1

Produktkonfigurering og Modellering af Produktfamilier

Kaj A. Jørgensen

Lektor ved Institut for Produktion, Aalborg Universitet

1 Introduktion I det forløbne århundrede er produktion ændret fra at være håndværksarbejde til masseproduktion. Da masseproduktion blev introduceret af Henry Ford, havde kunderne ikke længere den samme mulighed for indflydelse på opbygningen af produktet, hvilket Henry Ford’s berømte citat klart fastslår: "Din bil kan have en hvilken som helst farve, du ønsker, bare den er sort."

I mange firmaer, der i de seneste få år har praktiseret masseproduktion, er der opstået et behov for kundespecifikke produkter. Disse firmaer er opmærksomme på, at markedssegmenter ikke kan betragtes homogent. Behovet varierer fra kunde til kunde og produktet må kunne varieres på samme måde. Derfor vil mange firmaer kunne finde et større potentiale ved at fokusere mere på kunderne og bruge dette som en strategisk mulighed for at etablere en konkurrencemæssig fordel.

Kombinationen af masseproduktion og evnen til at tilbyde kunderelaterede produkter, er benævnt mass customisation (MC) [Pine, 1933a]. Som vist i figur 1, er det hensigten med MC at udnytte fordelene fra både enkeltstyks-, serie- og masseproduktion mht. kundetilpasning og produktionsvolumen. For at nå dette mål, vil det være nødvendigt i betragtelig grad at gøre sig parat til det. Produkterne skal være konstrueret til det og produktionen må være omstillet.

2

Figur 1 – Tre produktionsformer positioneret mht. kundetilpasning og produktionsvolumen

MC blev for mere end ti år siden introduceret som forskningsemne med Davis’ publikation "From Future Perfect Mass Customisation" [Davis, 1989], der fremlagde, hvordan produkter og service kunne fremstilles ved enkeltstyksproduktion i stor målestok. Davis præsenterede også ideen om, at kundetilpasning kunne praktiseres på et hvilket som helst punkt i leverancekæden. I 1993 publicerede Pine et større bidrag til MC litteraturen: ”Mass Customization: The new Frontier in Business Competition” [Pine, 1993a] og [Pine, 1993b], hvilket var et udstrakt studie af, hvordan Amerikanske virksomheder i halvfjerdserne og firserne var blevet overhalet af de effektive japanske firmaer, som kunne producere en højere kvalitet med lavere omkostninger. Siden det blev introduceret, har MC fordret en paradigmeændring i fabrikation og adskillige firmaer har indset behovet. Store anstrengelser er lagt i at identificere, hvilke succesfaktorer, der er kritiske for indførelse og hvordan forskellige typer af firmaer kan have fordel af det [Lampel and Mintzberg, 1996], [Gilmore, 1997], [Sabin, 1998], [Silveira, 2001], [Berman, 2002].

2 Produktkonfigurering For at implementere et konfigurationssystem må der udvikles en model af produktet og denne skal implementeres, sædvanligvis i form af en produktkonfigurator. Det, at produkter skal være forberedt til kundetilpasning for at imødekomme MC, er i udstrakt grad beskrevet i litteraturen. [Berman, 2002] and [Pine, 1993b] foreslog, at brugen af modulære produkter kombineret med sen produktdifferentiering ville være afgørende for at opnå succes med MC.

En ofte benyttet fremgangsmåde er at samle en gruppe af produkter i en produktfamilie og beskrive denne i én model. Sædvanligvis kan en produktfamilie opfattes som mængden af slutprodukter, der kan dannes ved at kombinere på forhånd definerede moduler [Faltings, 1998], [Jørgensen, 2003]. En produktfamiliemodel beskriver, hvilke moduler der er indeholdt i produktfamilien og hvordan de kan kombineres med hinanden. Når et produkt familie model

3

implementeres i en konfigurator, kan brugeren vælge moduler til sammensætning af produktet og i enkelte tilfælde kan brugeren bestemme slutproduktets egenskaber, hvorefter konfiguratoren automatisk vælger moduler [Jørgensen, 2003]. Flere forskellige metoder med hver deres fordele og ulemper er i tidens løb blevet fremsat vedrørende udvikling af produktmodeller.

En konkret procedure for udvikling af produktmodeller er beskrevet i [Hvam, 1999] baseret på [Hvam, 1994.] Det er en meget praktisk indgang med en syv-trins procedure, der beskriver, hvordan et konfigurationssystem bygges op fra proces- og produktanalyse til udførelse og vedligeholdelse. Som grundlag for modelleringen bruges den såkaldte ”Produkt variant Master” metode, fulgt af objektorienteret modellering. Den objektorienterede tilgang er også anvendt af [Felfernig, 2001], som bruger Unified Modelling Language (UML) til at beskrive produkt familier. Dette gøres ved at udarbejde en UML metamodel arkitektur, som automatisk kan omsættes til en køreklar logisk arkitektur. I modsætning til [Hvam, 1999] fokuserer denne metode mere på at formulere en objektorienteret opbygning af produktets struktur samt regler og begrænsninger mest effektivt. Metoden fokuserer også på, hvordan kundens funktionelle krav kan omsættes til et udvalg af specifikke moduler i produktfamilien.

