液压挖掘机配置需求创建过程研究*

谌炎辉，蒙东东

(1.广西科技大学 a.广西汽车零部件与整车技术重点实验室；b.机械工程学院，广西 柳州 545006 ；2.广西玉柴股份有限公司，广西 玉林 537005)

液压挖掘机配置需求创建过程研究*

谌炎辉1a，1b，蒙东东1a，2

(1.广西科技大学 a.广西汽车零部件与整车技术重点实验室；b.机械工程学院，广西 柳州 545006 ；2.广西玉柴股份有限公司，广西 玉林 537005)

针对液压挖掘机市场的高品质、多样化和个性化需求，论文引入了配置设计方法，该方法对企业赢得市场起到促进作用。通过介绍配置需求对指导配置设计的意义，研究了液压挖掘机配置需求创建的相关步骤，并结合实际的液压挖掘机需求实例研究，得到配置需求，为企业把抽象、模糊的客户需求转化成指导实际设计的配置需求提供了理论指导。

液压挖掘机；配置需求；分解需求；转化需求

0 引言

液压挖掘机具有多品种，多功能，高质量及高效率等特点，受到了广大施工作业单位的青睐。因此，液压挖掘机应用广泛，并且促进了液压挖掘机生产制造业日益蓬勃的发展。随着客户对液压挖掘机的多样化需求的增加，企业不得不寻求一种能顺应市场快速多变的方法，而配置设计的出现，解决了液压挖掘机企业当前所面临的问题以及快速变化的市场需求。产品配置设计是根据预定义零部件集合以及它们之间的约束关系，快速形成满足客户个性化需求的产品物料清单的设计过程[1-2]。由于配置设计是基于产品的相似性和重用性原理[3-4]，所以，通过引进该方法企业可以快速配置组合出能满足客户需求的定制化产品。

液压挖掘机配置设计的目标是尽可能地满足客户多变的、个性化的需求。而客户的需求往往是模糊的、不确定的，需要企业去分析和引导[5-7]。本文借鉴质量功能配置思想，把客户对产品需求中各个需求元的注重程度和相应的技术需求进行量化处理，从而得出完善的、能反映客户个性化要求的产品配置需求。质量功能配置(QFD)是一种将客户需求转化为产品配置规范的系统设计方法[8]。通过借助于质量功能配置方法中的主要工具—质量屋，可以建立起客户需求与技术需求的映射关系，从而把市场需求与实际设计连接起来。传统的质量屋主要由客户需求及其重要度、技术需求、客户需求与技术需求之间的关系矩阵、技术需求之间的自相关关系矩阵、市场竞争能力评估、技术需求的目标及技术竞争性评估等六部分组成[9]，它反映的产品开发目标主要是针对全新产品研发过程，若要使它对已有产品的重新配置组合起同样作用，则需要做适当的修改。周康渠[5]提出了对传统质量屋的重构，删除了技术竞争性评估部分，改造、增加了客户需求期望值等部分，让面向客户订单的产品开发，更好地满足客户个性化需求，并充分利用企业现有技术资源对市场做出快速响应。袁长峰[10]针对传统质量屋的对配置设计过程中客户需求进行转化存在的局限性，提出了改进后的质量屋，目的是为了达到充分发挥客户在配置设计过程中的主导作用。因此，要想成功完成产品配置设计任务，首先对客户需求信息进行获取和分析处理、正确理解客户需求、充分表达需求语义、准确转化客户需求等相关前提工作。论文以此作为研究索引，最终把客户对液压挖掘机模糊的需求信息表达转化成对产品技术需求的信息。

1 液压挖掘机配置需求创建步骤

创建液压挖掘机的配置需求，就是要根据客户对需求的描述，用设计的语言，把客户需求编译成为设计文档。客户需求是产品配置设计的最初来源，企业能够把客户对液压挖掘机的配置需求信息进行收集和处理，是成功实现配置设计任务的基础。因此，正确处理客户需求，是个性化液压挖掘机配置设计的重要环节。

创建产品配置需求是进入产品配置设计的前提，弄清楚客户、市场需要什么，企业才会更好地发展。图1表示的是配置需求的创建过程，它包括获取客户需求信息、分解客户需求信息和转化客户需求信息三部分。

1.1 获取客户需求

获取客户需求是定制配置需求的基础，获取客户需求信息的基本步骤如下：

(1)选择准确、有效且经济的获取客户需求的方法。传统的获取方法基本是通过市场调查技术完成的，需要花费大量的人力物力，因此，结合企业的自身特点和现代信息化技术，通过Internet网络以及其他易于获取信息的方法作为顾客需求信息获取的主要手段，便可大大降低顾客需求信息的获取成本，而且使企业动态跟踪顾客需求的变化成为可能，同时可以准确、及时地更新产品结构以满足市场需求。

