家电产品个性化定制实例检索方法的研究*

陈 沛，徐 雷,刘 坤

(四川大学 制造科学与工程学院，成都 610065)

家电产品个性化定制实例检索方法的研究*

陈 沛，徐 雷,刘 坤

(四川大学 制造科学与工程学院，成都 610065)

为了实现个性化定制的快速性与高效性，提出了一种基于实例检索的个性化定制方法。给出了实例属性值相似度的计算模型，并结合客户赋予产品各类属性权值，计算出实例相似度。以家电产品定制为研究对象，构建了基于实例检索的家电产品个性化定制服务流程。最后以冰箱为实例进行了实例检索验证。结果表明，所提出的基于实例检索的定制方法更能提高个性化定制的快速性与高效性。

实例检索；个性化定制；相似度；权重

0 引言

家电产品广泛用于人们的生活中，而随着个性化定制产品的兴起，客户对家电产品的个性需求越来越多。对于传统的个性定制，产品方案设计是复杂而繁琐的过程，从而导致产品开发周期过长。而借鉴以往的设计方案，对于快速、高效地实现个性化定制具有重要意义。实例检索技术正是基于这种设计思想，通过检索实例库，利用已有相似实例和经验来解决相似性问题[1]。该方法不需要完整的知识领域模型，只需在实例基础上稍加修改就可作为新的设计方案，因此这种设计方法高效，适用于个性化定制中的快速方案设计。目前最常用的检索方法有模板法、最近邻法、归纳法和知识指引法[2-3]。袁伟等人在卧式加工中心模块化系统基础上，介绍了加工中心实例库的建立方法与机床方案设计的具体过程[4]。骆敏舟等采用粗集理论判断实例特征属性的重要性，通过相似度量法完成汽车系统最相近实例检索，度量结果客观反映出实例和待解问题的相似度[5]。尚欣等给出了基于模块特征属性的实例相似度计算方法，通过相似度进行匹配找出合适的模块实例[6]。本文提出一种家电产品个性化定制的实例检索方法，该方法结合区间相似度计算方法与最邻近法，并将检索出的实例应用到新的方案设计中，以达到缩短了产品的生命周期，提高个性化定制效率的目的。

1 家电产品实例表示

实例表示是知识表达方式的一种，同时也是CBR实现的第一步，输入的实例首先要以系统可以识别的方式加以描述，然后才能进行检索。本文以冰箱实例作为研究对象，冰箱实例主要由箱体和制冷信息两大部分组成。

通过对冰箱个性化定制的实际调查情况，消费者需求与产品提供解决方案如表1所示。而解决方案的确定对冰箱特征的选择具有指导性作用。根据冰箱箱体的实际情况，可以将箱体特征表示为尺寸特征和结构特征。其中尺寸特征表现为箱体三维，即高度、宽度与深度。结构特征分为两类：①外形特征，主要分为单门冰箱、双门冰箱和三门冰箱；②放置特征，主要包括立式冰箱、卧式冰箱和台式(车载)冰箱。制冷系统主要主要有压缩机、蒸发器和冷凝器三部分组成。通过对冰箱特征的分类，用户在后续的检索中通过对上述特征进行检索，从而提高检索精度。每项特征的参数都可以从实例属性中方便获得，例如冰箱外形、制冷方式、压缩机工作原理等，并用表2存放。

表1 调查表

表2 特征表

2 实例检索分析与技术方法

实例检索是基于实例推理(Case-Based Reasoning,CBR)的中心环节[2]，CBR建立的基础是“相似问题具有相似解”，实例相似度是通过实例属性相似度的加权和来决定的，因此实例属性相似度和属性权重的确定是实例相似度计算的核心内容。

2.1 相似度的计算方法

在家电产品定制过程中，客户的需求描述并不全是确定值，往往存在不确定性和不精确性。结合家电产品的实际情况，相似度计算具体可以分为区间相似度、确定值相似度、模糊概念相似度、确定型符号相似度。针对相似度计算问题，国内外学者做了大量研究。文献[7]给出了确定值之间的相似度计算模型、确定值与模糊值之间的相似度计算模型，模糊值与模糊值之间的相似度计算模型。其中模糊值之间的相似度计算过程相对复杂，且计算结果并不完全满足相似度性质[2]。文献[8]提出了一种加权的本体概念语义相似度计算方法。文献[9]在概念层次树中，用概念间最短距离来度量它们之间的相似度。文献[2]给出了最近邻实例区间值相似度计算方法，该方法计算简便，且较能真实反映实例特征相似度。本文实例检索方法主要采取文献[7]中给出的计算模型，其中区间值之间的相似度计算采用文献[2]中的最近邻实例相似度计算方法，具体如下：

