基于概念格的关联需求表示模型

张相斌 蒋晓路

[摘 要] 顾客的需求通常不是单一的产品或服务，而是一系列关联需求的集合。但是，顾客往往无法明确地意识到这些关联的需求。帮助顾客识别出这些关联需求，一方面增加顾客价值，另一方面可以提升企业竞争力。本文借助概念格相关理论对顾客的这种关联需求构建模型进行表示，通过与顾客的信息交互，引导并帮助顾客明确自身的实际需求，最后结合实例验证了这种方法的可行性。

[关键词] 服务集成； 关联需求； 表示模型； 概念格

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 01. 050

[中图分类号] F224 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）01- 0095- 03

0 引 言

顾客购买某一产品或服务不仅仅是为了消费产品或服务本身，而是为了使其自身获得价值。通常情况下，单个产品/服务需要与其他关联产品/服务配套使用才能使顾客获得价值。因此，顾客需要的是一种产品/服务关联需求，而不是单一的需求。然而，顾客往往不能清楚地、完整地表达这样的关联需求。帮助顾客识别关联需求，对实现顾客价值最大化具有重要意义。

目前，缪淮扣 等指出结构化方法能增加软件规格说明的可读性，但软件系统对功能的变化十分敏感。[1]张莉 等发现面向对象方法运用人类日常的逻辑思维，但在描述问题域方面不足。[2]Anne Dardenne 等指出面向目标的方法运用起来比较直观，但目标的演化难于处理。[3]Matthias Jarke 等指出情景实例方法用户易于领会，但在大规模项目中的应用有风险。[4]李景洲 等认为形式化方法虽可使需求规格说明更精确，但大都假定已明确用户需求。[5] Ariel Fuxman 等提出的方法比面向目标的方法更全面。[6]陈小红 等提出问题框架法，相对较少考虑建模。[7]陆汝钤、金芝 等提出了基于领域建模的预需求分析，提高了软件需求过程的用户友好性和自动化程度。[8]

综上所述，这些建模方法都是针对软件需求工程领域单一系统的需求建模研究，对于顾客的关联需求研究还很少。研究发现关联需求之间存在某种共性，而每个需求又有其特性。这种现象可以用“对象—属性”的形式来表示。概念格是一种表示属性关联的概念层次结构图，描述了对象与属性之间的二元关系，非常适用于表示需求之间的关联。

本文运用概念格对服务关联需求进行表示，并结合实例来证明该方法的有效性。这为后续的关联需求挖掘提供了基础。

1 服务关联需求表示模型

1.1 需求关联特性

随着企业竞争的日益加剧，集成化的服务越来越受到企业的重视。但是，顾客的关联需求之间除了相互促进，还有相互竞争的关系。顾客需求的关联特性可以分为以下两种：

1.1.1 竞争性

顾客的关联需求之间可以是非此即彼的关系，即竞争性。例如，对于鼠标的需求，可以是有线鼠标，或者是无线鼠标。

1.1.2 协同性

协同性还可分为独立协同性和依赖协同性。独立协同性的关系如购买西装与衬衫，单件购买固然可以，但是搭配购买更能提升单件产品的价值。依赖协同性的关系如硬件与软件的关系，软件需依托硬件才能发挥作用，硬件结合软件才能实现价值。 1.2 关联需求模型

用D表示顾客需求集合，用N表示顾客需求属性集合，关联需求模型用如下三元组表示：M： = {S，R，U} （1）

式中，S表示一对需求集；R表示这对需求集之间的关系；U表示这对需求集能带给顾客的效用。

（1） S = （Ci，Cj），Ci、Cj是基于概念格的关联需求模型中的两个概念。

（2） R = {r1，r2}，r1表示竞争性的关系，r2表示协同性的关系。

（3） U的取值不仅与R有关，还跟S有关。

1.3 效用函数的建立

用us表示需求集S对效用的影响，用ur表示关联关系R对效用的影响。

U = us · ur （2）

1.3.1 uS的确定

用d表示单一需求，m表示某一属性，用w表示属性m的权重，用v（d，m）表示需求d是否具有属性m。当v（d，m） = 1时表示需求d具有属性m，当v（d，m） = 0时表示需求d不具有属性m。

令f（C） = {m∈N∣？坌d∈D，v（d，m） = 1} （3）

Us = ∑w（f（Ci）∪f（Cj）） （4）

1.3.2 ur的确定

若Ci与Cj是竞争性关系r1，则ur取值为0，表示这对需求集不会成为顾客的选择。

若Ci与Cj是协同性关系r2，则ur取值为1.1，协同性关联需求可产生“1 + 1 > 2”的效果。

U = ur · ∑wq （5）

2 服务关联需求建模

2.1 初始模型的建立

假设初始需求是d1，d2，…，dn，根据顾客的购买动机，得到初始属性为m1，m2，…，mt。需求和属性的关系构成的n × t阶初始形式背景矩阵：

（6）

其中，x = v（d，m）。

然后借鉴专家经验、思维发散，以及关联特性，从属性m1进一步得到属性m1a，m1b，…，m1p，通过新的属性或新的属性集合得到新需求dsa，dsb，…，dsk。将新属性与新需求加入原始关联需求概念格中。

