梁 正（江蘇省自行車電動車協(xié)會，江蘇 無錫 214000）

數(shù)學(xué)建模對電動自行車規(guī)范設(shè)計的重要意義

梁 正
（江蘇省自行車電動車協(xié)會，江蘇 無錫 214000）

我國電動自行車是以自行車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)設(shè)計而來的，并一直延續(xù)至今，沒有形成電動自行車獨立的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，使電動自行車從設(shè)計到產(chǎn)品都存在一定的局限性，以至于人們對電動自行車的概念屬性以及一些重要技術(shù)參數(shù)都存在意見不一的情況。因此，如何科學(xué)定義和科學(xué)設(shè)計電動自行車已是我國電動自行車發(fā)展前進路上須要解決的重要課題；而數(shù)學(xué)建模對電動自行車設(shè)計的科學(xué)規(guī)范具有十分重要的作用和意義。

圖6　底部沖擊等效位移分布

數(shù)學(xué)建模；電動自行車；規(guī)范設(shè)計

1.電動自行車設(shè)計數(shù)學(xué)建模的必要性

飛機設(shè)計是要建模的，汽車設(shè)計要是如此，而電動自行車作為一個擁有億萬消費者、年產(chǎn)值數(shù)百億元、關(guān)系到千萬人人身安全的重要產(chǎn)品，設(shè)計建模也是非常必要的。

舉例而言，在修訂電動自行車國標(biāo)時，有些數(shù)據(jù)一直存在不確定性，如：電動自行車的自重問題，GB17761-1999規(guī)定為40kg，有人提議應(yīng)為48kg，也有人提議應(yīng)為60kg。GB17761-1999是沿革了早期電動自行車單純以自行車標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)確定的重量，與現(xiàn)實情況確實存在較大距離；而現(xiàn)在的提議是根據(jù)顧客騎行的電動自行車的實際狀況確定的重量。二者雖各自都有自己的理由，但都不是建立在具體的數(shù)學(xué)定量論證基礎(chǔ)上的；論據(jù)有“認為”“感覺”“應(yīng)該”這類拍腦袋之嫌，也有經(jīng)驗主義的傾向，缺乏說服力。如果數(shù)學(xué)建?；A(chǔ)上來認識和設(shè)計電動自行車，這樣的問題就可以迎刃而解了。

電動自行車與自行車不一樣，它所涉及的方方面面遠遠超出了自行車涵蓋的范圍，各種相關(guān)參量也大相徑庭，而電動自行車現(xiàn)在只有一個終端產(chǎn)品的通用技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)，零部件多借用自行車零部件標(biāo)準(zhǔn)，沒有以電動自行車為對象的完整專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系，遠遠不能滿足電動自行車發(fā)展的需要，拖累了電動自行車產(chǎn)業(yè)的正常發(fā)展。做好電動自行車數(shù)學(xué)建模工作，相應(yīng)的整車設(shè)計和零部件的設(shè)計選擇都有了可靠數(shù)據(jù)的支持，并可以在數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)上建制完整的電動自行車整車及各種零部件的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進電動自行車標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為電動自行車產(chǎn)品設(shè)計提供真正意義上的質(zhì)量規(guī)范。

現(xiàn)在社會上時常出現(xiàn)一種對電動自行車負面報道的趨勢，即電動自行車引發(fā)的交通事故越來越多，甚至引發(fā)了一些城市把電動自行車等同于交通肇事源頭而提出對電動自行車的禁行令。這其中，經(jīng)常有把汽車撞電動自行車的責(zé)任安在了電動自行車的頭上，將強勢交通工具的責(zé)任推卸到弱勢代步工具的頭上的情況，混淆了視聽，對電動自行車在城市交通中的位置存在偏頗擺不正的地方。這種對電動自行車的非議，固然是有失公允的；但如果建立起科學(xué)的數(shù)學(xué)模型來，以數(shù)據(jù)說話，得到合理的結(jié)論，電動自行車在城市交通系統(tǒng)中的關(guān)系也就容易理順了。

