李 飛，李文強(qiáng)，李 彥

(四川大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 610065)

0 引言

用戶需求是用戶為滿足自己需要而對企業(yè)產(chǎn)品的特征、功能等提出的要求，體現(xiàn)為用戶在產(chǎn)品使用過程中的某種功能需要或性能提升，它是設(shè)計(jì)活動(dòng)的動(dòng)機(jī)和起點(diǎn)[1]。概念設(shè)計(jì)過程是將用戶需求映射到具體產(chǎn)品方案的過程，它對用戶需求的創(chuàng)造性實(shí)現(xiàn)起著決定性作用。如何準(zhǔn)確評價(jià)和計(jì)算用戶需求重要度并從中挖掘相應(yīng)的創(chuàng)新機(jī)會(huì)，是設(shè)計(jì)出較高滿意度產(chǎn)品的關(guān)鍵和前提[2-3]。用戶需求重要度的評價(jià)方法包括主觀評價(jià)和客觀評價(jià)兩類。由于主觀評價(jià)法對評估專家經(jīng)驗(yàn)的依賴程度較高且具有較大主觀性，目前國內(nèi)外學(xué)者對用戶需求重要度的評價(jià)研究多采用客觀評價(jià)法，這些研究主要包括兩方面：

(1)采用各類評價(jià)算法直接對市場獲得的各類用戶需求數(shù)據(jù)進(jìn)行重要度計(jì)算。例如王曉暾等[4]用粗糙數(shù)表征和處理用戶需求問卷數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建粗糙比較矩陣計(jì)算用戶需求重要度；Raharjo等[5]建立了基于層次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)的用戶需求重要度分析模型，對用戶需求進(jìn)行層次劃分并計(jì)算用戶需求重要度；Wang等[6]提出一種基于線性目標(biāo)規(guī)劃方法來計(jì)算用戶需求的相對重要度；Nahm等[7]結(jié)合用戶需求偏好評分法和用戶滿意度評分法確定用戶需求重要度；耿秀麗等[8]采用基于條件概率的特征選擇技術(shù)計(jì)算用戶需求重要度；Zheng等[9]提出一種加權(quán)區(qū)間粗略數(shù)方法和粗糙集理論綜合分析用戶需求重要度；陳以增等[10]通過求解博弈過程的Pareto最優(yōu)解來獲得用戶需求重要度；Wang等[11]結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)分析法確定用戶需求重要度。這類計(jì)算方法雖然對收集到的用戶需求數(shù)據(jù)進(jìn)行了客觀分析，但僅針對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，沒有考慮各用戶需求數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

(2)通過引入重要度調(diào)整函數(shù)對不同屬性用戶需求重要度進(jìn)行計(jì)算。例如呂鋒等[12]引入決策實(shí)驗(yàn)、評價(jià)實(shí)驗(yàn)和Kano模型建立重要度調(diào)整函數(shù)，對用戶需求基本重要度進(jìn)行修正;李思豐等[13]利用三角模糊評價(jià)確定用戶需求的基本重要度，再基于用戶需求競爭性評價(jià)確定用戶需求的最終重要度;Lou等[14]根據(jù)用戶的主觀語義確定用戶需求的基本重要度，同時(shí)采用腦電實(shí)驗(yàn)檢測用戶對各項(xiàng)需求的心理認(rèn)知狀態(tài)，并形成用戶需求的最終重要度;Li等[15]以集團(tuán)決策、多類型偏好分析和最小二乘模型的集成方法獲取用戶的相對滿意度和偏好信息，在此基礎(chǔ)上計(jì)算用戶需求重要度;Li等[16]以用戶需求和工程特性之間的關(guān)系矩陣和改進(jìn)的余弦方法確定用戶需求的基本重要度，再以一種基于區(qū)間語言信息的修正熵方法對用戶需求基本重要度進(jìn)行修正;楊強(qiáng)等[17]采用語言變量、精確數(shù)和直覺模糊集表征用戶的評估信息，建立了顧客需求偏好Kano修正系數(shù)確定方法，最終采用直覺模糊集確定用戶需求最終重要度。這類計(jì)算方法對用戶需求重要度的修正僅針對用戶需求本身，沒有考慮產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范對用戶需求合理性的修正作用。

