Массовое производство или персонализация
В первой половине прошлого века Генри Форд представил модель Т и произвел революцию в производстве автомобилей, внедрив конвейер и концепцию массового производства, то есть эффективного производства большого количества идентичных продуктов. Одну из лучших характеристик массового производства дал сам Форд: «Вы можете иметь любой цвет автомобиля, лишь бы он был черным».
Между тем, массовое производство идентичных продуктов осталось в прошлом, поскольку рынки покупателей преобладают. Эта ситуация ставит новые задачи перед бизнесом и его процессами производства и продаж, поскольку компании теперь вынуждены предоставлять продукцию, отвечающую индивидуальным потребностям своих клиентов и выдающийся пользовательский опыт.
Как следствие, была установлена парадигма массовой настройки-конфигурации (кастомизации). Эта парадигма основана на идее массового производства продукта, который отвечает требованиям и ожиданиям конкретных заказчиков, имеет возможность настройки самых разнообразных модификаций и опций в условиях ценообразования, близких к массовому производству.
Это означает, что основная цель заключалась не только в смене парадигмы для более точного учета требований, ожиданий и предпочтений клиентов, но и в достижении этой цели в условиях массового производства, сроков и цен.
Эпоха массовой кастомизации ознаменовала технологические разработки, срочно необходимые для эффективной реализации парадигмы. Технологии конфигурации превратились в ведущую технологию поддержки бизнес-сценариев массовой кастомизации.
Конфигурация на основе знаний
Определяет конфигурацию как особый случай проектной и производственной деятельности, когда настраиваемый конечный продукт собирается пользователем из экземпляров фиксированного набора заранее определенных типов компонентов, которые могут быть составлены в соответствии с набором ограничений (требований, стандартов).
Типы отношений компонентов продукта
Типы компонентов дополнительно характеризуются атрибутами и представляют собой наборы альтернативных компонентов (экземпляров). Например, материнская плата может быть либо MB-1, либо MB-2. Атрибут материнской платы – цена.
Компоненты связаны друг с другом через отношения часть-целое (также обозначаемые как агрегаты, например, ЦП является частью материнской платы) или отношения классификации (обобщения или таксономии), например, MB-2 — это материнская плата.
Конфигурация обычно основана на знаниях, поскольку она опирается на предметную область продукта и знания по решению проблем.
Ограничения (Constraints) ограничивают способы объединения (тип связи) различных компонентов друг с другом (например, MB-2 нельзя комбинировать с CPU-D).
Комбинаторный взрыв
Благодаря настроенным ограничениям конфигуратор помогает преодолеть комбинаторный взрыв или эффект резкого («взрывного») роста временной сложности алгоритма при увеличении размера входных данных задачи, когда большое количество вариантов приводит к пределу разрешимости. Обычно такие задачи имеют экспоненциальную или даже сверх-экспоненциальную сложность. Для обхода проблемы комбинаторного взрыва ищут специальные методы решения, в частности, применяют эвристические алгоритмы. Или комбинаторный взрыв используют для оправдания неразрешимости определенных проблем в вычислительных средах, коммуникациях, задачах поиска, в задачах просчёта последовательностей, решаемых методами прямого перебора (шахматы и другие игры, задача коммивояжера).
Например, иерархию классов в объектно-ориентированном программировании ООП можно представить в виде дерева, в котором различные типы объектов наследуются от своих родителей. Если необходимо объединить разные классы, например, при сравнении (например, A < B), то количество возможных комбинаций, которые могут возникнуть, резко возрастает. Если каждый тип сравнения необходимо программировать, то вскоре это становится неразрешимым даже для небольшого числа классов. Множественное наследование может решить эту проблему, разрешив подклассам иметь несколько родительских классов, и, таким образом, можно рассматривать несколько родительских классов, а не каждого дочернего, не нарушая никакой существующей иерархии.
