張?jiān)诜?，孫 建，尚鈺量

(上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，上海 200072)

基于功能需求的產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)模塊化聚類研究*

張?jiān)诜?，孫 建，尚鈺量

(上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，上海 200072)

為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和服務(wù)的集成化分析，達(dá)到質(zhì)量、品種和效益的有機(jī)統(tǒng)一，需對(duì)產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行模塊劃分。以功能需求為基點(diǎn)，分析產(chǎn)品和服務(wù)之間存在的相關(guān)性。首先利用U/C矩陣來(lái)刻畫(huà)產(chǎn)品和服務(wù)之間的關(guān)聯(lián)，通過(guò)領(lǐng)域映射矩陣的方法對(duì)其潛在響應(yīng)聯(lián)系進(jìn)行辨識(shí)。由漢明距離公式獲取產(chǎn)品服務(wù)耦合的模糊相似矩陣。進(jìn)而運(yùn)用動(dòng)態(tài)聚類算法將產(chǎn)品和服務(wù)的耦合關(guān)系反映于分類樹(shù)圖，并以模塊內(nèi)最大適應(yīng)度值來(lái)獲取產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)最優(yōu)集成模塊。最后以數(shù)控機(jī)床為例對(duì)上述結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證

產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)；U/C矩陣；領(lǐng)域映射矩陣；動(dòng)態(tài)聚類算法

0 引言

產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)(Product Service System, PSS)，作為制造業(yè)發(fā)展的主流方向，其目標(biāo)是提供一個(gè)產(chǎn)品和服務(wù)的集成體,共同實(shí)現(xiàn)客戶需求[1]。PSS設(shè)計(jì)之前,有必要確定其結(jié)構(gòu)類型，故需要研究產(chǎn)品和服務(wù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。張?jiān)诜康萚2]指出PSS方案具有高度復(fù)雜性，產(chǎn)品與服務(wù)的關(guān)系辨識(shí)困難。根據(jù)個(gè)性化的物理結(jié)構(gòu)和服務(wù)模型進(jìn)行模塊配置能夠使產(chǎn)品和服務(wù)更好的滿足顧客需求[3]。通過(guò)PSS模塊化可以實(shí)現(xiàn)PSS模塊多樣化組合從而減少內(nèi)部模塊數(shù)，降低關(guān)系維度，從而有利于降低生產(chǎn)成本和環(huán)境影響。

模塊化設(shè)計(jì)方法在對(duì)產(chǎn)品的構(gòu)成模式分析、機(jī)構(gòu)優(yōu)化和系統(tǒng)的眾多方面有其獨(dú)特的效能。Piran 和Lacerda等[4]分析了產(chǎn)品工程效率和生產(chǎn)過(guò)程之間的因果影響從而對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了模塊化，并證明了產(chǎn)品模塊化能夠顯著的提高效率和生產(chǎn)率。李玉鵬等利用權(quán)重復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化分[5]。李浩等對(duì)復(fù)雜集成服務(wù)型機(jī)械產(chǎn)品模塊化結(jié)構(gòu)建模進(jìn)行了描述[6]。而研究PSS模塊化必須要討論產(chǎn)品和服務(wù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，該關(guān)系可通過(guò)產(chǎn)品功能需求與PSS之間的關(guān)系U/C矩陣和逆向領(lǐng)域映射矩陣進(jìn)行描述。進(jìn)而利用模糊聚類分析法(fuzzy clustering algorithm，F(xiàn)CM)對(duì)該關(guān)系進(jìn)行模塊化分。Wu和Liu等指出聚類的目標(biāo)是以某種方式構(gòu)造分組，以便組內(nèi)對(duì)象間最大程度相似，不同組中的對(duì)象間最大程度相異[7]。Botía和Isaza等提出模糊聚類是將模糊集的概念應(yīng)用到傳統(tǒng)聚類分析中，讓數(shù)據(jù)集的對(duì)象在分組中的隸屬用隸屬函數(shù)來(lái)確定[8]。這些雖然為產(chǎn)品和服務(wù)的組合(PSS)進(jìn)行模塊化奠定了理論和方法基礎(chǔ)，但都是分別對(duì)產(chǎn)品模塊化或者服務(wù)模塊化進(jìn)行闡述，缺乏對(duì)產(chǎn)品服務(wù)融合模塊化的討論。