(1)

式中,r取1和2分别为海明距离和欧式距离。实例中的某些确定性符号属性按照公式计算已经不适合实例检索的过程，针对确定性符号属性，当实例中相应属性与定制产品属性完全匹配时，赋值为1，否则为0。从而将其转化为确定值之间的相似度计算。

2.2 属性权重的确定

在家电产品定制过程中，不同用户对产品各个属性需求不同。目前关于权重确定的方法有很多种，总的来说主要是主观赋权法和客观赋权法两种[4]，确定权重的方法各有优缺点，结合本文研究的家电产品个性化定制的检索方式，本文的权重确定主要采取主观赋权法，即客户根据自己的需求，对产品各个属性赋予权重，表示为：W={w1,w2,w3…,wi}。

3 面向家电产品个性定制总体检索方案

家电产品个性化定制实例检索的方法是要实现产品设计方案的快速提取，以及设计需求的快速响应，从而更加快速、敏捷地满足客户的个性化需求。由于家电产品种类繁多，针对不同的家电产品，首先建立实例模型库，客户可以通过模型库检索自己所需家电产品模型。本文研究的家电产品个性化定制实例检索方法过程如图1所示。客户首先利用公共类型模型库，检索出最优需求产品模型，然后在实例模型基础上提出自己的个性化需求，调用个性化实例模型库，匹配自己所需个性化实例模型，如果匹配结果满意，直接展示三维模型，然后根据自己所需实际尺寸输入参数。如果匹配不满意，客户在线与设计人员交互设计，提出自己的个性化需求，在线设计人员根据客户需求，在原来匹配出的个性化实例产品基础上进行修改，得到最终满足客户需求的实例产品。同时新的实例产品又存储在实例库中，作为以后设计的实例指导。企业根据客户订单数据，完成产品生产制造与配送。

图1 基于实例检索的个性化定制流程

4 冰箱实例定制

以冰箱的定制为例，将相似度计算方法和权重的赋值应用到定制的过程中。表3为冰箱实例库中的内容，其中主要存在确定值属性、区间值属性以及确定性符号，因此相似度计算涉及到精确值之间，精确值和区间值之间，区间值之间以及确定值之间四类相似度计算。将本文中提出的相似度计算方法应用到实例方案中，其中门式、制冷方式、压缩机为确定性符号的值，将其转化了数值1或0带入计算。

续表

基于以上计算方法，通过计算得到以下相似度矩阵：

(2)

根据举例中的数据以及各属性的权值，通过加权求和求得需求实例与实例库中各实例的相似度为:

sin(a,b)={0.8016,0.8523,0.5932,0.7058,0.6186,0.8430}

(3)

根据计算结果可以看出实例2的相似度最高，将该实例作为目标实例的近似实例，并将客户的个性需求融入到新的设计方案，从而达到快速方案设计的目的。

5 结论

产品的个性化定制是当前社会发展的大趋势，对于不同客户提出的个性设计需求，每完成一个设计方案都需要大量的复杂工作。为了提高个性定制的高效性，引入基于实例检索的个性化定制思想，在实例库中建立了大量产品实例为设计人员提供参考，并通过每次设计任务不断完善、填充实例库，使得新方案设计得到有效参考，大大缩短了产品定制的方案设计周期。该方法简单、实用、效率高，能有效提高个性化定制的效率。

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(编辑 李秀敏)

Research of Electrical Appliences Product Customization Case Retrieval Method

CHEN Pei，XU Lei，LIU Kun

(School of Manufacturing Science&Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China)

In order to realize the personalized customization of rapidity and efficiency,this paper proposes a method of customization based on case retrieval.Gives the instance attributes similarity caculation model,combined with all kinds of attribute weights which given by coutomer,to caculate the instance similarity.Regard cutomization of electrical appliences as the research object,build the service process of electrical applience personalized customization based on case retrieval.Finaly by an example of the refrigerater for case retrieval verification.The results show that the method of customization based on case retrieval can be more improve the rapidity and efficiency of personalized customization.

case retrieval;personalized customization;similarity;weight

1001-2265(2017)02-0101-03

10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.02.025

2016-05-13；

2016-06-15

四川省科技支撑计划(2015GZ0025)

陈沛(1990—)，男，土家族，湖北恩施人，四川大学硕士研究生，研究方向为机械制造及其自动化，(E-mail)731329737@qq.com。

TH162;TG506

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