上述關(guān)于用戶需求重要度的計(jì)算方法研究雖然有效彌補(bǔ)了主觀評價(jià)法的不足，在一定條件下提高了用戶需求重要度計(jì)算的客觀性，但是其均以各用戶需求相互獨(dú)立假設(shè)為前提，缺乏對各類用戶需求間相互關(guān)聯(lián)性的考慮。此外，由于用戶需求的提出并未考慮產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程中的各類設(shè)計(jì)約束，其需求間具有一定的不合理性甚至產(chǎn)生沖突。因此，在用戶需求重要度計(jì)算過程中既考慮各用戶需求間的相關(guān)性，又考慮設(shè)計(jì)規(guī)范與用戶需求之間的相關(guān)性，是有效提高用戶需求挖掘質(zhì)量并建立合理設(shè)計(jì)方向的關(guān)鍵?；诖耍疚奶岢鲆环N基于雙層關(guān)聯(lián)的用戶需求重要度計(jì)算與轉(zhuǎn)換方法，通過建立包括設(shè)計(jì)規(guī)范控制層和用戶需求網(wǎng)絡(luò)層的雙層關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)層次分析法(Analytic Network Process，ANP)計(jì)算各種相關(guān)性的關(guān)聯(lián)關(guān)系和反饋關(guān)系，從而獲得更具穩(wěn)定性的用戶需求重要度。同時(shí)，借助質(zhì)量功能配置方法(Quality Function Deployment, QFD)將用戶需求重要度轉(zhuǎn)化為技術(shù)特征的重要度計(jì)算，從而明確產(chǎn)品設(shè)計(jì)方向，并為具體設(shè)計(jì)問題和設(shè)計(jì)策略的選擇提供保證。

1 用戶需求重要度確定與轉(zhuǎn)換過程

用戶雖然希望產(chǎn)品能夠按自己的需要來設(shè)計(jì)，但由于非專業(yè)性和主觀性，用戶僅能提出對產(chǎn)品目標(biāo)模糊性的感性需求。設(shè)計(jì)規(guī)范是對涉及產(chǎn)品設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能、技術(shù)和約束4方面的綜合性表達(dá)，它不僅包括用戶可以提出的感性設(shè)計(jì)目標(biāo)和功能，還包括支持需求實(shí)現(xiàn)的各類技術(shù)和約束。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范下對用戶需求的實(shí)現(xiàn)過程，需要基于設(shè)計(jì)規(guī)范對用戶需求進(jìn)行分析才能獲得更利于設(shè)計(jì)過程的專業(yè)化設(shè)計(jì)需求。與傳統(tǒng)ANP方法中將控制層設(shè)計(jì)為用戶需求層不同，本文采用產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范來建立控制網(wǎng)絡(luò)層，通過設(shè)計(jì)規(guī)范控制元素對用戶需求進(jìn)行控制和評價(jià)，以保證用戶需求分析結(jié)果的合理性和有效性。此外，各類用戶需求之間是相互影響的，它們通過相互關(guān)聯(lián)綜合表達(dá)對產(chǎn)品的期望目標(biāo)，并基于這些關(guān)聯(lián)關(guān)系建立用戶需求網(wǎng)絡(luò)層。基于上述設(shè)計(jì)規(guī)范控制層和用戶需求網(wǎng)絡(luò)層，本文構(gòu)建用戶需求雙層關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并通過雙層關(guān)聯(lián)和反饋計(jì)算獲得更加合理和符合實(shí)際的用戶需求重要度。

AHP是分析和計(jì)算用戶需求重要度最常用的方法之一，該方法通過建立具有不同粒度特征的用戶需求層次模型，利用關(guān)系矩陣表達(dá)不同層次間的需求特征關(guān)系，并逐層遞推計(jì)算不同用戶需求特征的重要度。該方法以同層次用戶需求間相互獨(dú)立為前提，這種理想化處理將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況存在偏差。此外，由于用戶需求的主觀性和非專業(yè)性，用戶需求中有很多不合理甚至是沖突需求，需要提前對這些需求進(jìn)行控制和評價(jià)，以提高用戶需求分析的質(zhì)量。ANP[18-19]作為一種兼顧同層次關(guān)聯(lián)性的分析方法，一方面可兼顧各用戶需求之間的內(nèi)在關(guān)系，彌補(bǔ)由于用戶需求獨(dú)立假設(shè)帶來的分析誤差，另一方面也通過建立包括各類設(shè)計(jì)規(guī)范的控制層對不合理的用戶需求進(jìn)行控制和評估，從而確保用戶需求分析的質(zhì)量。基于以上兩方面考慮，本文提出一種基于ANP雙層關(guān)聯(lián)的用戶需求重要度計(jì)算方法，通過建立ANP控制層和網(wǎng)絡(luò)層的雙層關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用關(guān)聯(lián)矩陣實(shí)現(xiàn)對不同用戶需求的重要度計(jì)算。以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表示出同層次不同用戶需求之間的反饋和支配關(guān)系，并在控制層確定準(zhǔn)則的控制下，將不同用戶需求與設(shè)計(jì)目標(biāo)價(jià)值結(jié)合，分析用戶需求之間的關(guān)系，建立用戶需求關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)并計(jì)算需求重要度，實(shí)現(xiàn)控制層和用戶需求網(wǎng)絡(luò)層之間的雙層關(guān)聯(lián)。