PSS模塊化能夠反映產(chǎn)品和服務(wù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，這無(wú)論對(duì)于企業(yè)的發(fā)展，還是增加顧客的青睞都有很大的促進(jìn)作用。為應(yīng)對(duì)目前產(chǎn)品服務(wù)融合模塊化分析的不完善，本文以功能需求域和產(chǎn)品服務(wù)之間的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)討論，從而完成對(duì)PSS進(jìn)行融合模塊化分析。即依據(jù)產(chǎn)品服務(wù)和功能需求之間的模糊關(guān)系為核心，通過(guò)U/C矩陣和領(lǐng)域映射矩陣來(lái)刻畫(huà)兩者之間的映射關(guān)系，最后獲取模糊相似矩陣，并利用動(dòng)態(tài)模糊聚類算法對(duì)該P(yáng)SS相似矩陣進(jìn)行分類及模塊化討論。

1 產(chǎn)品服務(wù)與功能需求關(guān)聯(lián)分析

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊化分析

一個(gè)產(chǎn)品由多個(gè)系統(tǒng)及子系統(tǒng)組成，如圖1a所示，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊化具有層級(jí)特性，整個(gè)產(chǎn)品層由各個(gè)系統(tǒng)層組成，而每個(gè)系統(tǒng)又有多個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)又包含了很多裝配層，而眾多的零部件間的組合又構(gòu)成了裝配層。這樣，可將整個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行模塊縱向化管理。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊劃分流程如圖1b所示，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊化有一定的依據(jù)，即根據(jù)顧客需求，分析產(chǎn)品功能及性能要求，再確定功能原理及其結(jié)構(gòu)，尋求原理方案，進(jìn)而產(chǎn)品模塊化并得到相應(yīng)的產(chǎn)品模塊。

(a)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分解 (b)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊化圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊化過(guò)程圖

1.2 服務(wù)模塊化設(shè)計(jì)

服務(wù)行為是一個(gè)連續(xù)而復(fù)雜的過(guò)程，其目的是為了滿足顧客的需求，并獲得顧客對(duì)服務(wù)過(guò)程滿意的評(píng)價(jià)。通過(guò)整個(gè)服務(wù)過(guò)程的分析即可獲取服務(wù)模塊化，如圖2a和2b所示：整個(gè)服務(wù)模塊化與產(chǎn)品模塊化類似，都是先對(duì)顧客需求進(jìn)行調(diào)研和分析，然后對(duì)服務(wù)所需的要素進(jìn)行搜集，設(shè)計(jì)和模擬服務(wù)作業(yè)，再次確認(rèn)整個(gè)服務(wù)過(guò)程，最后對(duì)服務(wù)進(jìn)行模塊化，獲得服務(wù)模塊集合。

1.3 功能需求域分析

功能需求域可以定義為存在于各功能元與需求元之間的因果關(guān)系和邏輯性的集合，為了方便在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行辨識(shí)和確認(rèn)早期的設(shè)計(jì)概念，而利用模糊的設(shè)計(jì)概念通過(guò)傳遞函數(shù)或其它方式使之具體化，從而達(dá)到設(shè)計(jì)功能需求域的最終目的。基于此可獲取功能需求域模型圖，如圖3所示。

(a)服務(wù)過(guò)程 (b)服務(wù)模塊化過(guò)程圖2 服務(wù)模塊化分解

圖3 功能需求域分析

從圖中可以看出，通過(guò)對(duì)顧客需求調(diào)研，再分享產(chǎn)品功能，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品功能進(jìn)行分解并獲得功能特征。整個(gè)功能域均由不同模塊的功能特征組合而成，模塊1和模塊2中分別具有自己的功能特征，但也有一部分功能特征是兩者共同擁有的，從此共有功能分析兩模塊之間的結(jié)構(gòu)和關(guān)系，即能獲得以功能域?yàn)榛A(chǔ)的兩模塊劃分。

