一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法及系统与流程

本发明涉及复杂产品设计开发的技术领域，具体为一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法及系统。

背景技术：

产品设计开发是产品生命周期的第一步，如何科学合理地定位产品的功能要求又是产品设计开发的关键，其质量直接决定着产品的用户接受度，并影响着产品推广的成败甚至企业的发展战略。随着科学技术的进步和用户需求的快速迭代，产品的结构组成和功能构成显得日益复杂，传统的以产品为中心的产品功能需求方法，往往忽视了用户的迫切需求，不能聚焦用户的期望和使用过程来设计产品的功能构成和功能流程，导致产品功能要求与用户期望有差距、产品运用流程与用户使用过程不一致、产品运用环境与用户使用环境不符合等突出问题，进而引起产品的失败。

针对上述问题，本发明采用用户场景设计方法，通过对用户典型使用场景的设计分析，牵引复杂产品运用过程和主要功能的分析，提出一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法及系统。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本发明针对复杂产品功能需求与用户应用实际不一致的问题，提出一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法及系统，根据用户典型的使用场景提出复杂产品的功能需求方案，首先根据用户期望设计复杂产品典型运用场景，分析复杂产品典型运用场景的要素组成及其相互关系，其次，以复杂产品典型运用场景为基础，进行复杂产品运用过程分析，提出复杂产品运用活动清单；然后，以复杂产品典型运用场景为基础，广泛采用头脑风暴、类比推理等方法，提出复杂产品功能初步方案；最后，采用二元关联矩阵，构建复杂产品运用活动与功能分析模型，优化复杂产品功能构成和主要指标，生成复杂产品功能需求清单。

(二)技术方案

本发明提供如下技术方案：一种场景驱动的复杂产品功能需求分析系统，包括输入模块、复杂产品运用场景设计模块、复杂产品运用过程分析模块、复杂产品运用活动清单生成模块、复杂产品功能构想提出模块、复杂产品运用活动与功能映射分析模块和输出模块7个模块，它们之间依次相连；

输入模块，输入复杂产品的用户需求信息，主要包括复杂产品潜在使用者、预期用途、使用环境、运用流程等信息；

复杂产品运用场景设计模块，明确定义复杂产品的用途和预期使用效果，并按照复杂产品使用者、运用环境、运用方式和运用效果和运用过程5个基本要素开展复杂产品运用场景设计，建立复杂产品的典型运用场景；其中，复杂产品的运用效果应与定义的复杂产品预期效果相一致；复杂产品运用过程包括复杂产品运用过程中的主要活动、相互关系和活动的预期目标；

复杂产品运用过程分析模块，以复杂产品典型运用场景为依据，采用结构化建模方法，分解提出典型运用场景中复杂产品的运用活动构成，建立复杂产品运用活动流程模型，明确复杂产品不同运用活动的使用者特征及其使用方式，分析各项运用活动的时空要求、自然环境要求和社会环境要求；

复杂产品运用活动清单生成模块，以复杂产品运用过程分析结果为基础，采用三元关联矩阵，构建复杂产品使用者、运用活动和运用环境关联分析模型，通过复杂产品使用者、运用活动和运用环境的关联分析，优化复杂产品运用活动构成，形成复杂产品运用活动清单；

复杂产品功能构想提出模块，根据复杂产品运用场景设计模块提出的典型复杂产品运用场景，参考同类或相近产品的功能组成，采用头脑风暴方法和类比推理等方法，提出复杂产品的功能初步方案，包括复杂产品功能的基本构成及其相互关系；

复杂产品运用活动与功能映射分析模块，采用二元关联矩阵，建立复杂产品运用活动与功能映射分析矩阵，优化复杂产品功能构成并提出相应的功能指标，最终生成复杂产品功能需求清单；

输出模块，输出复杂产品功能需求清单，包括复杂产品需求构成及其指标要求，作为定义复杂产品功能的基本依据。

一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法，该分析方法包括如下步骤：

步骤一：明确用户期望和产品用途，通常应综合采用包括用户访谈、用户调查和现场观摩等需求获取方法，全面系统地了解用户对复杂产品的期望要求和主要用途；

步骤二：设计复杂产品典型运用场景，以用户期望和产品用途为依据，重点围绕复杂产品使用者、运用环境、运用方式和运用效果和运用过程5个基本要素进行场景设计，建立复杂产品的典型运用场景；当复杂产品用途具有丰富的多样性特征时，往往需要针对不同的用途，相应设计多个典型运用场景；