Omsætning af funktionelle krav til specifikke moduler er behandlet i [Jiao, 1998] og [Du, 2000], hvor der foreslås et tredelt præsentationsskema til at beskrive produktfamilien. De tre dele er den funktionelle, den tekniske og den strukturelle del. Den funktionelle del bruges typisk til at beskrive kundens funktionelle behov og den tekniske del bruges til at beskrive design parametre i det fysiske domæne. Den strukturelle del bruges til at fremvise forbindelsen mellem den funktionelle og den tekniske del, lige som den beskriver reglerne for, hvordan et produkt kan konfigureres.

De fleste af de metoder, der findes til modellering af konfigurerbare produkter, fokuserer på at modellere løsningsrummet for konfigureringen. Det betyder, at de kun beskriver produkt-egenskaber og produktstrukturer som angivet ovenfor. Typisk medtager de ikke anden information, der f.eks. kan bruges i den videre behandling. Denne information, som kunne inkludere f. eks. kunde-, logistik- og produktionsinformation, er ifølge [Reichvald, 2000] ligeså betydningsfulde, eftersom en succesfuld udførelse af MC berører alle informationsstrømme i den såkaldte ”Information Cycle of Mass Customisation”.

2.1 Produktfamilier og produktfamiliemodeller

Når kunder vælger produkter, der opfylder specifikke behov, må produkternes egenskaber være tilgængelige. Overordnet set bør det produkt udvælges, der matcher behovet bedst. Set fra kundens side kan konfigurerbare produkter specificeres – konfigureres – ved at vælge egenskaber fra en given mængde af mulige værdier, således at hvert leveret produkt bliver individuelt produceret under hensyntagen til de specifikke ønsker fra kunden. Ved den traditionelle form for produktkonfigurering er sammensætningen af et produkt baseret på et antal prædefinerede moduler og hvert produkt bliver opbygget af et udvalgt sæt af disse moduler. Det forudsættes altså, at det ikke er nødvendigt at foretage ændringer eller konstruere nye moduler i

4

forbindelse med salg og produktion af sådanne produkter. Eksempelvis kan computere sammensættes ved at vælge blandt et antal forskellige moduler: kabinetter, printkort, skærme, osv.

Set fra producentens synspunkt er et konfigurerbart produkt mere præcist defineret som en produktfamilie ud fra hvilken hvert enkelt produkt kan vælges gennem en konfigureringsproces. Sædvanligvis indeholder produktfamilien et stort antal mulige produkter, hvilket betyder at det ikke er muligt at beskrive hvert enkelt produkt for sig. I stedet for bør familien beskrives i sin helhed og beskrivelsen af hvert produkt udledes som resultatet af konfigureringen.

En generisk model af en produktfamilie benævnes produktfamiliemodel. En sådan model kan tjene som fundament for konfigureringsprocessen, fordi den har et sæt åbne specifikationer, der skal bestemmes for at konfigurere et individuelt produkt i familien. Produktfamilien udgør mængden af mulige produkter, hvilket opfylder specifikationerne i produktfamiliemodellen. Resultatet af hver konfiguration er en model af det konfigurerede produkt, en produktmodel. Ud fra denne model kan det fysiske produkt produceres, se figur 2. Produktmodellen indeholder derfor information om hvilke moduler og komponenter, der skal samles. For at sikre sig, at kun legale konfigurationer vælges, indeholder familiemodellen restriktioner om, hvad der er muligt og ikke muligt.

Figur 2 – Produktfamiliemodel som fundament for produktkonfigurering

På baggrund heraf kan en produktkonfigurator defineres som et værktøj, et computerprogram, der kan støtte konfigureringsprocessen. Når en produktkonfigurator er baseret på en produkt-familiemodel, bliver nødvendige informationer trukket herfra og det vil desuden være nødvendigt at udvikle en brugerflade, der kan benyttes ved konfigureringsopgaver.

5

2.2 Organisatoriske aspekter

I produktionsvirksomheder, der tilbyder produktkonfigurering, er de fleste organisatoriske afdelinger sædvanligvis involveret, ikke kun salgs- og produktionsafdelingerne. Produkt konfiguration kan ses som en god kobling mellem salg og produktion, hvilket har til hensigt at eliminere de traditionelle interessekonflikter. Salgsafdelingen ønsker at tilbyde kunderne præcis de produkter, de ønsker, og oftest er sælgeren villig til at gå langt for at opfylde kundernes behov. På den anden side vil produktionsafdelingen være interesseret i standardiserede produkter så produktionen bliver så enkel som muligt.

Udviklingsafdelingen skal tilpasse de eksisterende produkter og udvikle nye produkter, der er egnet til konfigurering, altså har en modulær arkitektur. Generelt kan det siges, at når et konfigurerbart produkt skal udvikles, må det designes efter en generisk produkt arkitektur, så mulighederne for forskellige konfigurationer er gennemtænkt allerede på udviklingsstadiet. Erfaringen viser, at dette ikke altid er tilfældet, hvilket giver problemer ved nye behov fra kunderne. Produktionsafdeling må uden yderligere omkostninger kunne producere og/eller samle konfigurerede produkter. Det kræver fleksibel varehåndtering og små omstillingstider. Omvendt skal salgsafdelingen acceptere at benytte en produktkonfigurator med dens muligheder og begrænsninger.

