的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計是在企業(yè)原有的模塊型譜基礎(chǔ)上，通過分析用戶使用產(chǎn)品一段時間后對模塊型譜需求的變化，來實現(xiàn)模塊型譜持續(xù)優(yōu)化的過程。對于產(chǎn)品模塊化設(shè)計中的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計，其主要依據(jù)是用戶需求。目前，用戶需求的獲取主要有兩大類方法，即問卷調(diào)查法和網(wǎng)絡(luò)評論分析法。問卷調(diào)查法以其操作簡單、直接的優(yōu)勢成為設(shè)計師了解用戶需求最常用的手段，但問卷是由設(shè)計師事先設(shè)計的，帶有較強的主觀性和指向性，往往不能客觀、全面地反映用戶的真實感受，另外調(diào)查樣本人數(shù)有限，調(diào)查對象對產(chǎn)品的理解程度和描述水平各異，導(dǎo)致設(shè)計師難以獲取用戶真實、準(zhǔn)確的需求；網(wǎng)絡(luò)評論分析法是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下產(chǎn)生的一種基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的需求獲取方法。隨著網(wǎng)絡(luò)輿論平臺信息量的快速增長，通過網(wǎng)絡(luò)評論分析獲取設(shè)計知識以指導(dǎo)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計已成為近年來業(yè)界的常用方法，但網(wǎng)絡(luò)評論信息多為文本型、圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，從中準(zhǔn)確獲取結(jié)構(gòu)化的設(shè)計知識將花費大量的時間和精力；并且網(wǎng)絡(luò)評論信息源真?zhèn)坞y辨，直接影響了分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。用戶使用產(chǎn)品的行為是用戶對產(chǎn)品功能或模塊型譜參數(shù)需求最真實和最客觀的反映，行為數(shù)據(jù)的記錄和分析可以有效地指導(dǎo)產(chǎn)品的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計。用戶在與產(chǎn)品的使用交互過程中，隨著使用次數(shù)增多，會對某些功能屬性或型譜參數(shù)水平產(chǎn)生偏好，并逐步形成自己的使用習(xí)慣。用戶行為數(shù)據(jù)會伴隨用戶使用累積產(chǎn)生，包含了潛在的用戶需求偏好。因而，需要在大數(shù)據(jù)的支持下，用數(shù)學(xué)方法來描述用戶多次使用產(chǎn)品的行為數(shù)據(jù)，并通過分析行為數(shù)據(jù)來更為客觀地理解用戶需求偏好，從而實現(xiàn)產(chǎn)品模塊化設(shè)計中的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是：在大數(shù)據(jù)的支持下，用數(shù)學(xué)方法來描述用戶多次使用產(chǎn)品的行為數(shù)據(jù)，并通過分析行為數(shù)據(jù)來更為客觀地理解用戶需求偏好，從而實現(xiàn)產(chǎn)品模塊化設(shè)計中的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種大數(shù)據(jù)支持下產(chǎn)品模塊化設(shè)計中的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計方法，包括如下步驟：步驟1：定義用戶行為變量；設(shè)某產(chǎn)品模塊有j個參數(shù)，構(gòu)成參數(shù)序列{p1,…,pj,…,pj}；參數(shù)pj(1≤j≤j)的水平取值有kj個，構(gòu)成參數(shù)水平取值序列設(shè)用戶的需求有u項，構(gòu)成需求序列{cr1,…,cru,…,cru}；需求cru(1≤u≤u)共有l(wèi)u個期望值，構(gòu)成需求期望值序列定義用戶行為變量為表示當(dāng)用戶對需求cru的期望值為時，將選擇作為產(chǎn)品模塊的參數(shù)pj的水平取值；步驟2：統(tǒng)計用戶行為數(shù)據(jù)；設(shè)有i位用戶，構(gòu)成用戶序列{sub1,…,subi,…,subi}；用戶subi(1≤i≤i)共有qi次選用行為，構(gòu)成用戶選用行為序列對于用戶subi的第qi次選用行為創(chuàng)建用戶行為變量矩陣其中元素的賦值為1或0，當(dāng)本次選用行為中用戶對需求cru的期望值為時選擇作為產(chǎn)品模塊參數(shù)pj的水平取值時，賦1值，否則賦0值；步驟3：計算參數(shù)水平取值的用戶需求滿足度；用來表示截至用戶subi(1≤i≤i)，參數(shù)水平取值的用戶需求滿足度，的值越大，表示截至用戶subi(1≤i≤i)，參數(shù)水平取值滿足用戶