Или примером может служить таксономия, в которой различные овощи наследуются от своих видов-предков. Попытка сравнить вкус каждого овоща с другими становится трудноразрешимой, поскольку иерархия содержит только информацию о генетике и не упоминает о вкусовых качествах. Однако вместо того, чтобы писать сравнения для carrot / морковь, carrot / картофель, carrot / росток, potato / картошка, potato / росток, sprout / росток, все они могут многократно наследоваться от отдельного класса tasty, сохраняя при этом свою текущую иерархию, основанную на предках, тогда все вышеперечисленное может быть реализовано только с помощью сравнения tasty / вкусный.
Модель конфигурации
Типы компонентов и ограничения также известны как модель конфигурации, которая помогает преодолеть комбинаторный взрыв. Модели конфигурации нужны потому, что во многих случаях существует огромное количество возможных вариантов конфигураций (комбинаций) конкретной системы (продукта). Если бы мы хранили каждое отдельное решение в базе данных, поиск предпочтительного решения был бы чрезвычайно трудоемкой задачей и требовал много вычислительных ресурсов. Кроме того, поддержание актуальности набора различных решений также заняло бы чрезвычайно много времени.
Процесс разработки модели конфигурации известен как процесс приобретения знаний. В случае, если клиента интересует персональный компьютер, необходимо учитывать его требования (например, заказчик предпочитает иметь материнскую плату типа MB-2).
Объединение модели конфигурации и соответствующего набора требований заказчика известно как задача конфигурации.
Задача и среда конфигурации
Тогда задача конфигурации является входными данными для системы конфигурации (конфигуратора), которая определяет конфигурацию конечного продукта.
Среду конфигурации можно рассматривать как объединение конфигуратора и связанного с ним компонента сбора и обслуживания знаний. Термин «конфигурация» сильно перегружен, поскольку он обозначает:
● как процесс создания продукта-артефакта, который состоит из экземпляров типов компонентов,
● так и сам продукт-артефакт, результат процесса настройки, который, например, может быть спецификацией материалов (спецификация).
Кто и зачем использует технологии конфигурации?
Короткий ответ на этот вопрос заключается в том, что технологии конфигурации значительно сокращают затраты на разработку и обслуживание ключевых функций, необходимых для реализации парадигмы массовой настройки.
Эти функциональные возможности включают:
● эффективную разработку и поддержку наборов ограничений (баз знаний конфигурации),
● разработку и поддержку пользовательских интерфейсов конфигуратора, а также
● интеграцию конфигураторов в существующие программные среды, такие как системы ERP (планирование ресурсов предприятия) и системы, поддерживающие управление данными о продуктах (PLM).
Заинтересованные стороны — лица, участвующие в проекте конфигуратора.
Лица, ответственные за разработку приложения-конфигуратора (или его частей), называются инженерами по знаниям.
- Инженеры по знаниям обладают глубокими знаниями о технологиях конфигурации и тесно сотрудничают с экспертами в предметной области, которые являются основными поставщиками:
- технических знаний (инженеры по продуктам),
- знаний в области маркетинга и продаж (эксперты по маркетингу и продажам).
Приобретение знаний — это процесс преобразования знаний о предметной области продукта в формальное представление базы знаний конфигурации (модели конфигурации).
Чтобы разработать и поддерживать базу знаний о конфигурации, которая действительно отражает реальную предметную область продукта, необходим ряд итераций взаимодействия между экспертами в предметной области и инженерами по знаниям. Это может привести к накладным расходам на коммуникацию, которые также известны как «узкое место» при получении знаний.
Третья группа заинтересованных сторон, участвующих в проекте конфигурации, — это конечные пользователи, которые применяют конфигуратор в контексте реальных бизнес-процессов, таких как техническая конфигурация или настройка продаж.
Конфигурация на основе знаний (онтологий) — одна из наиболее успешно применяемых технологий искусственного интеллекта (ИИ) и систем поддержки принятия решений (СППР). Он применяется во многих различных областях продуктов и услуг, таких как автомобилестроение, телекоммуникации, электронное оборудование, лифты, железные дороги и финансовые услуги.