步骤三：基于三元矩阵优化复杂产品运用活动、运用环境和使用者；所述复杂产品运用活动、运用环境和使用者三元矩阵这样构建：假定复杂产品的运用活动数量、运用环境类别和使用者类别分别有x、y、z个，则由复杂产品运用活动、运用环境和使用者构成的三元矩阵表示为axyz，该矩阵中的每个元素aijk表示由第i个运用活动、第j个运用环境类别和第k个使用者类别构成的关系函数；利用该复杂产品运用活动、运用环境和使用者三元矩阵，通过定义运用活动、运用环境类别与使用者类别之间的关系类型，按照“使用者在什么样的运用环境下开展什么样的活动”的要求，对复杂产品的运用活动构成及目标要求、使用者类别和运用环境指标要求进行优化；其中，运用活动、运用环境类别与使用者类别之间的关系类型包括“相符”与“不符”2类，可分别用数字“1”和“0”来表示，即若第i个运用活动、第j个运用环境类别和第k个使用者类别，满足“使用者在什么样的运用环境下开展什么样的活动”的要求，记为aijk＝1；反之，则记为aijk＝0；

步骤四：提出复杂产品运用活动清单，所述复杂产品运用活动清单这样构建：采用二维表格建立复杂产品运用活动清单模板，其表头包括序号、运用活动名称、使用者、使用方式、时空要求、自然环境要求、社会环境要求和活动目标8个要素；根据步骤六所生成的复杂产品运用活动构成及目标要求、运用活动与使用者关系、不同运用活动的运用环境要求，采用复杂产品运用活动清单模板，依次填入每项运用活动的相关信息，包括运用活动名称、使用者、使用方式、时空要求、自然环境要求、社会环境要求和活动目标；其中，复杂产品运用活动清单中的“序号”要素，应根据运用活动的数量，从1开始，采用自动加1的方式，进行赋值；

步骤五：提出复杂产品功能构想，所述复杂产品功能构想这样提出：首先，可参考同类或相近产品的功能组成，采用类比推理或案例推理方法，提出复杂产品的功能构成预案；其次，根据复杂产品典型运用场景中的运用方式、运用过程和运用效果等内容，采用头脑风暴或逻辑推理方法，完善复杂产品功能构成方案；

步骤六：建立复杂产品运用活动与复杂产品功能映射矩阵，采用二维关联矩阵，根据复杂产品运用活动的数量m和复杂产品功能的数量n，构建m×n的二维关联矩阵；复杂产品运用活动与复杂产品功能之间的关系采用三级比例标度方法，用“0”、“1”和“2”分别表示复杂产品功能对复杂产品运用活动的重要程度，其中，“0”表示复杂产品功能对复杂产品运用活动的重要程度为“不重要”，“1”表示复杂产品功能对复杂产品运用活动的重要程度为“一般重要”，“2”表示复杂产品功能对复杂产品运用活动的重要程度为“重要”。

步骤七：优化复杂产品功能构成，根据步骤九所建立的复杂产品运用活动与复杂产品功能映射矩阵中复杂产品运用活动与复杂产品功能的关联关系，优化复杂产品的功能构成；并根据复杂产品运用活动的目标要求，提出复杂产品的功能指标要求.

步骤八：生成复杂产品功能需求方案，包括复杂产品功能构成及其指标要求。

优选的，在所述步骤二中，所述设计复杂产品典型运用场景采用以下步骤实现：

步骤1：定义复杂产品运用的主要任务，明确复杂产品运用所要完成的主要任务；

步骤2：定义使用者构成及相互关系，提出复杂产品运用的使用者种类及其相互关系；

步骤3：定义典型运用环境，包括复杂产品运用的时空要求、自然环境和社会环境等内容。

优选的，所述步骤二还包括有：

步骤4：定义运用方式，明确复杂产品的运用时机和部署方式等内容；

步骤5：定义运用效果，明确复杂产品在完成任务时应达到的具体效果，如复杂产品运用的效率、成本、便利性和任务完成度等；

步骤6：设计复杂产品运用过程，按照完成复杂产品运用任务的逻辑流程，综合考虑使用者、运用环境、运用方式和运用效果等要求，提出复杂产品运用的基本流程及其运用过程中的交互信息，并采用采用适当的方法验证复杂产品运用基本流程的合理性和有效性。

优选的，所述步骤二还包括有三个步骤：

(1)：分析复杂产品运用活动，以复杂产品典型运用场景为依据，采用结构化建模方法，分解提出典型运用场景中复杂产品的运用活动构成及其相互关系，建立复杂产品运用活动流程模型，提出复杂产品运用活动的预期目标要求；

(2)：分析使用者交互方式，确定复杂产品不同运用活动的使用者特征及其使用方式；

(3)：分析复杂产品典型运用环境，包括复杂产品各项活动运用的时空要求、自然环境要求和社会环境要求；所述复杂产品运用活动的时空要求、自然环境要求和社会环境要求应包括指标及其要求2个方面。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法及系统，具备以下有益效果：