用戶需求只有轉(zhuǎn)化為具體技術(shù)特征才能有效引導(dǎo)設(shè)計(jì)方向，QFD作為一種建立用戶需求與技術(shù)特征關(guān)系的結(jié)構(gòu)化分析工具，可有效實(shí)現(xiàn)兩者間的這種轉(zhuǎn)換[20]。本文通過建立用戶需求與技術(shù)特征之間的關(guān)系矩陣，將用戶需求的重要度計(jì)算轉(zhuǎn)化為技術(shù)特征重要度的計(jì)算過程，建立了一種基于雙層關(guān)聯(lián)的用戶需求重要度確定與轉(zhuǎn)換過程模型。如圖1所示，該模型包括兩個(gè)階段：第一階段運(yùn)用需求調(diào)查法獲取用戶需求，建立用戶需求間的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)模型，通過ANP計(jì)算不同用戶需求的重要度；第二階段運(yùn)用QFD將用戶需求重要度計(jì)算轉(zhuǎn)化為具體技術(shù)特征重要度計(jì)算，確定基于技術(shù)特征重要度的設(shè)計(jì)問題重要度，并運(yùn)用問題消解方法解決設(shè)計(jì)問題，獲得有效滿足用戶需求的設(shè)計(jì)方案。

2 基于ANP的用戶需求重要度計(jì)算與轉(zhuǎn)化

2.1 基于ANP的用戶需求重要度計(jì)算

本文采用ANP方法對雙層關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行分析，并借助超矩陣計(jì)算各用戶需求的重要度，具體步驟如下：

步驟1構(gòu)建雙層關(guān)聯(lián)的用戶需求重要度分析網(wǎng)絡(luò)模型。該網(wǎng)絡(luò)模型包括兩個(gè)層次：①控制網(wǎng)絡(luò)層，包括設(shè)計(jì)目標(biāo)P和控制元素Ci(i=1,2,…,n)；②用戶需求關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層，包括用戶需求ri1,…,rini。根據(jù)兩層網(wǎng)絡(luò)元素之間的相關(guān)性建立雙層關(guān)聯(lián)的用戶需求網(wǎng)絡(luò)模型。

步驟2構(gòu)建基于用戶需求關(guān)聯(lián)的無權(quán)重關(guān)系矩陣。以用戶需求為判斷準(zhǔn)則，依次將用戶需求{r11,r12,…,r1n1}按其與r11的相關(guān)度進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)建基于用戶需求r11相關(guān)度比較的判斷矩陣A，

r11r12…r1n1

(1)

判斷矩陣A中的相關(guān)度數(shù)值e,采用0～9標(biāo)度法統(tǒng)一進(jìn)行賦值[21]，且判斷矩陣A為正互反矩陣，eii=1。在進(jìn)行權(quán)重賦值前可以定性判斷兩需求間的關(guān)系，從而提前識(shí)別并剔除沖突需求。如果不易剔除沖突需求，則對沖突需求的相關(guān)度賦予小于1的數(shù)值。

依次將與控制元素Ci相關(guān)的用戶需求rini作為判斷準(zhǔn)則，將與Cj相關(guān)的用戶需求按其與rini的相關(guān)度進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)建基于相關(guān)度比較的判斷矩陣，獲得各判斷矩陣的最大特征根及其對應(yīng)的特征向量。將這些特征向量按次序依次整理至矩陣Wij(式(2))中，則矩陣Wij表示了用戶需求rini與用戶需求rjnj間的關(guān)聯(lián)度。依次比較用戶需求的關(guān)聯(lián)關(guān)系，獲得無權(quán)重關(guān)系矩陣Wp。

