第8期 2017年8月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)08015205
D0I:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2017.08. 040
No.8 Aug.2017
基于功能需求的产品服务系统模块化聚类研究
张在房，孙建，尚钰量
（上海大学机电工程与自动化学院，上海200072）
摘要：为了实现产品和服务的集成化分析，达到质量、品种和效益的有机统一，需对产品服务系统进行模块划分。以功能需求为基点，分析产品和服务之间存在的相关性。首先利用U/C矩阵来刻画产品和服务之间的关联，通过领域映射矩阵的方法对其潜在响应联系进行辨识。由汉明距离公式获取产品服务耦合的模糊相似矩阵。进而运用动态聚类算法将产品和服务的耦合关系反映于分类树图，并以模块内最大适应度值来获取产品服务系统最优集成模块。最后以数控机床为例对上述结论进行验证
关键词：产品服务系统；U/C矩阵；领域映射矩阵；动态聚类算法
中图分类号：TH124；TG506
文献标识码：A
Clustering Modularity for PSSBased on theFunctionalRequirements
ZHANG Zai-fang,SUN Jian, SHANG Yu-liang
(School of Mechatronic and Automation Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China)
Abstract : In order to realize the integrated analyze of products and services. And to organic unify the quali-ty, 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 asae 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 thc maximum fitness value of the module . Finally, nc machine tool is used as an example to validate this con-clusion
Key words: product service system; U/C matrix; field-mapping-matrix;dynamic clustering algorithm
0引言
产品服务系统（ProductServiceSystem，PSS），作为制造业发展的主流方向，其目标是提供一个产品和服务的集成体，共同实现客户需求)。PSS设计之前，有必要确定其结构类型，故需要研究产品和服务之间的关联关系。张在房等指出PSS方案具有高度复杂性，产品与服务的关系辨识困难。根据个性化的物理结构和服务模型进行模块配置能够使产品和服务更好的满足顾客需求[3]。通过PSS模块化可以实现PSS模块多样化组合从而减少内部模块数，降低关系维度，从而有利于降低生产成本和环境影响。
模块化设计方法在对产品的构成模式分析、机构优化和系统的众多方面有其独特的效能。Piran和 Lacerda等[4]分析了产品工程效率和生产过程之间的
因果影响从而对产品进行了模块化，并证明了产品模块化能够显著的提高效率和生产率。季玉鹏等利用权重复杂网络对产品系统进行了模块化分[3]。李浩等对复杂集成服务型机械产品模块化结构建模进行了描述6]。而研究PSS模块化必须要讨论产品和服务之间的关联关系，该关系可通过产品功能需求与PSS之间的关系U/C矩阵和逆向领域映射矩阵进行描述。进而利用模糊聚类分析法（fuzzyclusteringalgorithm， FCM)对该关系进行模块化分。Wu和Liu等指出聚类的目标是以某种方式构造分组，以便组内对象间最大程度相似,不同组中的对象间最大程度相异[]。Botia 和Isaza等提出模糊聚类是将模糊集的概念应用到传统聚类分析中，让数据集的对象在分组中的隶属用隶属函数来确定"。这些虽然为产品和服务的组合(PSS)进行模块化奠定了理论和方法基础，但都是分
收稿日期：2016-12-28；修回日期：2017-02-21
*基金项目：上海市科技创新行动计划重点项目（16111106402）；国家自然科学基金项目（51205242,51405281）
作者简分粥数握978一），男，山东临胸人，上海大学副教授，工学博士，博士生导师，研究方向为产品服务系统智能设计、智能制造与产品生命
周智鐘，（Email）zaifiangzhang@shu.edu.cn。