1、该场景驱动的复杂产品功能需求分析方法及系统，通过能够从用户的角度出发，设计提出用户使用复杂产品的典型过程，为科学确定复杂产品主要用途提供重要依据。

2、该场景驱动的复杂产品功能需求分析方法及系统，通过能够根据复杂产品典型运用场景，分析提出复杂产品功能需求方案，复杂产品功能需求方案更加全面、准确。

3、该场景驱动的复杂产品功能需求分析方法及系统，通过能够根据复杂产品典型运用场景，提高复杂产品设计开发团队理解需求的程度，提升复杂产品市场定位的清晰度。

附图说明

图1为本发明所述一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法的基本原理图；

图2为本发明所述一种场景驱动的复杂产品功能需求分析系统功能组成图；

图3为本发明所述复杂产品典型运用场景设计的基本原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，其中相同的零部件用相同的附图标记表示,需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一：

本发明提出的一种场景驱动的复杂产品功能需求分析系统，其功能结构如图2所示，包括如下模块：

输入模块，输入复杂产品的用户需求信息，主要包括复杂产品潜在使用者、预期用途、使用环境、运用流程等信息；

复杂产品运用场景设计模块，明确定义复杂产品的用途和预期使用效果，并按照复杂产品使用者、运用环境、运用方式和运用效果和运用过程5个基本要素开展复杂产品运用场景设计，建立复杂产品的典型运用场景；其中，复杂产品的运用效果应与定义的复杂产品预期效果相一致；复杂产品运用过程包括复杂产品运用过程中的主要活动、相互关系和活动的预期目标；

复杂产品运用过程分析模块，以复杂产品典型运用场景为依据，采用结构化建模方法，分解提出典型运用场景中复杂产品的运用活动构成，建立复杂产品运用活动流程模型，明确复杂产品不同运用活动的使用者特征及其使用方式，分析各项运用活动的时空要求、自然环境要求和社会环境要求；

复杂产品运用活动清单生成模块，以复杂产品运用过程分析结果为基础，采用三元关联矩阵，构建复杂产品使用者、运用活动和运用环境关联分析模型，通过复杂产品使用者、运用活动和运用环境的关联分析，优化复杂产品运用活动构成，形成复杂产品运用活动清单；

复杂产品功能构想提出模块，根据复杂产品运用场景设计模块提出的典型复杂产品运用场景，参考同类或相近产品的功能组成，采用头脑风暴方法和类比推理等方法，提出复杂产品的功能初步方案，包括复杂产品功能的基本构成及其相互关系；

复杂产品运用活动与功能映射分析模块，采用二元关联矩阵，建立复杂产品运用活动与功能映射分析矩阵，优化复杂产品功能构成并提出相应的功能指标，最终生成复杂产品功能需求清单；

输出模块，输出复杂产品功能需求清单，包括复杂产品需求构成及其指标要求，作为定义复杂产品功能的基本依据。

实施方式二：

本发明所提出的一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法，其基本原理如图1所示，包括8个步骤，如下所示：

步骤一：明确用户期望和产品用途，通常应综合采用包括用户访谈、用户调查和现场观摩等需求获取方法，全面系统地了解用户对复杂产品的期望要求和主要用途；

步骤二：设计复杂产品典型运用场景，以用户期望和产品用途为依据，重点围绕复杂产品使用者、运用环境、运用方式和运用效果和运用过程5个基本要素进行场景设计，建立复杂产品的典型运用场景；当复杂产品用途具有丰富的多样性特征时，往往需要针对不同的用途，相应设计多个典型运用场景；

步骤二还包括有三个步骤：

(1)：分析复杂产品运用活动，以复杂产品典型运用场景为依据，采用结构化建模方法，分解提出典型运用场景中复杂产品的运用活动构成及其相互关系，建立复杂产品运用活动流程模型，提出复杂产品运用活动的预期目标要求；

(2)：分析使用者交互方式，确定复杂产品不同运用活动的使用者特征及其使用方式；

(3)：分析复杂产品典型运用环境，包括复杂产品各项活动运用的时空要求、自然环境要求和社会环境要求；所述复杂产品运用活动的时空要求、自然环境要求和社会环境要求应包括指标及其要求2个方面；