需求的程度越高；表示參數(shù)水平取值最終的用戶需求滿足度；計算的方法為：截至用戶subi(1≤i≤i)，選用模塊參數(shù)水平取值的累積次數(shù)平均值，即這里為截至用戶subi(1≤i≤i)，選用參數(shù)水平取值的累計次數(shù)，有即：對于參數(shù)水平取值當(dāng)用戶subi(1≤i≤i)在第qi次選用產(chǎn)品模塊時選用了則累加此次選用行為；步驟4：以最大化模塊型譜的用戶需求滿足度和最小化生產(chǎn)成本為目標(biāo)建立模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型；有m個備選的模塊型譜，構(gòu)成模塊型譜序列{typespe1,…,typespem,…,typespem}；模塊型譜typespem(1≤m≤m)中包含有nm個參數(shù)水平取值組合方案，構(gòu)成參數(shù)組合方案序列參數(shù)水平取值組合方案(1≤nm≤nm)表示為這里本發(fā)明建立的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型中，決策變量有兩個，為：(1)若模塊型譜typespem(1≤m≤m)中的參數(shù)水平取值組合方案(1≤nm≤nm)選取了參數(shù)pj(1≤j≤j)的水平取值(1≤kj≤kj)，則否則(2)nm：即模塊型譜中包含的參數(shù)組合水平取值方案數(shù)；首先以最大化模塊型譜的用戶需求滿足度為目標(biāo)，即然后設(shè)參數(shù)pj(1≤j≤j)的水平取值為(1≤kj≤kj)時的生產(chǎn)成本為歸一化后為以最小化生產(chǎn)成本為目標(biāo)，即因此，本發(fā)明建立的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型的目標(biāo)函數(shù)為ω1和ω2分別為最大化模塊型譜用戶需求滿足度目標(biāo)和最小化生產(chǎn)成本目標(biāo)的權(quán)重，ω1+ω2＝1且ω1≥0,ω2≥0。本發(fā)明建立的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型中，約束條件有3個，為：(1)對任一參數(shù)水平取值組合方案(1≤m≤m，1≤nm≤nm)，參數(shù)pj(1≤j≤j)有且僅有一個水平取值被選擇，即且(1≤j≤j,1≤m≤m,1≤nm≤nm)；(2)最高生產(chǎn)成本的約束，即對任一模塊型譜typespem(1≤m≤m)，這里cost為最高總成本；(3)設(shè)計結(jié)構(gòu)導(dǎo)致某些參數(shù)水平取值組合無效，需根據(jù)實際情況列入模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型的約束條件；步驟5：采用二分法求解模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型；步驟5.1：初始化；產(chǎn)品模塊的參數(shù)序列為{p1,…,pj,…,pj}，pj(1≤j≤j)的參數(shù)水平取值序列為存在參數(shù)水平取值組合方案共種，初始化令步驟5.2：令用0-1整數(shù)線性規(guī)劃法求解模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型；步驟5.3：若無解，令p＝p+1，重復(fù)執(zhí)行步驟5.2，直到有解，執(zhí)行步驟5.4；否則直接執(zhí)行步驟5.4；步驟5.4：令令p＝p+1，用0-1整數(shù)線性規(guī)劃法求解模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型；步驟5.5：若無解且(nm)p≥1，執(zhí)行步驟5.4；若無解且(nm)p＜1說明模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型無解，終止運算；否則執(zhí)行步驟5.6；步驟5.6：令令p＝p+1，用0-1整數(shù)線性規(guī)劃法求解模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型，步驟5.7：若有解，重復(fù)執(zhí)行步驟5.6，直到(nm)p+1＝(nm)p時，得到的(nm)p即為最優(yōu)模塊型譜中包含的參數(shù)組合水平取值方案數(shù)nm，對應(yīng)的模塊型譜typespem即為最優(yōu)模塊型譜；如果無解執(zhí)行步驟5.4。本發(fā)明的有益效果是：(1)通過對用戶選用產(chǎn)品模塊參數(shù)水平取值的大數(shù)據(jù)進行分析，來指導(dǎo)產(chǎn)品模塊型譜的優(yōu)化設(shè)計，能克服傳統(tǒng)方法(問卷調(diào)查法和網(wǎng)絡(luò)評論分析法)的不足；(2)方法簡便合理，容易實現(xiàn)。附圖說明圖1是本發(fā)明提供的一種大數(shù)據(jù)支持下產(chǎn)品模塊化設(shè)計中的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計方法的流程示意圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。