1.4 PSS與功能需求分析

功能需求是整個(gè)PSS的關(guān)鍵因素，也是改善產(chǎn)品和服務(wù)的終極目標(biāo)。分析產(chǎn)品和服務(wù)的關(guān)系可通過(guò)功能需求映射進(jìn)行辨識(shí)。

將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和服務(wù)類別對(duì)功能需求的影響分別進(jìn)行聯(lián)系強(qiáng)度值分析，另功能需求類型分別為F1,F2,…,Fg；產(chǎn)品部件對(duì)功能需求的影響強(qiáng)度值分別為P1，P2，…，Pm；服務(wù)類別對(duì)功能需求的影響強(qiáng)度值分別為S1,S2,…,Sn。而產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和服務(wù)之間、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)之間、服務(wù)之間的關(guān)系可以通過(guò)其對(duì)功能需求的影響進(jìn)行刻畫(huà)，如圖4所示。

圖4 產(chǎn)品服務(wù)與功能需求關(guān)聯(lián)分析

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)P1提供功能需求F1，而服務(wù)類別S3對(duì)功能需求F1有影響，這樣，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1與服務(wù)類別S3存在聯(lián)系。而產(chǎn)品結(jié)構(gòu)P1和P2對(duì)功能需求F1同時(shí)存在影響，則P1和P2之間存在聯(lián)系；同理，服務(wù)S1和S2對(duì)功能需求F5同時(shí)存在影響，則S1和S2也存在聯(lián)系。

2 PSS聚類模塊化

2.1 搭建產(chǎn)品服務(wù)綜合U/C矩陣

U/C矩陣是一個(gè)二維矩陣，其基本原理為系統(tǒng)之間盡可能保持相對(duì)獨(dú)立性，每個(gè)功能的數(shù)據(jù)處理要求高內(nèi)聚、低耦合[9]。通過(guò)U/C矩陣，可以系統(tǒng)地分析不同的功能需求與具體產(chǎn)品服務(wù)的關(guān)系，將原來(lái)復(fù)雜的關(guān)系，系統(tǒng)地組織起來(lái)并根據(jù)有規(guī)律性地邏輯分析，完成功能需求組合、產(chǎn)品服務(wù)組合的結(jié)合。

設(shè)論域X={D1,D2,…,Dm}為被分類的對(duì)象數(shù)據(jù)，Y={F1,F2,…,Fn}表示其功能。由功能和數(shù)據(jù)的關(guān)系可列出如公式(1)所示n行m列U/C矩陣。

根據(jù)U/C矩陣的性質(zhì)，將其進(jìn)行列或行變換，使c盡量位于矩陣中心線位置，變換后如公式(1)所示：

(1)

式中，c表示功能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，u表示功能使用的數(shù)據(jù)。

為了在程序中易于計(jì)算，用1代表U，-1代表C，0代表空(Null)。這樣即可將U/C矩陣變?yōu)閿?shù)學(xué)形式描述。

2.2 構(gòu)造PSS雙向映射矩陣

Danilovic和Sandkull[10]提出領(lǐng)域映射矩陣概念由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣發(fā)展而來(lái)，是對(duì)兩個(gè)關(guān)聯(lián)領(lǐng)域的信息進(jìn)行規(guī)劃與分析的矩陣工具。而產(chǎn)品和服務(wù)屬于兩個(gè)關(guān)聯(lián)領(lǐng)域，運(yùn)用雙向映射矩陣即可辨識(shí)它們之間的關(guān)系。

為全面分析兩個(gè)領(lǐng)域內(nèi)元素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，引用文獻(xiàn)[11]中的領(lǐng)域雙向映射矩陣的概念進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如公式(2)所示：

DBMi×j=Mi→j+Mj→i-1(i=1,…，m;j=1,…,n)

(2)

2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理及獲取PSS模糊相似矩陣

為了便于分析與處理產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和服務(wù)類別之間的復(fù)雜關(guān)系，采取平移-極差變換法對(duì)DBMi×j矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

