产品配置中的特征约束管理

1. 背景介绍：产品配置和特征定义
‍制造业的竞争力首先体现在产品上，每个企业都在按市场需求规划产品，汽车制造企业会规划A级车，B级车，C级车等等面向不同市场客户，而在A/B/C级车内部又按照车身形式、动力总成、装备等级进一步细分，最终再基于推荐车型的个性化选择(例如选装包)等，提供在激烈的市场竞争中最大化满足消费者需求的产品。
制造业的产品规划以型谱的形式体现，以假想的甘棠汽车公司为例，可以用下图来表达一个常见的产品型谱规划，注意此处的型谱为简化后的示意参考。

型谱用于管理企业产品的分类，具体区分不同类别产品的信息是通过描述产品的特征集合来表达的。在制造业中可以通过建立全局的特征库，并定义型谱节点中的特征清单，来实现不同类别产品的区分。用下图来表达假想的甘棠汽车细分型谱中的不同产品的特征信息。

产品型谱的层级由上至下，在最终到达具体一款实物产品前的层级，其部分特征都存在可选择性，例如在甘棠汽车的两厢车型层级，发动机可以在1.2、1.4、1.6、1.8L中选择，变速箱可以在手动、自动中选择;当具体到两厢车型中的豪华级产品，则发动机可以在1.6、1.8L中选择，变速箱则为固定的自动变速。
‍2. 设计、制造和销售所产生的特征约束
‍在企业实际产品型谱的配置定义时，往往会有上百种特征类型，接近上千种特征定义。由于设计、制造和销售的限制，以特征形式来描述产品配置，需要对各种特征之间的约束进行定义，以避免配置工程师、消费者可以选择无法制造出或者不想进行销售的产品。例如
· 从设计、制造的角度要求， 1.8L发动机必须配备自动变速箱，带倒车摄像头必须配备驾驶仓的可触摸彩色液晶屏，带全景天窗必须配置多功能真皮方向盘(其上有天窗控制开关)，一键启动必须配置无钥匙系统等，往往是由于工艺、功能配套等原因带来的约束。
· 从销售的角度要求，6向电动调节座椅必须配置真皮内饰，金属漆颜色必须搭配全景天窗，在北方区域必须配置加热座椅等等，往往是从销售角度来增加的约束要求
特征约束的应用，可以确保在产品规划设计阶段，辅助配置工程师进行型谱的特征定义，检测是否有违反约束的情况。在消费者个性化定制阶段，可以确保产品的定制化功能，不会存在违反制造和销售约束的
‍3. 特征约束衍生出的系统功能需求
‍当特征约束以具体的信息描述落地时，会产生在IT系统中应用的业务需求。
00001. 约束的描述语言必须是完备的，可以满足各种约束场景。约束规则的复杂场景在于有时不是两两特征间的，而是跨多个不同特征的。例如销售约束“全景天窗加智能导航的配置一起选择时，必须配备倒车影像或者360度全景影像”，就描述了4个特征间存在的约束关系。
00002. 在工程设计阶段，基于已有的特征约束，检测存在矛盾的配置信息。在配置工程师进行车型特征配置时，系统要自动应用已有特征约束，提醒工程师出现矛盾，例如当选择了“6向电动调节真皮座椅”，又选择了“灰色布绒内饰”，那就与已有的“真皮座椅必须配置皮内饰”的约束产生了矛盾。
00003. 在工程设计阶段，基于已有的特征约束和已选择特征值，自动推导产品型谱中其余特征值的关联。为了防止工程师配置错误，在选择了“6向电动调节真皮座椅“特征后，系统应该自动勾选“真皮内饰”为关联特征选择。
00004. 在定义特征约束时，检测已有约束与新定义的约束本身是否存在矛盾。特征约束不仅在检测产品配置时会提醒存在矛盾的地方，而且会检测到特征约束集合本身内部是否存在矛盾。当配置选项足够多的情况下，多达几百项或者上千项的约束之间也可能会由于人为疏忽产生矛盾。简单举例：“当选择一键启动时，必须选择无钥匙进入系统”，“当选择无钥匙进入系统时，必须选择带4G智能导航车型”，“当带4G导航时，必须带360度全景摄像头“，“当选择全景摄像头则不能选择一键启动功能”，这样四个约束规则就会产生一个矛盾链。系统应该可以检测出这种人为疏忽产生的错误约束定义。
00005. 在定义特征约束时，检测新定义的约束是否已经在语义上做为子集存在于已定义的特征约束集合中（即新定义的约束无价值）。为避免重复约束类型的定义，则应该能够检测出语义包含关系的约束描述予以提醒。例如已有约束描述“当选择一键启动时，必须选择无钥匙进入系统和360度全景摄像”，那么新增的“当选择一键启动时，必须选择360度全景摄像”约束描述就没有存在的必要，因为其包含的语义已经隐含在前面的约束中。有时候存在的特征约束集合多条的综合语义才会与新加入的一条产生包含关系，系统也需要能够检测出加以提醒。
00006. 在消费者个性化定制时，应用约束推导和矛盾检测，辅助消费者进行个性化配置选择。与配置工程师的辅助功能类似，系统在消费者选择了“6向电动调节座椅”后，自动将“真皮内饰”勾选，并且禁用“绒布内饰”，并提示消费者“真皮内饰”为其选择的关联特征。
00007. 基于型谱和特征约束集合，生成整车物料号级别的车辆排列组合。基于型谱的特征配置为消费者定制化选择带来可行性，但是没有规则约束的定制产品排列组合将会达到不可控制的爆炸数量级。系统可以在给定的约束规则集合中，排列组合枚举出可制造/销售的具体产品配置，达到整车物料号级别，也便于业务用户从有限范围内优选出一些推荐型号配置做为主打产品。
4. 信息系统的解决方案
‍在甘棠软件IBOM产品中，对产品配置中的特征约束管理，可以完整的支持上述的场景。特征约束引入了一阶逻辑谓词表达式，从而更直观的描述各种业务需求。

逻辑谓词表达式集合将会自动作用于产品配置表，检测其中是否存在矛盾，并指出引发矛盾的表达式最小集合，便于业务人员快速定位解决问题。同时根据表达式自动推导配置表中的(S, O, -)信息，减少不必要的手工操作。

甘棠软件的IBOM产品还提供基于REST服务的特征约束检测WEB API，供异构系统DMS（CRM），网上电子商城系统实现基于约束特征的个性化消费订单选择。

5. 总结
‍产品型谱中的特征约束管理其最大价值为消费者提供了高度灵活定制化产品的可能性，企业用户只需要将各种规则描述按条目的输入到系统中，将复杂的配置防错功能交给IT系统实现，就可以确保消费获得他满意而又符合企业设计、制造和销售要求的产品。