For at implementering af produktkonfigurering skal blive en succes, er det absolut nødvendigt at firmaet ikke kun definerer dette som et IT-projekt. Kun gennem en bred forståelse af firmaets produkter, forretningsgang, organisation og kunder kan produkt konfigurering indføres med hele sit potentiale. Det følgende afsnit vil beskrive hvordan produktkonfigurering kan påvirke produktudvikling og processen fra salg til levering.

2.3 Processerne vedrørende salg, ordrebehandling og produktion

Figur 3 viser en model af processen fra salg til levering af et konfigurerbart produkt. En ordre eller en forespørgsel starter processen. Figur 3 viser to trin i konfigureringsprocessen (1 og 2), som illustrerer, at det ikke altid er muligt at udarbejde den endelige konfigurering i en arbejdsgang. Dette kan f.eks. forekomme, hvis produktet er meget kompliceret og mange tekniske betingelser skal opfyldes i processen. I trin 1 specificerer kundens behov og i trin 2 gennemføres en intern teknisk konfigurering, hvor kundens valg transformeres til en præcis produktbeskrivelse og produktions- og montageordrer genereres. Det skal understreges, at den teknisk konfigurering ikke omfatter konstruktion af nye moduler eller komponenter.

6

Figur 3 – Processen fra salg til levering af et konfigurerbart produkt [Sulonen, 1998]

Figur 3 illustrerer ligeledes anvendelse af to forskellige produktkonfiguratorer. Ideelt set bør det tilstræbes, at produktkonfiguratoren er så fuldstændig, at begge (eller eventuelt flere) konfigureringer kan gennemføres med samme konfigurator og at den frem for alt er tilpasset til de krav, som brugerne stiller, uanset om der er tale om slutkunder, sælgere eller personer med udvidet produktkendskab.

2.4 Produktudvikling

For konfigurerbare produkter er det essentielt, at der udvikles produktfamiliemodeller. Formålet med produktfamiliemodellen er at beskrive produktfamilien på en systematisk og entydig måde. I produktfamilien er alle mulige varianter beskrevet og defineret i forhold til de forskellige moduler, der kan kombineres. Når produkter er opdateret eller nye produkter er udviklet, kan allerede eksisterende produktfamiliemodeller eventuelt bruges som referencemodeller.

Det er som nævnt nødvendigt, at konfigurerbare produkter har en modulær arkitektur. Desuden skal moduler, der kan erstatte andre, have de samme grænseflader (se yderligere herom i afsnit 2.7).

7

Nogle producenter tilbyder delvist konfigurerbare produkter, så kunden kan definere nogle funktionaliteter, og udviklingsafdelingen vil så blive involveret for at tilfredsstille disse specielle behov. Hvis et specialudviklet produkt produceres til en kunde, bør dette indgå i produktfamilien og modellen bør udvides. Hvis firmaet senere modtager en anden ordre på dette produkt, vil det således være en almindelig ordre på et konfigurerbart produkt. Imidlertid bør produktet ikke indsættes i produktfamiliemodellen før en fuld detaljeret produktdokumentation (materiale-oversigt, arbejdsgang etc.) for det tilføjede produkt foreligger.

2.5 Motiver for produktkonfigurering

En finsk forskningsgruppe har undersøgt, hvilke motiver finske firmaer har for at bruge produkt konfigurering [Sulonen, 1998], og har fundet frem til følgende som de hyppigst forekommende motiver (rækkefølgen afspejler hyppigheden):

• Evne til at opfylde en bred vifte af kundekrav • Mindre genbestillingstider i processen fra salg til levering • Bedre styring af produktionen • Reduktion af omfanget af kundespecifik konstruktion • Effektiv måde at tilbyde en bred produktportefølje • Forbedret kvalitet i produktionsprocesserne

Forskellige projekter ved danske firmaer har vist, at nogle af motiverne ved at bruge produktkonfiguration er:

• Oprette en god kobling mellem salg og produktion • Sikre fuldt specificerede ordrer • Sikre valid produktionsdokumentation • Lettere at håndtere et større antal varianter • Mindre vedligeholdelse af produktdokumentation • Et værktøj til proaktivt salg

Det skal understreges, at firmaer kan have forskellige motiver for at bruge produkt konfiguration afhængigt af den aktuelle situation.

2.6 Produktstruktur

Et produkt består af et antal komponenter, der igen kan bestå af andre komponenter, etc. Strukturen af et produkt og alle dets underkomponenter kan således illustreres ved en træstruktur, se figur 4. Et sådant hierarki giver et godt overblik over de valgte komponenter.

8

Komponenthierarki: Computer Kabinet CPU-kort CPU Lager Enhed 1 Enhed 2 Grafik-kort Disk styre-kort HardDisk DVD-læser CD-brænder Skærm Trådløs mus Mus Modtage-enhed Tastatur Højtalere Venstre højtaler Højre højtaler .... Figur 4 – Eksempel på en produktstruktur

I forbindelse med produkt konfigurering er det ofte en fordel at identificere nogle moduler på et niveau mellem komponenter og slutproduktet. Ideen er, at moduler er identificeret set fra et konfigureringssynspunkt, hvorimod komponenter identificeres ud fra et produktionssynspunkt. Normalt er antallet af moduler mindre end antallet af relaterede komponenter.