2.電動自行車設(shè)計數(shù)學(xué)建模的現(xiàn)實性

我國電動自行車行業(yè)經(jīng)歷二十多年的成長發(fā)展，已經(jīng)形成為一個蔚為壯觀的產(chǎn)業(yè)，對廣大百姓的生活有著重大影響；各電動自行車企業(yè)也已經(jīng)進入到由自我探索、閉門試制、相互模仿、外觀求變，發(fā)展到現(xiàn)在必須關(guān)注內(nèi)在質(zhì)量和個性化市場細分的新階段。整個電動自行車行業(yè)都面臨向上突破的局面，電動自行車產(chǎn)品也有向更精、更好、更美、有特色等升級換代的需求；國標(biāo)也在為適應(yīng)和促進電動自行車行業(yè)發(fā)展的要求而有了修訂的必要。然而，升級換代也好，修訂國標(biāo)也好，都缺少不了經(jīng)過科學(xué)論證的技術(shù)數(shù)據(jù)的支持。它不能是猜測出來的，不能是估計出來的，也不能是憑以往一成不變的經(jīng)驗得來的；若要數(shù)據(jù)靠譜，就要精確的數(shù)據(jù)驗算和論證。數(shù)學(xué)建模給我們提供了科學(xué)解決以上問題的有效途徑。

其次，電動自行車已經(jīng)積累了二十多年的量產(chǎn)經(jīng)驗，有數(shù)千個品種的產(chǎn)品可以作為數(shù)學(xué)建模的樣本，有眾多上規(guī)模電動自行車廠家的技術(shù)支持，電動自行車數(shù)學(xué)建模的基礎(chǔ)條件已經(jīng)成熟。電動自行車提升質(zhì)量、實現(xiàn)從設(shè)計源頭到生產(chǎn)制造的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、系統(tǒng)化也已到了不容忽略的階段。中國電動自行車是走低端制造的路，還是走科技創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之路？關(guān)系到中國電動自行車產(chǎn)業(yè)未來的興與衰。因此，數(shù)學(xué)建模工作是電動自行車啟動科技興業(yè)的一把金鑰匙。

電動自行車雖然已經(jīng)走進了千家萬戶，我國的電動自行車實用技術(shù)在國際上也處于領(lǐng)先位置。但長久以來，給人的印象是電動自行車技術(shù)含量不高。電動自行車雖然走出了國門，但貼牌卻幾乎成了我國大多數(shù)電動自行車出口的常態(tài)。其中雖然原因眾多，不過這與電動自行車行業(yè)忽略科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕A(chǔ)論證，缺乏具有國際影響力的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不無一定關(guān)系。數(shù)學(xué)建?？梢詾榭茖W(xué)論證產(chǎn)品質(zhì)量建立重要理論實驗基礎(chǔ)。

這些年來，業(yè)內(nèi)企業(yè)為了搶占市場，盲目擴產(chǎn)，忙得不可開交，生意也確實很紅火；但在產(chǎn)品外觀上翻新多，對產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量技術(shù)不如對市場銷售熱心。導(dǎo)致電動自行車業(yè)在大好光景的表象之下，暗藏危機。這一切的關(guān)鍵是要求產(chǎn)品必須盡快提升技術(shù)含量和質(zhì)量水平。如果在設(shè)計中引入數(shù)學(xué)建模方法，以之為設(shè)計規(guī)范，將設(shè)計過程的技術(shù)量值一項項地按數(shù)學(xué)模型要求，精確計算結(jié)果，并在檢驗中驗證符合性，這樣不僅產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量和可靠性得到有力保證，在理論上也既科學(xué)又有說服力。

另一方面，從提升我國電動自行車的國際競爭力來看，如果建立了先進可靠的數(shù)學(xué)模型標(biāo)準(zhǔn)，并以之為依據(jù)指導(dǎo)電動自行車的設(shè)計、生產(chǎn)，電動自行車有了科學(xué)可靠的質(zhì)量保障，即使某個廠家的品牌競爭影響不高，但電動自行車數(shù)學(xué)模型規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也可以成為一種不言而喻的優(yōu)質(zhì)名片。