基于上述的標(biāo)準(zhǔn)化處理后的矩陣，計(jì)算分類對(duì)象產(chǎn)品服務(wù)間的相似度，從而建立產(chǎn)品服務(wù)模糊相似矩陣R=(rij)n×n。對(duì)于如何選取，這里引用cophenet函數(shù)計(jì)算產(chǎn)品模塊與服務(wù)模塊之間的相關(guān)性，這個(gè)值越大越好。利用選取的標(biāo)定方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化處理后的矩陣進(jìn)行計(jì)算，即可獲得產(chǎn)品服務(wù)綜合模糊相似矩陣。

2.4 獲取PSS動(dòng)態(tài)聚類圖

對(duì)產(chǎn)品服務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類劃分實(shí)質(zhì)就是對(duì)其綜合相似矩陣進(jìn)行模糊分類。采用傳遞閉包法[12]對(duì)相似矩陣進(jìn)行模糊分類。整個(gè)動(dòng)態(tài)聚類模塊化流程如圖5所示。

圖5 產(chǎn)品服務(wù)聚類模塊化流程

2.5 選取最大適應(yīng)度值的PSS模塊化

定義1：當(dāng)某一分類模塊中只有一個(gè)元素時(shí)，無(wú)法分析元素間的關(guān)聯(lián)性，此時(shí)可以根據(jù)動(dòng)態(tài)聚類圖將與該元素比較相關(guān)的元素劃分為一類，即保證每個(gè)模塊中的元素值大于1，而后再對(duì)其余元素進(jìn)行具體模塊劃分。

根據(jù)產(chǎn)品服務(wù)的模塊化劃分應(yīng)盡量保證同一個(gè)模塊中的組件具有較高的相互依賴性，同時(shí)與該模塊外的其它組件具有較低的依賴性(可忽略)進(jìn)行最佳λ值模塊化數(shù)的選取。根據(jù)模塊間的獨(dú)立性可列出以C*(1)ij，C*(2)ij…C*(k)ij為對(duì)角元素的對(duì)稱矩陣。

矩陣中對(duì)角元素為各模塊內(nèi)部的綜合相關(guān)度C*(k)，而由于前面提到模塊與模塊間的相關(guān)性可以忽略，因此其余元素為0。模塊內(nèi)部的相關(guān)度C*(k)可根據(jù)公式(3)來(lái)計(jì)算：

(3)

式中，m為模塊k中的元素?cái)?shù)，xmax和xmin為元素所在行或列相關(guān)性的最大值和最小值。當(dāng)x=1時(shí)，為元素本身的關(guān)聯(lián)，無(wú)需討論。

為討論選擇不同閾值λ對(duì)應(yīng)不同模塊數(shù)的區(qū)別，可對(duì)k個(gè)類似向量的模塊相關(guān)度作集合運(yùn)算，繼而獲取函數(shù)的最大適應(yīng)度值即為最優(yōu)模塊劃分結(jié)果，使其最大限度符合PSS模塊化目標(biāo)。最優(yōu)適應(yīng)度計(jì)算如公式(4)所示[14]：

(4)

3 案例分析

在本文中以上海某公司的ETC系列數(shù)控車床為例，對(duì)該機(jī)床的產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行功能需求關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類模塊化分，探討上述PSS模塊化的可行性及實(shí)效性。

ETC數(shù)控機(jī)床中所涉及的功能需求、產(chǎn)品和服務(wù)做如下編碼定義：

功能需求類：執(zhí)行功能F1、支撐功能F2、傳動(dòng)功能F3、進(jìn)給功能F4、控制功能F5、高抗震性F6、高精度保持性F7、高靈敏性F8、熱變形小F9、運(yùn)行壽命長(zhǎng)F10、加工效率高F11、維護(hù)方便F12、維護(hù)方便F13。