I den strukturelle model for konfigurerbare produkter udtrykkes derfor, at produkter består af moduler og moduler består af komponenter. Denne opdeling i tre niveauer er vist i figur 5.

P1 P2

M1 M2 M3 M4 M5

K1 K2 K4 K7 K8K3 K5 K6 K9

Figur 5 – Produktstruktur opdelt på produktniveau, modulniveau og komponentniveau

9

Som eksempel på at definere moduler i forbindelse med konfigurering af computere kan nævnes forskellige højtalersæt bestående af to højtalere og tilhørende kabler. Et andet eksempel kan være regionsmoduler eller sprogmoduler, der omfatter alt, hvad der specifikt gælder en regioner eller sprog, f.eks. strømforsyninger, kabler, stik, certifikater og manualer.

Somme tider kan et modul bestå af andre moduler – undermoduler. Sprogmoduler kan f.eks. være undermoduler til regionsmoduler. Yderligere kan en komponent direkte være en del af et produkt (K8 figur 5), for eksempel i det tilfælde, hvor komponenten inkluderes automatisk af konfiguratoren. I det modsatte tilfælde kan individuelle komponenter identificeres som moduler (K9 er defineret som modul M5 i figur 5).

2.7 Grænseflader

Moduler identificeres ofte i forhold til hvordan de kan grænse op til andre modeller, f.eks. så moduler med samme grænseflade kan erstatte hinanden (se figur 6). Et eksempel på dette kunne være to moduler, hvor den eneste forskel mellem dem er farven. Grænseflader på moduler øver altså ind på fastlæggelsen af de mulige produktstrukturer.

Figur 6 – Tre forskellige kategorier af moduler mht. substituering

Computere er sædvanligvis opbygget med en bus-arkitektur, hvilket er et karakteristisk eksempel på at grænsefladen mellem printkort og stik er veldefineret. De øvrige forskellige slags stik i computere udgør på tilsvarende måde veldefinerede grænseflader.

2.8 Produktegenskaber

Foruden komponenter og struktur har produkter egenskaber. Det er centralt at fokusere på egenskaber ved det resulterende produkt, når en konfigurering skal gennemføres. For et konfigureret produkt er de resulterende egenskaber afhængig af de valgte komponenter og den opbyggede struktur. I konfigureringsprocessen skal der være algoritmer til rådighed, der kan estimere det resulterende produkts egenskaber. Nogle egenskaber er simpelt hen lig med egenskaber for visse komponenter, som f.eks. at en computers farve er lig med kabinettets farve.

10

Andre egenskaber må frembringes ved en beregning ud fra egenskaber ved komponenterne. Vægten af et produkt er lig med summen af komponenternes vægtværdier. Men ikke alle resulterende egenskaber er så enkle at bestemme. Ydelsen af en computer er f.eks. en ikke-lineær matematisk funktion af visse komponenters opbygning og egenskaber. Meget mere komplicerede eksempler kunne også nævnes.

3 Modeller og Modellering Modellering er en meget vigtig fremgangsmåde i udviklingsprojekter, hvor det resulterende artefakt er meget komplekst. Denne fremgangsmåde har fået stigende betydning i takt med at computerbaserede udviklingsværktøjer er blevet mere brugbare og har fået flere funktionaliteter. Disse udviklingsværktøjer vil i øvrigt ofte diktere bestemte udviklingsmetodikker og med en række begrænsninger. Men modellering kan foretages på mange måder og kan have forskellig betydning for udviklere. Der kan lægges vægt på mange emner, beslutninger kan træffes på mange måder og ressourcer kan allokeres forskelligt.

Metodikker for systemudvikling er ofte baseret på begreber og fremgangsmåder som er afledt af Generel Systemteori. Denne teori siger, at en systemmodel er en bevidst forenklet beskrivelse af et system og skal opfylde et vist formål. Forenklingen medfører at visse valg skal træffes for at udvælge de mest betydende egenskaber, komponenter og relationer mellem disse. En systemmodel kan således være hensigtsmæssig ved kommunikation mellem udviklere, fordi der ved hjælp af modellen kan koncentreres om de vigtigste aspekter af systemet.

Abs

trak

tion

Rea

lisat

ion

Analytisk Model Syntetisk Model

Objekt Artefakt

Virk

elig

hede

nM

odel

verd

enen

Figur 7 – Analytisk og syntetisk modellering

Som antydet, er modeller meget ofte betragtet som analytiske modeller, dvs. modeller af noget eksisterende, ofte fysisk forekommende. En sådan model er altså en beskrivelse, abstraktion, hvor en bevidst forenkling er foretaget. I modsætning til analytiske modeller er syntetiske modeller ikke opbygget fra noget eksisterende men i stedet er en sådan model dannet som basis for at skabe noget nyt, typisk noget fysisk forekommende – et artefakt. Syntetiske modeller er altså typisk bygget ud fra ideer, tanker og forestillinger.