(2)

(3)

Wp是由矩陣Wij構(gòu)成的分塊矩陣，而Wij僅表示以不同用戶需求為判斷準(zhǔn)則下其余用戶需求的相對重要度關(guān)系，故Wp并不能表示用戶需求的最終重要度，還需通過由控制層元素建立的權(quán)重關(guān)系矩陣對其進(jìn)行加權(quán)處理。

步驟3構(gòu)建控制元素權(quán)重關(guān)系矩陣和用戶需求加權(quán)超矩陣。以控制元素Cj為判斷準(zhǔn)則對控制元素Ci(i=1,…,n)間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行比較，構(gòu)建判斷矩陣B并求出其最大特征根對應(yīng)的特征向量(a1j,…,anj)T，

C1C2…Cn

(4)

式中與Cj不相關(guān)的控制元素對應(yīng)的特征向量的分量為0。

由最大特征根對應(yīng)的特征向量組成權(quán)重關(guān)系矩陣SR，可得在滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)P準(zhǔn)則下的控制元素間關(guān)聯(lián)性的重要度關(guān)系。

(5)

針對控制元素Ci，比較與其余元素Cj的關(guān)聯(lián)度來確定其重要度，用該重要度對無權(quán)重超矩陣Wp中與該控制元素對應(yīng)的由特征向量組成的分塊矩陣Wij進(jìn)行加權(quán)處理，獲得表達(dá)用戶需求重要度關(guān)系的加權(quán)超矩陣W，

(6)

(7)

上述4個(gè)步驟的用戶需求重要度計(jì)算，不僅充分考慮了由產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范建立的控制元素間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，還有效建立了用戶需求間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，使獲得的用戶需求重要度更加準(zhǔn)確可信。根據(jù)用戶需求重要度排序，優(yōu)先考慮重要度較高的需求，其次考慮不重要的需求和存在沖突的需求。

2.2 基于QFD方法的技術(shù)特征重要度計(jì)算

要將用戶需求重要度體現(xiàn)到具體設(shè)計(jì)行為并指導(dǎo)具體設(shè)計(jì)過程，還需將用戶需求重要度轉(zhuǎn)化為具體技術(shù)特征重要度。QFD作為一種以用戶需求為基礎(chǔ)，通過質(zhì)量屋(House of Quality, HoQ)將用戶需求轉(zhuǎn)換為技術(shù)特征的方法，可有效完成該任務(wù)[22]。技術(shù)特征與用戶需求之間存在多種關(guān)聯(lián)模式，技術(shù)特征重要度是與之相關(guān)用戶需求對其綜合影響的結(jié)果。通過構(gòu)建用戶需求與技術(shù)特征之間的關(guān)系矩陣，建立各技術(shù)特征與用戶需求間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可將用戶需求重要度計(jì)算轉(zhuǎn)換為技術(shù)特征重要度計(jì)算。采用一種定量分析的方式確定用戶需求與技術(shù)特征之間的關(guān)聯(lián)度Xm(m=0,1,2,3)，如表1所示。通過對技術(shù)特征之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，計(jì)算得到不同技術(shù)特征的重要度，形成具體的設(shè)計(jì)問題和設(shè)計(jì)策略。雖然建立的技術(shù)特征與用戶需求間的關(guān)聯(lián)關(guān)系通過專家主觀打分確定，但作為過渡矩陣，其關(guān)聯(lián)關(guān)系數(shù)值精度并不會(huì)影響矩陣計(jì)算后各技術(shù)特征的重要度排序，本文正是基于這個(gè)排序來確定設(shè)計(jì)方向和相應(yīng)設(shè)計(jì)策略。

表1 用戶需求與技術(shù)特征之間的關(guān)聯(lián)度

t1t2…ta

(8)

矩陣中的數(shù)值為用戶需求與技術(shù)特征間的關(guān)聯(lián)度Xm(m=0,1,2,3)。

(9)

基于上述用戶需求和技術(shù)特征重要度的計(jì)算過程，本文提出一種基于雙層關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程。該過程通過客觀準(zhǔn)確分析用戶的各類需求并明確設(shè)計(jì)方向，利用各類創(chuàng)新方法實(shí)現(xiàn)具體設(shè)計(jì)方向，從而保證設(shè)計(jì)方案的有效性。

