基于理想點-矢量投影法的創新需求權重確定方法

孔造杰， 李 斌

(1.吉林大學 珠海學院，廣東 珠海 519041； 2.河北工業大學 經濟管理學院，天津 300401)

0 引言

社會經濟的快速發展促進了公眾消費觀念的轉變，消費者對產品個性化的需求日益明顯，以往的賣方主導市場也逐漸轉變成買方主導市場，這讓企業不得不加快產品的研發速度以應對復雜多變的市場環境。大量研究發現創新需求在企業的產品開發過程中變得愈加的重要[1～3]。創新需求在企業產品設計和改進過程中發揮著舉足輕重的作用，它直接作用于產品概念設計的模糊前端，并間接地影響后續的產品制造和產品銷售等過程，此外它還對產品研發過程中的資源配置決策具有重要的影響作用。由于企業資源的有限性，往往要求企業的決策者在眾多的創新需求中做出適當的取舍以發揮資源最大的價值，企業對創新需求的甄選成為產品研發過程最為關鍵的一環，而其中創新需求權重成為需求取舍的重要參考標準。需求權重的研究已成學術界所關注的焦點，學者們致力于尋找一種客觀、科學合理有效和精確的權重計算方法[4,5]。通過眾多學者的不懈努力使得創新需求權重計算的方法從早期的AHP、德爾菲法等方法來計算創新需求權重，到現在的諸如粗糙集理論、模糊集、權重概率系數、多粒度語義、QFD、DEMATAL法、熵等理論和方法[6～12]。然而，遺憾的是現有的權重計算方法在計算創新需求權重的過程中往往只考慮顧客和決策者一方或兩方對需求權重的影響，鮮有方法將三方同時納入需求權重計算過程，這造成所得的需求權重值的精確度不夠，所以有必要對受多個方面同時影響的需求權重計算方法進行深入研究。

創新需求是產品創新的核心內容之一，創新需求往往受到多個因素的作用并最終影響產品創新過程。縱觀工業產品的發展歷史，不難發現，受社會經濟與科技的發展以及環境生態等方面的制約，使得在新產品的設計過程中所考慮的因素越來越多，隨著考慮的因素的增加使新產品能夠更加符合社會需要。其中汽車就是一個很好的例子，從第一輛汽車誕生至今已有100多年歷史，經過長期的不斷發展和創新，不同規格的汽車相繼問世。在汽車誕生初期，來自消費者的出行需求是汽車研發的主要驅動力，對于企業而言，這時汽車市場處于賣方市場，此時企業的生產力成為了企業的經濟效益的關鍵性因素。在這一時期造就了一個著名的汽車企業-福特汽車公司，福特公司以T型汽車迅速占領市場，在短期內獲得了巨大的成功。然而，由于福特忽視了消費者需求的變化以及沒能及時對其制造技術的升級和更新換代，使得其被通用汽車公司和克萊斯勒汽車公司所超越，后期由于生產過程中產生的污染問題被政府勒令整改，最終福特失去了行業領頭羊的位置，而他的競爭對手通用汽車公司憑借著先進的制造技術、高瞻遠矚的戰略、較強的環保意識實現了對福特公司的超越。通過這一案例不難發現，產品創的新設計始終是朝著一個逐漸成熟和全面的方向發展，產品創新設計過程考慮的影響因素越多，則其適應市場的能力越強，因此十分有必要在產品創新設計過程中綜合考慮多方面的影響。文獻[13]研究發現顧客和技術是產品創新的兩個關鍵因素。文獻[14]通過實證的方式得出高層管理人員對產品創新發揮著重要的影響作用。此外，根據創新需求與產品創新兩者之間的關系可知創新需求權重同樣也受到顧客、技術人員與決策者的影響。當決策者面臨多個創新需求并要從中做出相應的取舍時，應該綜合考慮三者對創新需求權重的影響再做決定，將這三者的影響納入到創新需求權重的計算過程，這樣才能得到一個更加精確的權重值。鑒于此，在分析已有研究的基礎上，本文提出一種基于理想點-矢量投影法的創新需求權重確定方法。

1 需求權重相關影響參數的計算

1.1 需求類別因子確定

KANO模型由東京理工大學教授狩野紀昭最早提出。該模型主要被用來區分用戶需求對于用戶滿意度的影響,其對于提升產品質量有著重要作用[15]。根據不同類型的需求與顧客滿意度之間的關系，KANO模型將需求分為基本需求、期望需求、魅力需求、無差異需求與逆向需求這五個類別。每種需求對顧客滿意度的影響各不相同，所以對產品需求進行準確分類對產品的研發顯得尤為重要。