11

Syntetiske modeller er meget ofte udviklet for at give mulighed for at eksperimentere og teste modellen før det fysiske system bygges. Modellering gør det muligt at sikre, at designet er korrekt og ved at præsentere modellen på forskellige trin er det muligt at se konsekvenserne af beslutninger og dermed opnå en god forestilling om det færdige resultat. Når der gennemføres en syntetisk modellering er det ofte vigtigt at se modellen fra mange forskellige synsvinkler og at repræsentere modellen på mange forskellige abstraktionsniveauer. Dettr er specielt vigtigt i begyndelsen af en modelleringsproces før væsentlige beslutninger træffes om f.eks. form og indhold.

Det er almindelig accepteret, at syntetisk modellering omfatter arbejdet med abstraktion som en dimension adskilt fra arbejdet med detaljer. I modellering benyttes derfor fundamentalt to dimensioner: abstraktionsgrad og detaljeringsgrad. Jo højere abstraktionsgrad jo mere abstrakt og jo højere detaljeringsgrad jo flere detaljer. I syntetisk modellering arbejdes der med disse to dimensioner på følgende måde (se figur 8):

abstraktion: fra høj abstraktionsgrad til lav abstraktionsgrad detaljering: fra lav detaljeringsgrad til høj detaljeringsgrad

Figur 8 – Modellering: Abstraktion og Detaljering

Da disse to udviklingsmåder bliver kombineret i modellering, fremkommer følgende matriks:

Abstraktions-niveauer for

modellering af attributter

Abstraktionsniveauer for modellering af

struktur Figur 9 – Modelleringsmatriks

12

4 Modellering af Produktfamilier

I det følgende vil forhold omkring modellering af produktfamilier blive behandlet nærmere. Ved implementering af produktkonfigurering er der brug for en dækkende terminologi og en systematisk metodik. Det har stor betydning, at benytte veldefinerede termer og på en konsistent måde i relation til en bredt accepteret metodik, så misforståelser kan undgås og kommunikation kan lettes.

4.1 Attributter og datastrukturer

Som nævnt består produkter af egenskaber, komponenter og struktur. Tilsvarende indhold gælder om modeller af produkter og produktfamilier. I det følgende vil betegnelsen attribut blive anvendt i modeller svarende til egenskaber ved fysiske produkter. Når det skal foretages en konfigurering, skal de ønskede egenskaber ved det resulterende produkt altså bestemmes ved at vælge værdier af attributter i produktfamiliemodellen. Alle relevante attributter skal defineres og de værdier, det er muligt at vælge imellem ved konfigurering, skal specificeres i modellen. I denne forbindelse skal det bemærkes, at valgbare moduler sommetider er erstattet af en eller flere attributter. En computer kan f.eks. være aflåselig (attribut) eller forsynet med en lås (modul/komponent). Konfigureringsprocessen kan derfor betragtes som en blanding af at specificere attributter og at selektere moduler.

I syntetiske modeller, der udelukkende er repræsenteret ved data, skal den funktionelle virkemåde transformeres til attributter – se de følgende afsnit. Ydermere skal der opbygges datastrukturer, der modellerer, hvordan et produkts moduler/komponenter kan bygges sammen i en struktur. Figur 10 viser, hvordan afhængigheden er mellem attributter og moduler/komponenter. De underliggende moduler/komponenter er bestemt på basis af beslutninger vedrørende de valgte attributter. Fire forskellige alternativer er vist.

Attribut 1 Attribut 2

Modul 1 Modul 2 Modul 3

Attribut 3 Attribut 4

Modul 4

2 33 441

C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8

Produkt

2

Figur 10 – Specifikation af moduler ud fra attributter.

13

I tilfælde 1 svarer attribut 1 til modul 1. Alle valg af værdier af denne attribut kan kun realiseres gennem modul 1. F.eks. realiseres en computers farve ved farven på kabinettet.

I tilfælde 2 bliver valg af værdier af attribut 2 realiseret ved en kombination af modul 2 og 3. Skal en computer eksempelvis være funktionsklar ved levering kræves såvel en harddisk som et operativsystem.

Endelig viser tilfælde 3 og 4 tilsammen at både attribut 3 og 4 realiseres gennem samme modul 4. F.eks. skal der vælges både en lagerstørrelse og en tilgangstid for at fastlægge en konkret harddisk.

4.2 Udvikling af produktfamiliemodeller

I produktfamiliemodeller skal alle nødvendige data etableres om de indgående moduler/komponenter, de mulige produktstrukturer og de resulterende produkters egenskaber. Modellen består som nævnt af attributter og datastrukturer, der tilsammen kan rumme de nødvendige data.

De grundlæggende enheder af en produktfamiliemodel udgøres af modultyper. En modultype er en model af en mængde af moduler eller komponenter, der er substituerbare, måske med visse restriktioner. Ved konfigurering bliver der fastlagt individuelle moduler af hver defineret type. Modellen af den samlede produktfamilie opbygges også som en modultype. I det følgende præsenteres en enkel metode for beskrivelse af en produktfamiliemodel. Repræsentationen er her udtrykt på sprogform men der kan opbygges en tilsvarende grafisk repræsentation ved indførelse af grafiske symboler.

Hver attribut i en modultype er defineret ved et navn og sædvanligvis en datatype (Boolean, Integer, Float, String, Currency, osv.).