步骤三：基于三元矩阵优化复杂产品运用活动、运用环境和使用者；所述复杂产品运用活动、运用环境和使用者三元矩阵这样构建：假定复杂产品的运用活动数量、运用环境类别和使用者类别分别有x、y、z个，则由复杂产品运用活动、运用环境和使用者构成的三元矩阵表示为axyz，该矩阵中的每个元素aijk表示由第i个运用活动、第j个运用环境类别和第k个使用者类别构成的关系函数；利用该复杂产品运用活动、运用环境和使用者三元矩阵，通过定义运用活动、运用环境类别与使用者类别之间的关系类型，按照“使用者在什么样的运用环境下开展什么样的活动”的要求，对复杂产品的运用活动构成及目标要求、使用者类别和运用环境指标要求进行优化；其中，运用活动、运用环境类别与使用者类别之间的关系类型包括“相符”与“不符”2类，可分别用数字“1”和“0”来表示，即若第i个运用活动、第j个运用环境类别和第k个使用者类别，满足“使用者在什么样的运用环境下开展什么样的活动”的要求，记为aijk＝1；反之，则记为aijk＝0；

步骤四：提出复杂产品运用活动清单，所述复杂产品运用活动清单这样构建：采用二维表格建立复杂产品运用活动清单模板，其表头包括序号、运用活动名称、使用者、使用方式、时空要求、自然环境要求、社会环境要求和活动目标8个要素；根据步骤六所生成的复杂产品运用活动构成及目标要求、运用活动与使用者关系、不同运用活动的运用环境要求，采用复杂产品运用活动清单模板，依次填入每项运用活动的相关信息，包括运用活动名称、使用者、使用方式、时空要求、自然环境要求、社会环境要求和活动目标；其中，复杂产品运用活动清单中的“序号”要素，应根据运用活动的数量，从1开始，采用自动加1的方式，进行赋值；

步骤五：提出复杂产品功能构想，所述复杂产品功能构想这样提出：首先，可参考同类或相近产品的功能组成，采用类比推理或案例推理方法，提出复杂产品的功能构成预案；其次，根据复杂产品典型运用场景中的运用方式、运用过程和运用效果等内容，采用头脑风暴或逻辑推理方法，完善复杂产品功能构成方案；

步骤六：建立复杂产品运用活动与复杂产品功能映射矩阵，采用二维关联矩阵，根据复杂产品运用活动的数量m和复杂产品功能的数量n，构建m×n的二维关联矩阵；复杂产品运用活动与复杂产品功能之间的关系采用三级比例标度方法，用“0”、“1”和“2”分别表示复杂产品功能对复杂产品运用活动的重要程度，其中，“0”表示复杂产品功能对复杂产品运用活动的重要程度为“不重要”，“1”表示复杂产品功能对复杂产品运用活动的重要程度为“一般重要”，“2”表示复杂产品功能对复杂产品运用活动的重要程度为“重要”；

步骤七：优化复杂产品功能构成，根据步骤九所建立的复杂产品运用活动与复杂产品功能映射矩阵中复杂产品运用活动与复杂产品功能的关联关系，优化复杂产品的功能构成；并根据复杂产品运用活动的目标要求，提出复杂产品的功能指标要求；

步骤八：生成复杂产品功能需求方案，包括复杂产品功能构成及其指标要求。

实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同点在于步骤二所述的设计复杂产品典型运用场景，其基本原理如图3所示，包括6个步骤：

步骤1：定义复杂产品运用的主要任务，明确复杂产品运用所要完成的主要任务；

步骤2：定义使用者构成及相互关系，提出复杂产品运用的使用者种类及其相互关系；

步骤3：定义典型运用环境，包括复杂产品运用的时空要求、自然环境和社会环境等内容；

步骤4：定义运用方式，明确复杂产品的运用时机和部署方式等内容；

步骤5：定义运用效果，明确复杂产品在完成任务时应达到的具体效果，如复杂产品运用的效率、成本、便利性和任务完成度等；

步骤6：设计复杂产品运用过程，按照完成复杂产品运用任务的逻辑流程，综合考虑使用者、运用环境、运用方式和运用效果等要求，提出复杂产品运用的基本流程及其运用过程中的交互信息，并采用采用适当的方法验证复杂产品运用基本流程的合理性和有效性。

本发明通过设计复杂产品典型运用场景，分析典型运用场景中复杂产品的运用活动构成、使用者及其使用方式、运用环境要求，建立典型运用场景下的复杂产品运用活动与功能映射矩阵，提出复杂产品的功能构成及其指标要求，能够大幅提高复杂产品设计开发团队与用户之间的交互性，促进设计开发团队深入全面地理解用户的真实需求和产品市场定位，进而提出更加全面、准确的复杂产品功能需求方案。本发明所述的一种场景驱动的复杂产品功能需求分析方法以应用于陆军装甲兵学院承担的某型主战装备功能需求分析项目，建立了该型主战装备的典型运用场景，并以此为基础提出了该型主战坦克的功能需求方案，需求方案的针对性和有效性更强，取得了较好的应用效果。

尽管已经结合具体的实施例对本发明进行了详细的描述，但是本领域技术人员应当理解的是，在不超出本发明的精神和实质的情况下，可以进行各种修正和增添，它们都落入本发明的保护范围之内。