吳 帥， 林 焰，2

(1.大連理工大學 船舶CAD工程中心， 遼寧 大連 116024；2. 大連理工大學 工業(yè)裝備結構分析國家重點實驗室， 遼寧 大連 116024)

基于模糊判斷的船舶托盤設計質量評價

吳 帥1， 林 焰1，2

(1.大連理工大學 船舶CAD工程中心， 遼寧 大連 116024；2. 大連理工大學 工業(yè)裝備結構分析國家重點實驗室， 遼寧 大連 116024)

托盤是船舶建造過程中的重要因素。通過對船舶托盤設計的研究，采用模糊評判法對所設計托盤的質量從多個指標進行了綜合評價，根據評價的結果來判定托盤設計質量的好壞，從而來決定是否選用所設計的托盤，還是對設計的過程進行修改。通過實例計算，證實了該方法的適用性，并開發(fā)出了船舶托盤設計質量評價計算軟件。此方法為托盤設計的質量提供了一種定量決策方法，使船廠能夠有更好的托盤，提高船廠的建造效率，帶來經濟效益。

托盤設計 質量 模糊評判

1 引言

隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，區(qū)域造船法成為船廠的主要生產方式之一。由于舾裝處于造船的中心地位，托盤作為舾裝中的作業(yè)單元，貫穿于整個造船過程，對生產起著指導作用，因此，托盤設計的重要性非常大。本文試圖建立一個評價托盤設計的指標體系，并用改進的模糊評判方法進行定量的分析與判斷，這對托盤設計的前后控制都將起到很好的作用。

2 托盤及托盤設計的基本內涵[1]

2.1 托盤的含義

托盤既是造船生產作業(yè)的一個基本單位，也是造船生產的一個物資集配單位，具有集配功能。

托盤包含兩方面的內容：(1) 造船生產設計時編制的托盤管理表和相應生產管理用表冊的最小單位，是現場生產作業(yè)的最小單位，也是內場制造、舾裝品的采購、集配中心的集配以及外場安裝的最小單位；(2) 表示鋼結構焊接而成的實物托盤，是舾裝件流動的載體，可以根據舾裝件的外形焊接成各種形式。

2.2 托盤設計

劃分托盤和確定托盤對象是托盤設計的工作。根據建造方針、施工要領制定托盤劃分原則，以托盤管理表形式，生產設計部門將托盤管理對象分類，進行物資集配，以便提供物資采購或制造，按規(guī)定交付期限送至施工現場。

需要強調的是，托盤設計必須深入進行生產設計，在設計方法、圖紙繪制形式、管理用各種清冊的編制格式都需要按托盤管理的流程進行。托盤設計不僅要繪制圖紙和編制工藝文件，還要編制生產管理所需要的各種清冊。

3 托盤設計評價指標體系的構建

3.1 構建托盤設計評價指標體系的原則

(1) 少而精。選擇的評價指標要最有代表性。

(2) 概括性。構建的評價指標要能全面反映托盤設計的實際情況。

(3) 區(qū)分重點程度。評價托盤設計中不同指標的地位與作用是不同的。

3.2 托盤設計評價指標體系的確立[2]

影響托盤設計的因素很多，根據托盤設計的內容和設計中的過程，按照構建托盤設計評價指標體系的基本原則，對影響托盤設計的因素進行了整體的分析與研究，認為托盤設計的評價指標體系由5個一級指標，25個二級指標所構成(本文僅討論至二級指標)。評價指標體系如表1所示。

3.3 評價托盤設計質量主要數據的確定

用指標體系對托盤設計進行具體評價時，必須有各個等級指標權重系數和最后一級指標評定等級的數據。

指標權重系數的計算采用層次分析法(AHP)，即通過兩兩重要性的比較建立判斷矩陣，再利用幾何平均法(根法)確定所求的權重向量[3]。

指標評定等級，對于最后一級指標可以采用專家評判法，將評估級別分為優(yōu)、良、中、差四個等級，根據專家評定四個等級人數的比率來構成模糊判斷矩陣，進而能逐級推斷托盤設計的整體水平[4，5]。

4 托盤設計的模糊判斷

對于托盤設計，其評價指標具有明顯的模糊特性，因此本文采用層次分析法和專家評判法對評價指標量化，然后采用改進的模糊綜合評判法對托盤設計進行評價,這是一種定性與定量分析有效結合的評價方法。

表1 托盤設計的評價指標體系

4.1 進行綜合判斷的步驟[6]