產(chǎn)品系統(tǒng)類：1基礎(chǔ)部件P1、2主軸部件P2、3潤(rùn)滑系統(tǒng)P3、4冷卻系統(tǒng)P4、5排屑系統(tǒng)P5、6進(jìn)給系統(tǒng)P6、7防護(hù)系統(tǒng)P7、8自動(dòng)換刀裝置P8、9液壓系統(tǒng)P9、10氣動(dòng)系統(tǒng)P10、11數(shù)控系統(tǒng)P11、12電氣系統(tǒng)P12、13檢測(cè)系統(tǒng)P13、14其他機(jī)床附件P14。

服務(wù)類：15切削部件維護(hù)S1、16編程服務(wù)S2、17傳動(dòng)精度檢測(cè)S3、18定位精度檢測(cè)S4、19導(dǎo)向精度檢測(cè)S5、20支撐精度檢測(cè)S6、21刀具檢測(cè)S7、22運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控S8、23溫升監(jiān)控S9、24編程服務(wù)S10、25環(huán)境濕溫度監(jiān)控S11、26液壓部件維護(hù)S12、27噪聲監(jiān)控S13、28控制部件維護(hù)S14、29進(jìn)給部件維護(hù)S15、30支撐部件維護(hù)S16、31機(jī)床潤(rùn)滑監(jiān)控S17、32定位部件維護(hù)S18、33機(jī)床回收服務(wù)S19。

(1) U/C矩陣及雙向映射矩陣獲取

根據(jù)產(chǎn)品服務(wù)和功能需求的關(guān)聯(lián)強(qiáng)度可列出(m+n)行g(shù)列產(chǎn)品服務(wù)綜合U/C矩陣；運(yùn)用U/C矩陣的性質(zhì)，對(duì)該矩陣進(jìn)行行變換使c盡量位于中心線位置， 并對(duì)矩陣進(jìn)行賦值，即令u=1，c=-1,空行(null)為0，結(jié)果如公式(5)所示。

(5)

根據(jù)公式(2)對(duì)公式(5)進(jìn)行處理計(jì)算，從而獲取PSS雙向映射矩陣，如公式(6)所示。

(6)

式(6)主要是體現(xiàn)產(chǎn)品和服務(wù)之間關(guān)聯(lián)性的強(qiáng)弱。

(2)PSS動(dòng)態(tài)模糊聚類圖

由前面獲得的矩陣DBH為基礎(chǔ)，引入極差變換算法對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，計(jì)算后獲得的矩陣如公式(7)所示。

(7)

為了使數(shù)據(jù)更好的映射產(chǎn)品服務(wù)和功能需求之間的關(guān)系，通過(guò)cophenet函數(shù)計(jì)算產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與服務(wù)模塊距離之間的相關(guān)性，選取相關(guān)性最大值為最優(yōu)。

選取漢明距離法對(duì)矩陣B進(jìn)行模糊化處理，漢明距離[13]描述的是兩個(gè)元素之間的相關(guān)強(qiáng)度值，這里主要是表示產(chǎn)品和服務(wù)之間的關(guān)聯(lián)性。處理后得到PSS模糊相似矩陣，如公式(8)所示。

(8)

矩陣M為對(duì)稱矩陣，此時(shí)產(chǎn)品服務(wù)和功能需求的關(guān)系已由模糊相似矩陣M來(lái)映射，為能夠直觀的描述產(chǎn)品服務(wù)和功能需求之間的關(guān)系，引入動(dòng)態(tài)模糊聚類圖，即利用模糊聚類算法對(duì)矩陣M進(jìn)行處理，獲取PSS動(dòng)態(tài)模糊聚類圖，如圖6所示。

圖6 PSS動(dòng)態(tài)聚類模塊劃分

(3)選取最優(yōu)PSS模塊劃分結(jié)果

根據(jù)模糊相似矩陣M中的值，對(duì)元素進(jìn)行取相關(guān)最大值和最小值(取3位小數(shù))，結(jié)果如表1所示(列出部分)。

表1 元素相關(guān)值計(jì)算

根據(jù)2.5節(jié)中的模塊化數(shù)選取方法，案例中的產(chǎn)品服務(wù)有33個(gè)元素，則模塊數(shù)k應(yīng)滿足：1