令g（C）={d∈D∣？坌m∈N，v（d，m） = 1} （7）

（1） 若g（m1a）∩g（m） = ？准，？坌m∈M，那么新增节点Csa = （g（m1a），m1a）。

（2） 若存在C = （g（m），f（g（m））），其中m∈M，使得g（m1a） ？哿g（m），且C的子概念节点与概念（g（m1a），m1a）的外延交集不等于g（m1a），那么新增概念C的子概念节点，得Csb = （g（m1a），f（g（m））∪m1a）。

（3） 若存在C = （g（m），f（g（m））），其中m∈N，使得g（m1a） = g（m），那么更新概念C，得C* = （g（m），f（g（m））∪m1a）。

将属性m1a插入后，再以同样的方法插入属性m1b，m1c，…，m1p。

重复上述步骤，继续从属性m2进一步得到属性m2a，m2b，…，m2q，通过新的属性或新的属性集合得到新需求dua，dub，…，duk。将新属性与新需求继续加入已有的关联需求概念格中。通过逐一将新属性加入已有概念格逐步完善概念格，最终将得到一个复杂的概念格。

2.2 属性权重的度量

假设属性集合为{m1，m2，…，mn}，用aij表示两个属性权重的比值，即aij = wi/wj。

采用Saaty的建议，用1～9及其倒数作为标度来确定aij的值，1～9比例标度的含义见表1。

2、4、6、8表示两个相邻判断的中间值。

可得到如下矩阵：

A = a11 a12 … a1na21 a22 … a2nan1 an2 … ann （8）

运用最小二乘法进行求解，即

解得w = （w1，w2，…，wn）。

若f（C0） = ？准，则不考虑C0与其他概念节点的关联效用；若g（Cz）= ？准，则不考虑Cz与其他概念节点的关联效用；若g（Ci） = g（CX1）∪g（CX2） ∪…∪g（CXj），则不考虑Ci与其他概念节点的关联效用。

3 算 例

假设需求集D = {投影仪，激光笔，U盘，投影幕布，音响，吊架，推车，电池}，属性集N = {播放图像，可发光，存储信息，显示图像，播放音频，固定设备，供电，可移动}。为便于表示，分别用如下字母对应表示需求集和属性集。

D = {d1， d2， …， d8}，N = {m1， m2，…， m8}

得到形式背景矩阵和概念格如下：

要为某顾客提供服务，首先需要该顾客对属性重要性进行判断比较，得到如下判断矩阵：

计算各属性权重值：min z = ■■（aij - wi）2 s.t.■wi = 1，wi ≥ 0

可计算得：

w = {0.235 807，0.362 433，0.037 947，0.098 012，0.067 981，0.111 095，0.038 71，0.048 015}。

由于f（C0） = ？准且f（C10） = ？准，同时g（C1） = g（C3）∪g（C4）∪g（C5）∪g（C6）∪g（C7），所以，不考虑C0、C1、C10与其他概念节点的关联效用。根据效用公式U = ur · ∑wq，可得到关联效用矩阵：

4 结 论

服务关联需求的研究旨在为顾客提供服务集成方案，对提高顾客满意度有重要意义。本文选用概念格相关理论对服务关联需求进行建模、表示。通过对关联需求的关联特性进行分析，进一步构建关联需求的效用函数。最后以简单但完备的算例验证了方法的可行性。

主要参考文献

[1] 缪淮扣，高晓雷，李刚. 结构化方法、面向对象方法和形式方法的比较与结合[J]. 计算机工程与科学，1999，21（4）：27-31.

[2] 张莉，裘国永. 结构化方法与面向对象方法的比较分析[J]. 陕西师范大学学报：自然科学版，2001，29（2）：29-32.

[3] Anne Dardenne， Axel van Lamsweerde， Stephen Fickas. Goal-Directed Requirements Acquisition [J]. Science of Computer Programming， 1993， 20（1/2）：3-50.

[4] Matthias Jarke， X Tung Bui， John M Carroll. Scenario Management： An Interdisciplinary Approach [J]. Requirements Engineering Journal， 1998， 3（3/4）：155-173.

[5] 李景洲，董继润，李保栋. 论结构化方法与形式化方法的结合[J]. 计算机科学，1995，22（1）：47-50.

[6] Ariel Fuxman， Lin Liu， John Mylopoulos， et al. Specifying and Analyzing Early Requirements in Tropos [J]. Journal of Requirements Engineering，2004，9（2）：132-150.

[7] 陈小红，尹斌，金芝. 基于问题框架的需求建模：一种本体制导的方法[J]. 软件学报，2011，22（2）：177-194.

[8] 陆汝钤，金芝，万荣林，夏幼明. 基于领域知识的需求信息获取[J]. 软件学报，1996，7（3）：137-144.