[논문 리뷰] Towards Electronic Shopping of Composite Product

Mark Sh. Levin|arXiv (Cornell University)|2012. 03. 03.

Product Development and Customization참고 문헌 42인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 계층적 형태다각적 다기준 설계(HMMD)를 사용하여 복합(모듈러) 제품의 전자 상거래를 위한 프레임워크를 제안한다. 이는 다기준 선택, 구성 요소에서의 조합적 합성, 다수의 제품 프로토타입 집합을 가능하게 하며, 순서 기반 우선순위와 호환성 추정치를 통합하여 나이브백과 유사 및 다중 선택 최적화 모델을 통해 고객 중심의 최적 구성 요소를 생성한다. 수치 예제를 통해 제품 수리 계획 및 궤적 등 실제 사례가 검증되었다.

ABSTRACT

In the paper, frameworks for electronic shopping of composite (modular) products are described: (a) multicriteria selection (product is considered as a whole system, it is a traditional approach), (b) combinatorial synthesis (composition) of the product from its components, (c) aggregation of the product from several selected products/prototypes. The following product model is examined: (i) general tree-like structure, (ii) set of system parts/components (leaf nodes), (iii) design alternatives (DAs) for each component, (iv) ordinal priorities for DAs, and (v) estimates of compatibility between DAs for different components. The combinatorial synthesis is realized as morphological design of a composite (modular) product or an extended composite product (e.g., product and support services as financial instruments). Here the solving process is based on Hierarchical Morphological Multicriteria Design (HMMD): (i) multicriteria selection of alternatives for system parts, (ii) composing the selected alternatives into a resultant combination (while taking into account ordinal quality of the alternatives above and their compatibility). The aggregation framework is based on consideration of aggregation procedures, for example: (i) addition procedure: design of a products substructure or an extended substructure ('kernel') and addition of elements, and (ii) design procedure: design of the composite solution based on all elements of product superstructure. Applied numerical examples (e.g., composite product, extended composite product, product repair plan, and product trajectory) illustrate the proposed approaches.

연구 동기 및 목표

• 기존 전자 상거래의 한계를 해결하기 위해 복합 제품의 동적이고 고객 중심의 구성 기능을 제공하는 것.
• 다기준 의사결정 및 호환성 제약 조건을 통합하여 구성 요소에서 모듈러 제품을 체계적으로 합성하는 방법을 개발하는 것.
• 다수의 선택된 프로토타입을 새로운 최적의 복합 솔루션으로 통합하는 집합 기반 기법을 도입하는 것.
• 계층적 형태다각적 모델링과 조합 최적화를 통해 고객 중심의 설계를 지원하는 것.
• 전자 상거래를 선택 기능을 넘어서 복잡한 모듈러 시스템의 설계 및 맞춤화까지 확장하는 것.

제안 방법

• 복합 제품을 구성 요소를 叶 노드로 가지며 각 구성 요소에 대한 설계 대안(DA)이 있는 트리 구조 시스템으로 모델링한다.
• DA에 순서 기반 우선순위를 할당하고, 서로 다른 구성 요소의 DA 간 호환성을 추정한다.
• 품질과 호환성 기반으로 DA를 선택하고 조합하기 위해 계층적 형태다각적 다기준 설계(HMMD)를 적용한다.
• 비용과 수익 추정치를 기반으로 나이브백과 유사 문제를 사용하여 구성 요소 추가 및 확장 절차를 해결한다.
• 예산 제약 조건 하에 각 구성 요소에서 하나의 DA만 선택하는 새로운 설계 절차를 위해 다중 선택 문제를 활용한다.
• 수익 대 비용 비율(c_i/a_i) 기반의 근사 알고리즘을 사용하여 최적화 문제를 해결한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전자 상거래 시스템은 개별 구성 요소에서 모듈러 제품의 조합적 합성을 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ2 제품 구성에서 다기준 선택과 호환성 제약 조건을 효과적으로 통합할 수 있는 최적화 모델은 무엇인가?
• RQ3 기존의 여러 제품 프로토타입은 어떻게 새로운 최적의 복합 솔루션으로 집합화할 수 있는가?
• RQ4 순서 기반 우선순위와 호환성 추정치는 설계 대안 선택을 어떻게 이끌어내는가?
• RQ5 운영 연구 및 인공지능 기법을 활용하여 고객 중심의 맞춤형 제품 구성 요소를 어떻게 체계적으로 생성할 수 있는가?

주요 결과

• HMMD 프레임워크는 다기준 선택과 호환성 제약 조건을 통합하여 최적의 복합 제품 구성 요소를 성공적으로 생성한다.
• 예산 5의 경우, 추가 절차에서 총 수익 7을 얻는 솔루션 E₂⋆D₁⋆X₁⋆Y₃⋆Z₃⋆O₁⋆G₁ 도출.
• 예산 6의 경우, 추가 절차에서 총 수익 8을 얻는 솔루션 E₅⋆D₁⋆X₁⋆Y₃⋆Z₁⋆O₁⋆G₂ 도출.
• 예산 14의 경우, 새로운 설계 절차에서 총 수익 14를 얻는 솔루션 E₂⋆D₁⋆X₂⋆Y₂⋆Z₁⋆O₁⋆G₂ 도출.
• 예산 17의 경우, 최적의 설계로 E₅⋆D₃⋆X₁⋆Y₃⋆Z₃⋆O₁⋆G₂ 도출되며 총 수익 17 달성.
• 수치 예제들은 제안된 프레임워크가 실세계 제품 구성 작업에서 실현 가능하고 확장 가능한지를 입증한다.