2.3 基于雙層關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程

本文提出的基于雙層關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法如圖2所示，該過程包括4個(gè)步驟：①通過產(chǎn)品需求調(diào)查分析確定用戶需求；②根據(jù)用戶需求與設(shè)計(jì)規(guī)范間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立相應(yīng)的用戶需求網(wǎng)絡(luò)層和控制元素網(wǎng)絡(luò)層，通過ANP獲得各用戶需求的重要度；③通過QFD將用戶需求重要度轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品技術(shù)特征重要度；④根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)特征重要度排序確定設(shè)計(jì)方向和相應(yīng)設(shè)計(jì)策略，獲得滿足用戶需求的創(chuàng)新方案。

3 應(yīng)用實(shí)例

高墩橋梁支座是大跨度橋梁與底座間的連接結(jié)構(gòu)，當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)受到地震載荷或風(fēng)載作用時(shí)，支座在短時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的能量積聚，其破壞程度會(huì)對橋梁結(jié)構(gòu)整體性能產(chǎn)生巨大影響[23]。因此，提高支座的減震性能和抵御失效能力對提高橋梁整體性能起重要作用。

3.1 用戶需求獲取

通過與高墩橋梁支座用戶交流形成規(guī)范性用戶需求列表，根據(jù)用戶需求列表從橋梁支座設(shè)計(jì)規(guī)范中提取相關(guān)設(shè)計(jì)約束、性能要求和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，依據(jù)這些約束、要求和準(zhǔn)則對用戶需求進(jìn)行分析，建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，如表2所示。

表2 橋梁支座用戶需求

3.2 用戶需求重要度計(jì)算

通過分析用戶需求之間的相關(guān)性，建立高墩橋梁支座用戶需求重要度分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，如圖3所示，采用ANP計(jì)算用戶需求重要度。

根據(jù)用戶需求間的相關(guān)性建立各用戶需求間的判斷矩陣，計(jì)算各判斷矩陣的最大特征根并建立對應(yīng)的特征向量，將所得的特征向量按次序整理形成矩陣，根據(jù)式(2)和式(3)獲得無權(quán)重關(guān)系矩陣Wp。以用戶需求網(wǎng)絡(luò)層中用戶需求C1為判斷準(zhǔn)則，分析用戶需求{E1,E2,E3,E4}與C1的關(guān)聯(lián)性并建立判斷矩陣A，計(jì)算該矩陣的最大特征根對應(yīng)的特征向量。

E1E2E3E4

(10)

式中0表示兩用戶需求之間不存在關(guān)聯(lián)性。

矩陣A的最大特征根對應(yīng)的特征向量為(0,0.208 13,0.660 76,0.131 11)T，表示在以用戶需求C1為判斷準(zhǔn)則下各用戶需求的重要度。同理，可根據(jù)用戶需求相關(guān)性構(gòu)建不同判斷矩陣，獲得對應(yīng)判斷矩陣的最大特征根的特征向量，將得到的特征向量按次序整理為無權(quán)重關(guān)系矩陣Wp中的分塊組成部分，形成基于支座用戶需求的無權(quán)重關(guān)系超矩陣Wp，如表3所示。

表3 橋梁支座用戶需求無權(quán)重關(guān)系矩陣Wp

由控制元素間的相互關(guān)系構(gòu)造判斷矩陣B，以特征根法計(jì)算判斷矩陣B的最大特征根對應(yīng)的特征向量，建立關(guān)于控制元素重要度的關(guān)系矩陣SR，

CDES

(11)

建立無權(quán)重關(guān)系矩陣Wp和權(quán)重關(guān)系矩陣SR后，由式(6)獲得關(guān)于橋梁支座用戶需求的加權(quán)超矩陣W，如表4所示。

由式(7)計(jì)算可得穩(wěn)定的極限加權(quán)超矩陣并獲得各用戶需求的重要度，如表5所示。

極限加權(quán)超矩陣W∞中每行的數(shù)值即為對應(yīng)的用戶需求重要度，如表6所示。

采用AHP得到的用戶需求重要度如表7所示。

3.3 技術(shù)特征重要度計(jì)算與相關(guān)性分析

基于橋梁支座設(shè)計(jì)的用戶需求分析，建立如表8所示的橋梁支座設(shè)計(jì)技術(shù)特征。

表4 橋梁支座用戶需求加權(quán)超矩陣W

表5 橋梁支座用戶需求極限加權(quán)超矩陣W∞

表6 采用ANP得出的用戶需求重要度

表7 采用AHP得出的用戶需求重要度

表8 支座技術(shù)特征

建立橋梁支座設(shè)計(jì)HoQ模型計(jì)算技術(shù)特征重要度，并且定性分析技術(shù)特征間的相關(guān)關(guān)系，如圖4所示。