(2)确定配置产品的客户范围。配置设计技术既能满足大批量定制的市场需求，也能满足单个人的个性化需求，所以在获取客户需求信息时，兼顾每一种客户和潜在客户的需求信息，做到有的放矢。

(3)客户需求信息的整理和分析。客户对产品的需求描述，一般是具有模糊性的，很多情况下都是不完整的、模糊抽象的或不专业的，有的甚至会相互矛盾的。企业获取到这些需求信息之后，要对其进行加工处理，把客户的需求信息进行科学地分析、合并和归类，然后提炼出能代表这些需求信息的具体顾客要求，并采用树结构来描述，使得顾客的需求体系清晰化和明确化。

1.2 分解客户需求

需求分解是设计者对获取到的客户需求信息进行合理地理解、消化，使之成为明确的、具体的产品配置需求的一个重要途径。设计者此时不仅要正确运用自己过硬的专业知识去处理问题，还要站在需求者的角度去领悟客户的理想产品，从而达到双赢。

需求分解过程中不得不考虑的两个重要问题：一是怎样控制需求分解的粒度大小；二是需求分解如何进行。

对于第一个问题，本文引用需求元来对最终分解的需求进行描述，它表示为一种能够明确地表达客户需求、且不可再分割的、最小的信息单元[10]。客户的需求被分解得越细，需求元越多，需求元粒度就越小。但是需求分解并非是划分粒度越小越好，它应该保持客户需求的真实性、语义完整性和独立功能描述性，这样设计人员才能更好地综合理解客户需求和技术需求的相互映射转化，配置出理想产品。

图1 配置需求的创建过程

对于第二个问题，我们可以通过制定一些需求分解原则来指导实际的分解操作。鉴于需求分解粒度的约束条件要求需求元的真实性和完整性，因此，得到需求分解的第一个原则为:需求语义分割原则；需求分解要求需求元能够反应独立功能，所以第二个原则为：语义转化原则；要把客户定制的产品制造出来，除了处理客户提出的要求，还应考虑一些客户没有提到，但是又可能对产品的使用者造成影响的客观条件，设计者可以从全面质量管理理论中的“人机料法环”5个影响产品质量的主要因素考虑，推测其中还会有哪些因素是企业能为客户提供的需求。综合以上三个原则，在实际的分解操作中也许会得到有相似的需求元，因此我们还必须增加一个原则：相同需求元合并原则。

由以上的分析知道，通过对需求元粒度进行控制，再结合4个分解原则，能够把最初获得的不完整的、模糊抽象的或不专业的客户需求分解成明确的、具体的产品配置需求信息。

1.3 转化客户需求

获取和分解客户需求的目的是为了转化客户需求，从而得到产品的具体技术、功能要求，以指导整个配置设计的过程。这样通过客户的直接参与和设计者的专业技术，对分解得到的需求元进行映射和转化，最终完善配置需求，配置出客户的理想产品，真正达到顾客的满意度。

由于本文使用质量屋的目的是为了使设计者把分解得到的客户需求元充分转化，并最大程度地发挥客户参与产品的配置设计，从而对设计者收集、分解得到的需求元进行编辑和决策，最终得到配置需求指导配置设计实例的求解。所以相应地简化传统的质量屋，结合转化需求所要考虑的因素，构造本文使用的简单质量屋结构如图2所示。

图2 质量屋结构

2 液压挖掘机配置需求创建实例

现在按照一客户提出的购车要求进行配置需求创建，如需求为：价格在10万左右、能用于农场挖肥料坑和果树坑的液压挖掘机。对于这给出的需求，我们可以从字面的语义进行分解：价格在10万左右；用于农场；可以挖肥料坑；可以挖果树坑。这种购车描述是不可能直接用于指导实际装配的，必须通过进一步对语义转化，使之成为设计语言。由配置设计创建方法的研究知道，应该结合1.2中给出的4个分解原则，给出完整的客户需求分解结果，如表1所示。