Denne deklarative sætning viser syntaksen for beskrivelse af en modultype:

modultypenavn {…}

Eksempel:

Harddisk {...} En liste af modultypens af attributter beskrives således:

Attributes attributnavn : datatype; attributnavn : datatype; …

14

Eksempel:

Harddisk { Attributes Navn : String(50); Lagerstørrelse : Integer; Tilgangangstid : Float; Pris : Currency; }

De mulige eksemplarer af en modultype angives ved en tabel med en kolonne for hver attribut og en række for hvert modul.

Navn Lager-størrelse Tilgangstid PrisMaxtor 10K-3 36,7 Gb 4,5 ms 1.375 kr.Maxtor 10K-4 146,9 Gb 4,4 ms 4.055 kr.Maxtor 10K-5 300,0 Gb 4,4 ms 8.975 kr.

Moduldata kan eventuelt trækkes fra en database. Dette gælder typisk for alle komponenterne, der eventuelt kan beskrives med en enkelt modultype, f.eks.

Komponent { Attributes Nummer : Integer; Navn : String(50); Kostpris : Currency; }

I tilfælde af at hvert modul yderligere kan konfigureres ved, at der kan foretages en indstilling, kan attributter i stedet for en datatype have defineret et domæne, der angiver de mulige værdier, som attributten kan antage. Et domæne kan f.eks. være et sæt diskrete værdier, et interval af hele tal, et sæt af talværdier eller en liste af navngivne værdier.

Syntaksen for en attribut med domæne og eventuel forindstilling er:

attributnavn : {domæne} [Default værdi];

Eksempel:

Harddisk { Attributes ..... Indstilling : {Master, Slave} default Master; Operativsystem : {Intet, WinXP, Win2000, WinMe} Default WinXP; ..... }

15

Ved opstilling af moduldata på tabelform (se ovenfor) kan forindstillingen af sådanne attributter i stedet angives i tabellen.

Hvis et modul kan konfigureres ved sammensætning af moduler/komponenter, kan visse attributter eventuelt kun bestemmes som en funktion af andre attributter. I sådanne tilfælde angives enten et udtryk eventuelt med standardfunktioner eller en specialfunktion i form af en algoritme. Hvis navnet på en modultype indgår i aritmetiske udtryk betyder det ”antal eksemplarer af typen”.

Eksempler:

Computer { Attributes OperativSystem : Boolean Default true; Farve = Kabinet.Farve; Harddiske = Harddisk; DiskLager = Sum(HardDisk.Lagerstørrelse); Vægt = SumVægt : Double { ... Specifik algoritme ... } ..... }

I modultyper kan der yderligere specificeres et sæt relationer, der angiver de restriktioner (eng. constraints), der gælder vedrørende kombination af moduler. Figur 11 viser, at der generelt findes fire forskellige kategorier af relationer.

Figur 11 – Forskellige kategorier af relationer

Relationer af kategori 1 benyttes bl.a. til modellering af produktstrukturer, hvor det skal beskrives at et produkt/modul (eksemplar af en modultype) består af moduler (eksemplarer af andre modultyper), der eventuelt igen består af moduler osv. indtil komponent-niveauet er nået. Disse relationer udtrykkes ved, at der i hver modultype er mulighed for at angive bestanddele i form af undermoduler. Samtidigt skal angives en mangfoldighed, der specificerer, hvor mange eksemplarer, der kan indgå.

To mangfoldigheder kan vælges, se figur 12.

16

Mangfoldighed Beskrivelse OneOf Ét og kun ét eksemplar kan indgå AnyOf Et eller flere eksemplarer kan indgå

Figur 12 – To muligheder for specifikation af mangfoldighed i modultyper

I tillæg til angivelse af mangfoldighed kan det angives, om det er tilladt at undlade et undermodul. Syntaksen for relationer, der beskriver bestanddele er:

Contents = { [Optional] mangfoldighed modultype, ... };

Eksempel:

CpuEnhed { ..... Contents = { OneOf CpuKort, AnyOf Processor, AnyOf LagerEnhed }; ..... } Kabinet { ..... Contents = { OneOf StrømForsyning, Optional OneOf StrømKabel }; ..... }

Øvrige relationer opbygges af aritmetiske og logiske udtryk. Her kan aritmetiske operatorer som addition, subtraktion, multiplikation og division samt standardfunktioner bruges sammen med følgende aritmetiske relationsoperatorer: =, >=, <=, >, < og <>. De logiske operatorer er AND, OR, XOR, NOT, implikation (⇒) og biimplikation (⇔). Hvis navnet på en modultype indgår i logisk udtryk betyder det ”eksemplar af typen”.

17

Eksempler på relationer med aritmetiske og logiske operatorer:

CpuEnhed { Constraints GrafikKort + IoKort + TvTunerKort <= CpuKort.AntalBusStik; Processor <= ProcessorStik; ..... } Computer { Constraints Skærm <= 2; HardDisk + CdDrev + DvdDrev <= DiskKabel * 2; Operativsystem ⇒ HardDisk.Operativsystem <> Intet; CdDrev not ⇔ DvdDrev; ..... }

Det skal afslutningsvis understreges, at klassifikation med arv af attributter også kan benyttes ved opbygning af modellerne – specielt når der er tale om mange forskellige modultyper.