3.數(shù)學(xué)建模的優(yōu)越性

第一，數(shù)學(xué)建模的優(yōu)越性在于它的科學(xué)性。它不是憑感覺說話，也不是憑經(jīng)驗說話，它憑的是客觀數(shù)據(jù)反映的事實說話。以事實為依據(jù)，以科學(xué)為準(zhǔn)繩，具有充分的說服力。比如：我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時速20km/h，重量40kg，電機功率240W以內(nèi)，為什么是這樣的？為什么歐美、日本的技術(shù)要求與我們有所不同呢？誰更合理？為什么不能與國際接軌？爭論是無謂的。我們必須進行數(shù)學(xué)建模，將各種因子經(jīng)過科學(xué)篩選，搞清變量函數(shù)關(guān)系，認真計算，優(yōu)化分析，獲得準(zhǔn)確、合理、可靠、科學(xué)的數(shù)據(jù)，就可以提出有說服力的證據(jù)主張和建議，成為定義電動自行車屬性參數(shù)有力的基礎(chǔ)。

第二，數(shù)學(xué)建模的優(yōu)越性在于它的全面性。它采取廣泛性、開放性、包容性的態(tài)度盡量多地吸納各種相關(guān)因子，按照科學(xué)原則，準(zhǔn)確定量，精確計算，并盡可能排除人為因素的影響，為電動自行車設(shè)計開發(fā)提供了更全面開闊的視角平臺。

第三，數(shù)學(xué)建模的優(yōu)越性在于它的客觀公正性。它得到的結(jié)果不是結(jié)論，而是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)不會說話，也不會表態(tài)，但很能說明問題。數(shù)學(xué)建模是以數(shù)學(xué)公式、數(shù)字顯示、公理運算作為載體，操作結(jié)果真實，具有可逆驗證性，從而顯示出客觀公正性，具有不言而喻的公信力。

4.數(shù)學(xué)建模對電動自行車設(shè)計的作用

第一，電動自行車數(shù)學(xué)建模可以深入促進電動自行車行業(yè)樹立科學(xué)發(fā)展觀。數(shù)學(xué)建模通過各種因子物理量的精確測定，給電動自行車的材料、結(jié)構(gòu)、內(nèi)在質(zhì)量、功能設(shè)計、安全系數(shù)等提供了全面的界定參照數(shù)值，避免了在設(shè)計電動自行車時，像小作坊師傅式的“鞍管薄了加厚一點，車輛重了減輕一點，速度快了加根限速線”的設(shè)計隨意性習(xí)慣；使我們設(shè)計電動自行車時，明白電動自行車應(yīng)該達到什么要求，才是最佳、最合理的設(shè)計；在設(shè)計中更加尊重科學(xué)，注重規(guī)范，嚴(yán)肅嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計制造出優(yōu)質(zhì)可靠的電動自行車。

第二，電動自行車數(shù)學(xué)建?？梢詾樾抻嗠妱幼孕熊嚇?biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)的技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)前，在修訂電動自行車國標(biāo)的過程中，對電動自行車從屬性到技術(shù)參數(shù)的確定和理解，相關(guān)方的意見存在著一定的差距而有爭論，各自表達的理由也難以說服對方。建立數(shù)學(xué)模型，可以使大家在更具公信力的科學(xué)數(shù)據(jù)面前，客觀公正地認識電動自行車的屬性，制訂標(biāo)準(zhǔn)，確定技術(shù)參數(shù)指標(biāo)。

第三，數(shù)學(xué)建模為電動自行車制造生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗提供科學(xué)指導(dǎo)。數(shù)學(xué)建模是以科學(xué)理論為基礎(chǔ)，以實際應(yīng)用為目的的模型，它對電動自行車企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)無疑具有指導(dǎo)和幫助作用，它可以成為制訂電動自行車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)，也為電動自行車生產(chǎn)檢驗提供了具體的變量參數(shù)量值，對電動自行車產(chǎn)品質(zhì)量故障嚴(yán)重性分級分類、質(zhì)量檢驗測量、質(zhì)量控制都有重要的實用價值。

總而言之，電動自行車問世至今，電動自行車行跡遍及全國各地，擁有消費者數(shù)以億計。但要使我國的電動自行車保持興盛的發(fā)展勢頭，在國際上具有強烈的競爭力，讓廣大的消費者騎得舒心、用得順心，買得放心，具有更好質(zhì)量可靠性，科學(xué)設(shè)計電動自行車是必須堅持的原則，而數(shù)學(xué)建模正好提供了一個科學(xué)有效的手段，對電動自行車規(guī)范設(shè)計及未來發(fā)展都具有十分重要的意義。

編輯：傅金睿