表1 液压挖掘机的客户需求分解结果

把表1中分解得到的需求元，进行重要度描述，按照1～3比率标度来确定，如表2所示。再把得到的需求元利用HOQ工具对其进行转化，转化结果如表3所示。

经过以上对客户需求元的转化形成的技术需求，在设计者对其进行适当增减之后得到配置需求，即可进入指导下一步的配置设计。表3中所给出的技术需求中，铲斗斗容和整机重量是选择液压挖掘机的关键参数，发动机功率和最大挖掘力、牵引力决定液压挖掘机的工作环境。而液压挖掘机的外形尺寸一旦选定了整机重量，就会有相对应的尺寸限制，所以外形尺寸不作为技术需求来进行液压挖掘机的配置设计。另外客户提出的参考价格虽然不是技术需求，但是作为一切以客户为中心的配置设计方法来说，把它作为一个选配因素来考虑。所以，结合需求元的重要度评定和需求元与技术要求的相关性整理得出液压挖掘机的配置需求要求有：铲斗容量(m3)、整机重量(t)、参考价格(万)、发动机功率(kW)、铲斗最大挖掘力(kN)、牵引力(kN)。

表2 需求元的重要度评定

表3 液压挖掘机的HOQ

结合表2和表3进行计算，并对应地分配参考价格的权重，最终得出液压挖掘机配置需求的权重分配如表4所示，从而更好地做到有针对性地、最大化程度满足客户对液压挖掘机的要求。

综合以上步骤，最终把客户模糊的需求信息，量化得到能够指导完成客户多样化要求的液压挖掘机的配置需求。

表4 配置需求权重分配

3 结论

论文研究了对客户抽象、模糊的产品需求进行分析、分解，并借鉴简单质量屋将其转化成技术需求，分析整理得到相应的配置需求后，计算出对应的权重，以此充分考虑客户对不同技术要求属性的重视程度，最终形成可以指导多样化要求的液压挖掘机的配置需求这一个详细的过程，并以实际的客户需求实例创建配置需求，验证了本文研究结果对企业实际设计操作的指导意义。

[1] 任彬，张树有，伊国栋.基于模糊多属性决策的复杂产品配置方法[J].机械工程学报，2010,46(19)：108-116.

[2] 杨沁，武珂，唐伟，等. 基于本体映射的需求相似度产品配置研究[J]. 组合机床与自动化加工技术，2013(3)：130-133.

[3] 徐开元，徐武彬.面向大批量定制的产品配置设计技术研究[J]. 组合机床与自动化加工技术，2010(9)：108-111.

[4] 刘芳, 江屏, 张瑞红，等. 基于自底向上法的功能相似产品平台设计[J]. 计算机集成制造系统, 2005,11(7): 947-952.

[5] 罗妤，郭钢.面向客户需求基于灰色粗糙模型的产品配置研究[J].中国机械工程，2012,23(11)：1302-1307.

[6] 杨沁，詹伟. 面向产品族的客户需求最佳聚类确定方法 [J]. 工程设计学报，2013,20(2)：97-101.

[7] 杨沁，武珂，唐伟，等. 基于本体的个性化产品客户需求参数化建模[J]. 制造业自动化，2012(7)：27-31.

[8] 赵有，何桢，马彦辉. 粗糙集和信息熵在QFD中顾客需求重要度确定方法研究[J].组合机床与自动化加工技术，2007(8)：100-103.

[9] 周康渠，廖林清，韩晓刚，等.改进的质量功能配置在订单驱动产品开发中的应用[J].中国机械工程，2005,16(7)：603-607.

[10] 袁长峰.产品需求分析与配置设计研究[D].大连：大连理工大学，2005.

(编辑 赵蓉)

Research on Creating the Process of Configuration Demands for Hydraulic Excavator

CHEN Yan-hui1a, 1b,MENG Dong-dong1a, 2

(1a. Guangxi Key Laboratory of Auto parts and Vehicle ; b.College of Mechanical Engineering ,Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou Guangxi 545006 China;2.Guangxi Yuchai Machinery Co.Ltd.,Yulin Guangxi 537005,China)

Aimed at the high quality ,diversification and personalized demands in hydraulic excavator market, this paper introduces the configuration design method, which can promote the enterprise winning the market. Through introducing the configuration demands’ guiding significance for configuration design, creating steps of configuration demands for hydraulic excavator is studied. After combining with the research on actual demand case for hydraulic excavator, the configuration demands is gotten. Which provides the theoretical guidance for the enterprise transforming abstract and fuzzy customer demands into the configuration needs guided the practical design.

hydraulic excavator; configuration demands; decomposing demands; transforming demands

1001-2265(2014)04-0124-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2014.04.034

2013-07-08;

2013-08-29

广西科技开发计划资助项目 (桂科攻1348014-2);国家十二五科技支撑计划(2012BAF12B18);广西科学基金项目(2011GXNSFF018004); 广西汽车零部件与整车技术重点实验室资助项目(13-051-38)；广西高校科研项目(201204LX660)

谌炎辉(1973—)，男，湖南安化人，广西科技大学副教授，研究方向为模块化设计,(E-mail) gxut_jx@163.com。

TH166;TG65

A