5 Indholdet i produktkonfiguratorer

Som nævnt udgør produktfamiliemodeller grundlaget for udvikling af produktkonfiguratorer. Men disse værktøjer indeholder andet, der er nødvendigt for at kunne benyttes i praksis.

5.1 Regler og relationer

Ovenfor er begrebet relationer introduceret. Traditionelt findes der imidlertid også mulighed for at beskrive de samme forhold ved hjælp at de såkaldte regler – mere præcist aktionsregler. Disse regler udtrykkes principielt ved hvis-så (if-then) udtryk og stammer fra den måde, som eksperter typisk udtrykker sig på. Der er både fordele og ulemper ved begge udtryksmåder men de primære fordele ved relationer er at beskrivelserne er mere elegante, fylder mindre og har en mere effektiv inferensmetode (se næste afsnit). I figur 14 er vist flere sammenligninger.

18

Regler (eng. rules) Relationer (eng. constraints) Opbygning og vedligeholdelse er relativt besværlig.

Opbygning og vedligeholdelse er relativt enkel.

Valg af attributværdier skal foretages i den opstillede rækkefølge.

Valg af attributværdier kan foretages i vilkårlig rækkefølge.

Gennemførelsen af konfigureringen kan normalt først køres efter at alle værdier er valgt. Eventuelle fejl kan altså ikke påvises undervejs.

Gennemførelsen af konfigureringen køres skridtvis, så eventuelle fejl kan påvises straks.

Figur 13 Sammenligning mellem regler og relationer

5.2 Inferensmetoder

En inferensmetode er en algoritme, der drager logiske slutninger om et sæt regler eller relationer. Sådanne algoritmer er opbygget meget forskelligt for regler og for relationer. Det er påvist, at inferensalgoritmer for relationer kan opbygges, så konfigureringsbeslutninger kan træffes i vilkårlig orden, jfr. [Sabin, 1998, Soininen, 2000]. Omvendt betyder dette, at hvis samme mulighed skal tilbydes med regler, skal antallet af regler i de fleste tilfælde mangedobles. Dertil kommer, at inferensmetoder til relationer har den særlige karakteristik i modsætning til ved regler, at regnetiden formindskes des flere beslutninger der træffes.

Implementeret i produktkonfiguratorer kan sådanne algoritmer aktiveres, hver gang brugeren foretager et valg [Yu, 1998], [Møller, 1995]. Ved større modeller kan processen tage for lang tid i begyndelsen, men efter nogle valg kan resultatet opnås inden for acceptabel tid. Denne fremgangsmåde har den store fordel, at konsekvenserne af et valg kan vises før næste valg foretages. Dette bevirker, at samtlige trufne beslutninger på et hvert tidspunkt af konfigurationsprocessen kan checkes for konsistens. Ydermere er det muligt at fastfryse et sæt beslutninger og transformere en fuldstændig eller delvis konfiguration til en ny konfigurator og f.eks. overlade de resterende beslutninger til andre.

5.3 Brugerflader

Opbygningen af produktkonfiguratorers brugerflade er meget vigtig og det store potentiale i brugen af web-teknologi bør ikke undervurderes. Derfor bør grafiske komponenter inkluderes hvor det er passende, f.eks. menulister, afkrydsningsfelter, trykknapper, billeder osv. Hertil kommer, at automatisk generering af specielle visuelle effekter i forbindelse med de valgbare muligheder vil være til stor hjælp. F.eks. når forskellige farver er en mulighed, bør det kunne vises grafisk og når forskellige moduler kan vælges direkte eller indirekte, bør de kunne præsenteres som 3D-billeder. Ultimativt bør det komplette billede af det konfigurerede produkt kunne genereres som et 3D stereo billede i høj kvalitet.

19

For at inkludere sådanne grafiske komponenter i brugerfladen, er det vigtigt at inkludere geometriske data i produktfamiliemodellen. Dette understreger det faktum, at en produktmodel er mere end en CAD model. Når en produktfamiliemodel er udgangspunktet, er det åbenlyst at geometriske data kun er en del af modellen. Attributter, der beskriver produktets geometri, kan endog forekomme som sekundære attributter, hvor værdien er afledt af de opstillede relationer.

Det primære indhold af produktkonfiguratorers brugerflader er at præsentere de valgmuligheder, som brugerne har til rådighed i forbindelse med konfigurering af produkter. Disse åbne specifikationer udgøres af alle de attributter i modellen, der fra begyndelsen af en konfigurering ikke er tillagt værdier. Disse attributter skal opstilles på brugerfladen i en hensigtsmæssig orden og valgmulighederne skal kunne vises på en passende måde. Hver gang en bruger foretager et valg, skal konfiguratoren kontrollere valget og udlede følgevirkningerne af valget.

6 Opsummering Det stigende pres fra kunder om tilpasning af produkter til individuelle behov har ført til fremkomsten af produktkonfigurering, der giver anvisninger på hvordan produktions-virksomheder på en effektiv måde kan varetage denne opgave. En familie af produkter beskrives i en model, der efterfølgende indbygges i en produktkonfigurator, som kunder og sælgere kan benytte. Gennem produktkonfigurering fastlægges præcise specifikationer af de enkelte produkter til brug ved indkøb, produktion og montage.