根據(jù)表7和圖4計(jì)算采用AHP方法得出的技術(shù)特征重要度，如表9所示。

t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10t111.025 672.682 543.470 771.319 673.288 962.498 310.665 691.377 931.050 283.278 792.606 17

從表10可知，采用AHP和ANP兩種方法分別計(jì)算用戶需求重要度，在最終確定出的橋梁支座技術(shù)特征重要度排序上存在一定差別。由AHP-QFD方法確定出的橋梁支座技術(shù)特征重要度排序順序可知，支座設(shè)計(jì)首先考慮的是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的韌性，但要改善支座的韌性需要選擇韌性更好的材料，目前通過改善材料性能來提升支座的整體抗震性能具有一定的局限性;由ANP-QFD方法分析的技術(shù)特征重要度排序可知，支座設(shè)計(jì)首先應(yīng)考慮支座的抗震耗能特性,它啟發(fā)設(shè)計(jì)者可從支座的工作原理角度出發(fā)進(jìn)行創(chuàng)新，通過多種耗能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)來提高支座的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，從而有效提高支座的耗能性能，這個(gè)設(shè)計(jì)方向可極大擴(kuò)展設(shè)計(jì)者對支座的設(shè)計(jì)空間。

表10 技術(shù)特征重要度優(yōu)先排序?qū)Ρ?/p>

3.4 創(chuàng)新方案產(chǎn)生

根據(jù)技術(shù)特征重要度排序，可確定支座系統(tǒng)需優(yōu)先考慮的設(shè)計(jì)方向是解決抗震耗能與限位能力之間的沖突。根據(jù)發(fā)明問題解決理論(Theory of Inventive Problem Solving, TRIZ)中的技術(shù)沖突確定方法定義改善參數(shù)為抗震耗能能力t10，惡化參數(shù)為限位能力t4。查詢矛盾矩陣推薦的發(fā)明原理為動(dòng)態(tài)特性15、多孔材料31、顏色改變32和物理或化學(xué)參數(shù)改變35，本文根據(jù)動(dòng)態(tài)特性原理設(shè)計(jì)了一種有利于提高耗能性能的減震支座系統(tǒng)。在正常工況下，剪力螺栓將整個(gè)支座系統(tǒng)固定為一種約束體系，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，剪力螺栓被剪斷，整個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)減震體系，如圖5所示。在地震波作用下，剪力螺栓因受到較大的水平剪力而斷裂，在中支座板與下支座板之間設(shè)計(jì)高摩擦系數(shù)摩擦副和凸球體，可在消耗扭轉(zhuǎn)能量的同時(shí)限制水平方向移位。剪力螺栓斷裂后，弧形鋼板和液壓系統(tǒng)可消耗地震波傳遞到支座系統(tǒng)上的能量，從而降低地震波對支座的震害程度，維持橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

針對目前用戶需求重要度計(jì)算方法多基于各用戶需求相互獨(dú)立的假設(shè)，缺乏對各用戶需求間關(guān)聯(lián)性的考慮，本文提出一種基于雙層關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的用戶需求重要度計(jì)算與轉(zhuǎn)換方法，建立了包括設(shè)計(jì)規(guī)范控制層和用戶需求網(wǎng)絡(luò)層的雙層關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并利用ANP計(jì)算各種相關(guān)性的關(guān)聯(lián)關(guān)系和反饋關(guān)系，從而獲得更具穩(wěn)定性的用戶需求重要度。然后，通過QFD方法將分析得出的用戶需求重要度轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品技術(shù)特征重要度，根據(jù)其重要度排序確定設(shè)計(jì)方向，根據(jù)相應(yīng)設(shè)計(jì)策略獲得滿足用戶需求的創(chuàng)新方案。該方法已成功應(yīng)用于高墩橋梁支座的具體設(shè)計(jì)過程，取得了較好的應(yīng)用效果。

本文是對傳統(tǒng)用戶需求重要度分析方法的一種拓展，將雙層關(guān)聯(lián)分析方法應(yīng)用于分析與挖掘用戶潛在需求是需要進(jìn)一步開展的工作。