根據KANO模型對需求的分類標準對原始創新需求集進行分類，依次使用KANO調查表、KANO評價表和KANO結果表對原始創新需求集進行處理。

表1 KANO調查表

表2 KANO評價表

其中，“M”表示基本需求，“O”表示期望需求，“A”表示魅力需求，“I”表示無差異需求，“R”表示反向需求，“Q”代表有問題的回答。

表3 KANO分類表

最終求得的創新需求類別由表3得出，綜合考慮各類創新需求對顧客滿意度的影響作用，依次對每類需求進行賦值處理得到各類創新需求的類別因子ai。

1.2 需求技術成熟度的計算

QFD(Quality Function Development)是一種對創新需求進行多層次演繹分析的方法，創新需求依次被轉化為產品設計要求、零部件要求、工藝要求與生產要求[16]。QFD由赤尾洋二教授于20世紀70年代初所提出，QFD理論體現出了以創新需求為產品開發依據的指導思想和以市場為導向的產品設計思想。該理論最初主要應用于日本的三菱重工并取得了不錯的效果，隨后，該理論陸續的在全世界范圍內推廣開來并被運用到各行各業，如家電、服飾、汽車等行業。QFD有三種主要的模式被學術界廣泛接受,它們分別是日本綜合質量屋模式、美國供應商協會的四階段模式,簡稱ASI模式、GOAL/QPC模式。由于ASI模式具有的簡單、通俗易懂和易操作等特點使得其在產品創新設計領域受到越來越多的學者青睞。

表4 技術成熟度調查表[20]

對調查表所得數據進行整理可以得到技術成熟度的評價矩陣E1×5，根據公式(1)計算單項技術成熟度kj。

kj=E15U/5

(1)

由于每項創新需求的實現依賴現有的技術而且需求與技術之間并非都是一對一的關系，所以現有技術的成熟度直接決定了創新需求被滿足概率的大小。需求與技術間的相互關系可以通過集合{CRi/TC1,TC2,…,TCn}的形式體現，在求得每項技術成熟度ki的前提下，令λi為創新需求CRi的總體技術成熟度，λi可由公式(2)計算得出。

(2)

1.3 需求偏好度的計算

借助多等級成對比較法來確定決策者對不同決策對象的多等級偏好關系，該方法最早應用在多屬性權重計算領域[21～23]。由于該方法在計算權重的過程中具備同時實現多等級層面上的成對比較這一優勢，使其備受學者們的青睞。同樣在本文的需求偏好參數環節引入該方法來計算決策者對于不同需求的偏好度。首先，定義一個分布式偏好關系，用來體現決策者對產品需求的多級偏好關系。分布式偏好關系通過一個多等級對稱框架來體現，該對稱框架能夠同時描述成對對象間的優于、劣于、無差異和不確定這四種相互關系，經典的分布式偏好關系理論常用的識別框架為Ω={H-N,…,H-2,H-1,H0,H1,H2,…,HN}。其中H1,H2,H3,…,HN表示成對對象間相互關系由弱至強的優于程度，H-1,H-2,H-3,…,H-N表示成對對象間相互關系由弱至強的劣于程度，中間位置處的H0則表示的是對象之間的無差異度，整個識別框架以H0為中心，兩邊等級呈現對稱排列。

需求偏好度的主要計算步驟如下。

1)根據實際情況的需要制定出相應的對稱框架Ω和相應的等級得分值SH,然后利用公式(3)計算得分矩陣S；

(3)

2)決策者從基于個人知識經驗和偏好給出對象集上的分布式偏好關系表F;

表5 分布式偏好關系表F

(4)

5)利用公式(5)求取pij，整理得到可能度P；

(5)

6)根據可能度矩陣P，利用式(6)計算各個對象的效用值ui(i=1,2,…,M):

(6)

效用值的大小可以反映出每個對象對于決策者的重要性，在這將效用值作為決策者對相關評價對象的偏好度ui。

2 基于理想點-矢量投影法的需求權重計算

經過上述一系列過程分別獲得了需求類別因子、需求技術成熟度與需求偏好度這三個關鍵參數，接下來要解決如何利用這三個參數來求取最終的需求權重這一關鍵性的問題。對于最終的需求權重而言，它需要能夠綜合體現需求類別因子、需求技術成熟度與需求偏好度這三個方面的信息，所以此類問題屬于一個集成問題。目前對于多指標集成問題的研究已經取得了一定的研究成果，本文在分析現有方法的基礎上提出一種基于理想點法和矢量投影法的需求權重計算方法，該方法集中了主客賦權兩者的優點，能夠有效地計算出需求權重。

2.1 理想點與反理想點的確定

理想點法常常和多指標問題聯系在一起，它有著廣泛的應用范圍，國內外眾多學者對其進行了一系列的深入研究[24,25]。鑒于理想點法在處理多指標問題上的優勢，因此將其作為本文的基礎研究方法之一，用來獲取理想創新需求矢量。