實施例：現(xiàn)需對大型履帶式起重機的主變幅機構(gòu)模塊進行模塊型譜優(yōu)化設(shè)計。實施步驟如下：步驟1：定義用戶行為變量；主變幅機構(gòu)模塊的參數(shù)有4個，為：卷筒繩槽數(shù)量p1(單位：個)、繩槽間距p2(單位：mm)、岀繩方式p3及筒徑大小p4(單位：cm)，構(gòu)成參數(shù)序列{p1,p2,p3,p4}，其中岀繩方式屬于描述型參數(shù)。參數(shù)間存在一對約束關(guān)系：繩槽數(shù)量是奇數(shù)時，其岀繩方式只能是單出繩，因此奇數(shù)的繩槽數(shù)量和雙出繩方式的組合無效。卷筒繩槽數(shù)量p1的參數(shù)水平取值序列為{12,17,22,28,33}，繩槽間距p2的參數(shù)水平取值序列為{16.8,21.0,27.4,29.2}，岀繩方式p3的參數(shù)水平取值序列為{1:單出繩,2:雙出繩}，筒徑大小p4的參數(shù)水平取值序列為{63,79,95}。與主變幅機構(gòu)模塊相關(guān)的用戶需求有4項，為：起吊重量cr1(單位：100噸)、起吊高度cr2(單位：m)、主臂變幅角度cr3(單位：°)、起吊速度cr4(單位：m/s)，構(gòu)成需求序列{cr1,cr2,cr3,cr4}。起吊重量cr1的需求期望值范圍為(0,20]，起吊高度cr2的需求期望值范圍為(0,300]，主臂變幅角度cr3的需求期望值范圍為(0,90]，起吊速度cr4的需求期望值范圍為(0,1]。定義用戶行為變量為1≤u≤4,1≤j≤4。步驟2：統(tǒng)計用戶行為數(shù)據(jù)；有1000位用戶，構(gòu)成用戶序列{sub1,…,subi,…,sub1000}，每位用戶至少有30次選用行為，對于每位用戶的每次選用行為創(chuàng)建一個用戶行為變量矩陣，例如：對于用戶sub1的第5次選用行為創(chuàng)建用戶行為變量矩陣θ1,5，這里僅列出θ1,5中對應(yīng)需求cr1的部分：步驟3：計算參數(shù)水平取值的用戶需求滿足度；通過對所有用戶的所有選用行為進行統(tǒng)計，算出各個參數(shù)水平取值的累計次數(shù)平均值，即得到該參數(shù)水平取值的用戶需求滿足度。計算結(jié)果如下：卷筒繩槽數(shù)量p1的參數(shù)水平取值的用戶需求滿足度為：序號卷筒繩槽數(shù)量p1(單位：個)的參數(shù)水平取值用戶需求滿足度1120.0132170.1233220.5894280.2225330.053繩槽間距p2的參數(shù)水平取值的用戶需求滿足度為：序號繩槽間距p2(單位：mm)的參數(shù)水平取值用戶需求滿足度116.80.028221.00.095327.40.616429.20.261岀繩方式p3的參數(shù)水平取值的用戶需求滿足度為：序號岀繩方式p3的參數(shù)水平取值用戶需求滿足度11:單出繩0.34822:雙出繩0.652筒徑大小p4的參數(shù)水平取值的用戶需求滿足度為：序號筒徑大小p4(單位：cm)的參數(shù)水平取值用戶需求滿足度1630.0392790.7823950.179步驟4：以最大化模塊型譜的用戶需求滿足度和最小化生產(chǎn)成本為目標(biāo)建立模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型；主變幅機構(gòu)模塊的各參數(shù)水平取值的生產(chǎn)成本(單位：元)如下：卷筒繩槽數(shù)量p1的參數(shù)水平取值的生產(chǎn)成本為：序號卷筒繩槽數(shù)量p1(單位：個)的參數(shù)水平取值生產(chǎn)成本112850217900322970428106053311500繩槽間距p2的參數(shù)水平取值的生產(chǎn)成本為：序號繩槽間距p2(單位：mm)的參數(shù)水平取值生產(chǎn)成本116.81950221.01620327.41490429.21240岀繩方式p3的參數(shù)水平取值的生產(chǎn)成本為：序號岀繩方式p3的參數(shù)水平取值生產(chǎn)成本11:單出繩100022:雙出繩1000筒徑大小p4的參數(shù)水平取值的生產(chǎn)成本為：序號筒徑大小p4(單位：cm)的參數(shù)水平取值生產(chǎn)成本163230027923503952430根據(jù)實際情況設(shè)置最大化模塊型譜用戶需求滿足度目標(biāo)和最小化生產(chǎn)成本目標(biāo)的權(quán)重分別為ω1＝0.75和ω2＝0.25，可得主變幅機構(gòu)模塊的模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型為：s.t.:(1)且(1≤j≤j,1≤m≤m,1≤nm≤nm)；(2)——最高生產(chǎn)成本約束；(3)——表示繩槽數(shù)量是奇數(shù)時，其岀繩方式只能是單出繩。步驟5：采用二分法求解模塊型譜優(yōu)化設(shè)計模型，得到nm＝14個參數(shù)水平取值組合方案形成的最優(yōu)模塊型譜，用戶需求滿足度為70.42％，總成本為80840元。最優(yōu)模塊型譜如下：當(dāng)前第1頁12