表2 模塊劃分及適應(yīng)度值計(jì)算

由表2可知，當(dāng)劃分模塊數(shù)k為6時(shí)達(dá)到最大適應(yīng)度值:0.3814，詳細(xì)模塊劃分如圖7所示。

圖7 詳細(xì)模塊劃分

因?yàn)榛A(chǔ)部件包括床身、立柱、橫梁、底座和工作臺(tái)等，機(jī)床運(yùn)行時(shí)主要是通過(guò)床身等部部件散熱而致使外界環(huán)境變化，同時(shí)外界濕溫度的變化也首先是通過(guò)床身等基礎(chǔ)部件影響機(jī)床，所以1基礎(chǔ)部件和25環(huán)境濕溫度監(jiān)控可劃為模塊1。同理可獲得模塊2，模塊3等6個(gè)模塊。事實(shí)上，雖然六大模塊間的耦合性很小(幾乎忽略)，但某些模塊內(nèi)部的元素與其它模塊的元素之間存在一定的潛在關(guān)系，如模塊2中的主軸部件與模塊3中的機(jī)床回收服務(wù)；模塊1中的環(huán)境濕溫度監(jiān)控和模塊5中的溫升監(jiān)控等。利用圖7所示帶雙向箭頭的虛線來(lái)表示這些潛在的關(guān)聯(lián)。

4 結(jié)論

針對(duì)在PSS設(shè)計(jì)中融合模塊化的問(wèn)題，引入了基于產(chǎn)品功能需求對(duì)映射產(chǎn)品和服務(wù)之間關(guān)聯(lián)關(guān)系的分析。首次將產(chǎn)品服務(wù)和功能需求的關(guān)聯(lián)映射于U/C矩陣，并通過(guò)領(lǐng)域映射矩陣的方法來(lái)分析兩者的潛在聯(lián)系。通過(guò)極差變換算法對(duì)產(chǎn)品服務(wù)和功能需求映射矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理后，獲取產(chǎn)品服務(wù)關(guān)聯(lián)強(qiáng)度值，選取漢明距離算法獲取PSS模糊相似矩陣。最后運(yùn)用動(dòng)態(tài)模糊聚類算法對(duì)PSS模糊相似矩陣進(jìn)行分類樹(shù)建模，當(dāng)最大PSS適應(yīng)度值Z=0.3814時(shí)為最優(yōu)模塊化，此時(shí)模塊數(shù)為6，對(duì)PSS模塊劃分達(dá)到最優(yōu)，并對(duì)部分模塊內(nèi)元素之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行了討論。目前對(duì)于產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)集成模塊化的理論研究還很少，發(fā)展還不成熟，更好地把服務(wù)模塊與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)相結(jié)合，使服務(wù)模塊標(biāo)準(zhǔn)化、個(gè)性化是后續(xù)研究的方向。

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(編輯 李秀敏)

Clustering Modularity for PSS Based on the Functional Requirements

ZHANG Zai-fang,SUN Jian, SHANG Yu-liang

(School of Mechatronic and Automation Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China)

In order to realize the integrated analyze of products and services. And to organic unify the quality, variety and efficiency, the modularization of products-services-system(pss) is needed. In this paper, taken the functional-requirements as the base point to analyze the correlation between the product and the service . U/C matrix is used to describe the link between the products and services. Recognized the potential responding relationship between the products and services by the method of the field-mapping-matrix . To get the fuzzy similar matrix of products and services by the Hamming distance formula. Using the dynamic clustering algorithm to reflect the coupling relationship between products and services on the classification-tree-diagram . And acquiring the optimal integrated modular of the product service system according to the maximum fitness value of the module . Finally, nc machine tool is used as an example to validate this conclusion.

product service system；U/C matrix；field-mapping-matrix；dynamic clustering algorithm

1001-2265(2017)08-0152-05

10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.08.040

2016-12-28；

2017-02-21

上海市科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(16111106402)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51205242,51405281)

張?jiān)诜?1978—)，男，山東臨朐人，上海大學(xué)副教授，工學(xué)博士，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楫a(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)、智能制造與產(chǎn)品生命周期管理，(E-mail)zaifangzhang@shu.edu.cn。

TH124;TG506

A