I denne artikel er en række forhold omkring produktkonfigurering gennemgået og de grundlæggende begreber er defineret. Som regel opfattes produktkonfigurering ud fra en strukturel betragtning, hvor et produkt fremstilles ved at vælge en kombination af et sæt moduler eller komponenter og spektret af mulige produkter bestemmes af tilladelige sammensætninger af modulerne og komponenterne. Men, hvis flere virksomheder skal have gavn af denne udvikling og flere forskellige slags produkter skal kunne omfattes af produktkonfigurering, må begrebsdannelsen og metodikkerne videreudvikles og have et bredere sigte.

Med dette udgangspunkt, og på grundlag af almindelige forhold omkring systemmodellering, er der i artiklen opstillet en generel metodik for modellering af et større spektrum af produktfamilier og givet anvisninger på, hvordan disse modeller kan formuleres på en konkret sproglig form. Yderligere er der gennemgået, hvad produktkonfiguratorer skal indeholde og hvordan produktfamiliemodeller kan danne grundlag for sådanne softwaresystemer.

20

7 References [Berman, 2002] Berman, B. (2002). Should your firm adopt a mass customization strategy?

Business Horizons, 45(4):51–60.

[Bosch, 2000] J. Bosch: Design and use of software architectures - adopting and evolving a product-line approach. Addison-Wesley, 2000.

[Davis, 1989] Davis, S. (1989). From future perfect: Mass customizing. Planning Review.

[Du, 2000] Du, X., Jiao, J., and Tseng, M. M. (2000). Architecture of product family for mass customization. In Proceedings of the 2000 IEEE International Conference on Management of Innovation and Technology.

[Faltings, 1998] Boi Faltings and Eugene C. Freuder (Ed.): Configuration - Getting it right. Special issue of IEEE Intelligent Systems. Vol.13, No. 4, July/August 1998

[Felfernig, 2001] Felfernig, A., Friedrich, G., and Jannach, D. (2001). Conceptual modeling for configuration of mass-customizable products. Artificial Intelligence in Engineering, 15:165–176.

[Gilmore, 1997] Gilmore, J. and Pine, J. (1997). The four faces of mass customization. Harvard Business Review 75 (1).

[Hvam, 1994] Hvam, L. (1994). Anvendelse af produktmodellering, -set ud fra en arbejdsforberedelsessynsvinkel. PhD thesis, Driftteknisk Institut, DTU.

[Hvam, 1999] Hvam, L. (1999). A procedure for building product models. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 15:77–87.

[Jazayeri, 2000] M. Jazayeri, A. Ran and F. van den Linden: Software architecture for product families: Principles and practice. Addison-Wesley, 2000.

[Jiao, 1998] Jiao, J., Tseng, M. M., Duffy, V. G., and Lin, F. (1998). Product family modeling for mass customization. Computers & Industrial Engineering, 35:495–198.

[Jørgensen 2003] Kaj A. Jørgensen: Information Models Representing Product Families. Proceedings of 6th Workshop on Product Structuring, 23rd and 24th January 2003, Technical University of Denmark, Dept. of Mechanical Engineering.

[Lampel and Mintzberg, 1996] Lampel, J. and Mintzberg, H. (1996). Customizing customization. Sloan Management Review, 38:21–30.

[Møller, 1995] Møller, G.: On the Technology of Array Based Logic. Ph.D. Thesis, Technical University of Denmark, 1995.

21

[Pine, 1993a] B. Joseph Pine: Mass Customization - The New Frontier in Business Competition. Harvard Business School Press, Boston Massachusetts, 1993.

[Pine, 1993b] Pine, J., Victor, B., and Boyton, A. (1993). Making mass customization work. Harvard Business Review 71 (5), 71(5):108–119.

[Reichwald, 2000] Reichwald, R., Piller, F. T., and Möslein, K. (2000). Information as a critical succes factor or: Why even a customized shoe not always fits. In Proceedings Administrative Sciences Association of Canada, International Federation of Scholarly Associations of Management 2000 Conference.

[Sabin, 1998] D. Sabin and R. Weigel: Product Configuration Frameworks - A survey. In IEEE intelligent systems & their appplications, 13(4):42-49, 1998.

[Silveira, 2001] Silveira, G. D., Borenstein, D., and Fogliatto, F. S. (2001). Mass customization: Literature review and research directions. Int. Journal of Production Economics, 72:1–13.

[Soininen, 2000] T. Soininen: An approach to knowledge representation and reasoning for product configuration tasks. Doctoral thesis. Helsinki University of Technology. 2000.

[Sulonen, 1998] Reijo Sulonen, Juha Tiihonen, Timo Soininen, Tomi Männistö: Configurable Products - Lessons learned from the Finish Industry. In: Proceedings of 2nd International Conference on Engineering Design and Automation, Hawaii, Integrated Technology Systems, Inc., 1998.

[Yu, 1998] Yu, Bei and Skovgaard, Hans Jørgen: A Configuration Tool to Increase Product Competitiveness. In IEEE Intelligent Systems, vol. 13, no. 4, 1998.