(1) 確定評價的因素集U={u1，u2，u3，…，un}，評價的等級集V={v1，v2，v3，…，vn}；

(2) 利用專家評判法，依據等級集給出評估表，從而建立模糊關系矩陣R：

(3) 利用層次分析法確定指標的模糊權向量A={a1，a2，a3，…，an}；

(4) 運用扎德法則做模糊矩陣乘法，然后歸一化處理，計算模糊評價結果向量S=A·R={b1，b2，b3，…，bn}；

(5) 檢驗結果向量S。

如果|bi-bj| <ε，i，j=1，…，m，i≠j，其中ε是給定的閾值，則采用置信度評判方法，將S中的所有b從大到小排列，當滿足下式：

則認為評價對象(本文中即托盤設計質量)的等級屬于vko。其中λ一般取0.6～0.7。

否則，應用最大隸屬度準則判定，即：哪個級別的數值大，就定為哪個級別。

4.2 應用舉例

托盤設計指標體系的權重系數和評價等級在研究過程中可以是虛擬的，然而在實際評價的過程中，這些數據需要有專門的評價機構和評估專家來確定。在本文研究過程中，權重系數采用層次分析法來進行評估，評價等級用假定的具體數據來進行評估，這樣就可以綜合地評價該托盤設計的設計質量。

(1) 定義等級集，由4個等級構成等級集V={好，較好，一般，差}，利用專家評判法對二級指標的每個單因素進行評判，結果如表2中評定級所示；

(2) 確定指標權重集，以托盤集配為例，建立判斷矩陣：

進行根法運算后，得到權重向量AP5=(0.51,0.2638,0.1296,0.0636,0.0329)，用同樣方法得到其他指標的權重，如表2所示。

表2 評價體系權重集和評定級

(3) 綜合判斷，托盤集配因素為例，權重向量及模糊矩陣為

AP5=(0.51,0.2638,0.1296,0.0636,0.0329)

用模糊矩陣乘法并進行歸一化后得

SP5=(0.3478,0.2609,0.1739,0.2174)

同理，其它一級指標的評判向量為

SP1=(0.1997,0.2825,0.1883,0.3295)，

SP2=(0.2402,0.2682,0.2235,0.2682)，

SP3=(0.2313,0.3582,0.2313,0.1791)，

SP4=(0.2565,0.2435,0.2565,0.2436)

利用一級指標的評判向量組成模糊矩陣，計算整個船舶托盤設計的綜合評判向量為

S=(0.2189,0.2594,0.2189,0.3027)

從上面整個評判向量可以看出，最終檢驗結果需要采用置信度評判方法，令λ=0.65，經過檢驗計算，得出該設計的評價等級為一般。圖1為開發(fā)出的基于模糊判斷的船舶托盤設計質量評價軟件。

5 結語

船舶托盤設計的水平必然影響船舶建造的效率和質量，因此設計高質量的托盤是改善船舶建造的關鍵途徑之一。本文采用改進的模糊綜合評判法對托盤設計進行了定量的計算，開發(fā)出了船舶托盤設計質量評價計算模塊， 根據計算結果可以快速高效地評價托盤設計質量，為托盤設計評價提供了一種定量決策方法，為托盤設計策略提供了依據。

圖1 船舶托盤設計質量評價軟件

[1] 高介祜，郁照榮，溫紹海.現代造船工程[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,1998.

[2] 田娜，王曉亮.船舶區(qū)域建造模式下托盤設計的質量控制[C].使命與責任—以質量方法促轉型升級——第五屆中國質量學術與創(chuàng)新論壇論文集(上)[C].2012.

[3] 管官，林焰，申玫.船舶設計項目人力資源評價方法研究[J].船舶工程,2012,33(6):105-109.

[4] 王恒久，鞏艷芬.領導決策的評價指標體系與模糊判斷[J].科學管理研究,2000,18(2):52-54.

[5] 劉思伯，喬彥立.航運企業(yè)人力資源評價指標體系構建[J].大連海事大學學報(社會科學版),2008,7(5):91-93.

[6] 何童，陳勇.一種改進的個人綜合素質模糊評價方法[J].濟南大學學報(自然科學版),2005,19(1).

Quality Evaluation of Ship′s Tray Design Based on Fuzzy Judgment

WU Shuai1, LIN Yan1，2

(1.Dalian University of Technology, Ship CAD Engineering Center， Dalian Liaoning 116024, China; 2.State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian Liaoning 116024, China)

Ship's tray is an important factor in the construction process. Based on the study of the ship's tray design, fuzzy judgment method is used for the comprehensive evaluation of the quality of the designed tray from multiple indexes. Judging from the results of the evaluation, the quality of the tray is determined, and then selecting the designed tray or modifying the design process is decided. Through the calculation of an example, the method is proved to be suitable, and a calculation software for the quality evaluation of ship's tray design is developed. The method provides the quality of ship's tray design with a quantitative decision-making method. It enables shipyard to have a better tray, develop the construction efficiency, and bring in economic benefits.

Ship's tray design Quality Fuzzy judgment

國家公益性行業(yè)科研專項基金項目(201003024)；國家自然科學基金資助項目(51209034、51409042)。

吳 帥(1988-)，男，碩士研究生。

U662

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