在利用理想點法對多指標對象進行評價時，評價對象所包含的多個指標之間的量綱往往是不同的，因此需對原始評價數據進行標準化處理，得到一個標準化的指標矩陣X={x1，x2,…,xn}。此外，根據指標之間影響效果的正向與負向，指標被分為正向指標和逆向指標這兩大類，正向指標取值越大越好，而逆向指標取值越小越好。理想點與逆理想點的定義如下。

當指標為正向指標時，

(7)

當指標為逆向指標時，

(8)

通過公式(7)與公式(8)確定正理想點和反理想點。

2.2 基于矢量投影法計算創新需求權重

圖1 創新需求矢量空間投影意圖

xmax=max{x1,x2,x3}ymax=max{y1,y2,y3}zmax=max{z1,z2,z3}

(9)

(10)

由上述的式(9)與式(10)即可求得產品所有創新需求的最終權重。

3 案例分析

某汽車廠商要研發一款新的汽車方向盤，通過對市場調研獲得了：CR1方便轉向、CR2開關操作方便、CR3不干擾其他部件、CR4功能鍵操作舒適、CR5喇叭按鍵靈敏、CR6喇叭按鍵手感好、CR7方向盤材質觸感好這七項需求。由于該企業資源有限不能在新產品中同時滿足上述的7項需求，該企業需對這些產品需求做適當的取舍，而其中的產品需求權重則成為取舍重要參考標準之一，本案例的產品需求權重計算過程如下。

3.1 計算相關參數

1)借助KANO的調查表、評價表和結果表對上述的七項需求進行分類可知，包CR1方便轉向、CR2開關操作方便、CR3不干擾其他部件、CR7方向盤材質觸感好這四項屬于基本需求，CR4功能鍵操作舒適、CR5喇叭按鍵靈敏、CR6喇叭按鍵手感好這三項屬于期望需求。根據分類結果可知CR1方便轉向、CR2開關操作方便、CR3不干擾其他部件、CR7方向盤材質觸感好這四項需求的滿足將不會提升顧客對于方向盤的滿意度，相反，如果這四項需求得不到滿足將會降低顧客的滿意度。CR4功能鍵操作舒適、CR5喇叭按鍵靈敏、CR6喇叭按鍵手感好這三項需求的滿足將會提升顧客對于方向盤的滿意度，如果這些需求得不到滿足也不會導致顧客產生不滿。在對創新需求分類的基礎上，根據不同類別需求對于顧客滿意度的影響作用的大小分依次對基本需求、期望需求賦予a1=0.45，a2=0.55的權重系數，該權重系數又稱為類別因子。

2)將七項創新需求輸入到質量屋的左墻，經分析得到這七項創新需求的實現與九項主要關鍵技術有關，它們分別是TC1外觀、TC2外形尺寸、TC3配合尺寸、TC4慣性矩、TC5震動音、TC6總布置、TC7喇叭操作方向、TC8方向盤表面硬度、TC9按鈕行程，根據創新需求與技術之間的相互關系可整理得到各項需求對于每項技術的依賴關系如表6所示。

表6 創新需求-技術特性關系表

專家對于這九項技術的評價結果如表7所示。

表7 專家評價表

根據表7顯示的結果，利用公式(1)計算得上述九項技術的成熟度依次為k1=0.8，k2=1，k3=0.8、k4=0.8，k5=0.8，k6=0.6，k7=1，k8=0.8，k9=0.8。然后根據表6和公式(2)依次計算得到的創新需求CRi的總體技術成熟度λi結果如表8所示。

表8 創新需求技術成熟度表

3)首先對框架中的等級進行賦值得S=(-1,-0.5,0,0.5,1)，分別構造分布式偏好關系表F1,F2依次對應基本需求、期望需求這兩個類別。所構建的F1,F2分別對應于表9、表10。

表9 基本型需求的分布式偏好關系表F1

表10 期望需求的分布式偏好關系表F2

根據表9、表10的偏好關系矩陣，由公式(3)可計算與之相對應的得分矩陣S1與S2如下所示。

由公式(6)可依次計算得基本需求集中各項需求的偏好度分別為u1=0.360,u2=0.237,u3=0.276,u7=0.125。期望需求集中各項需求的偏好度分別為u4=0.197,u5=0.303,u6=0.5。

3.2 利用理想點-矢量投影法計算創新需求權重

經上述計算過程可得這七個創新需求的需求類別因子、需求技術成熟度和需求偏好度的值可以用表11表示。

表11 需求參數計算結果表

4 結論

創新需求分析是當前產品創新領域研究的熱點問題，其中的創新需求權重的計算是學者們關注的焦點。本文將理想點法與矢量投影法的基礎上，提出了一種基于理想點-矢量投影法的創新需求權重計算方法，該方法在計算創新需求權重的過程中綜合考慮了顧客、技術人員與決策者這三者對創新需求權重的影響，通過該方法計算求得的創新需求權重具有更高的精確性與科學合理性。在今后的研究中，關于需求權重計算新方法的開發與多種方法間的集成研究仍將會是研究熱點。