彭鵬，胡昌格，柴敏

基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的除雪機(jī)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)應(yīng)用

彭鵬，胡昌格，柴敏

（天津工業(yè)大學(xué)，天津 300387）

為了合理評(píng)價(jià)除雪機(jī)中多個(gè)設(shè)計(jì)因素對(duì)除雪機(jī)的影響，并選擇出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，建立將定性和定量相結(jié)合進(jìn)行分析的除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)模型。針對(duì)除雪機(jī)的使用方式和應(yīng)用特點(diǎn)，以及現(xiàn)有除雪機(jī)存在的問題，采用層次分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）和親和圖（JK）法對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行多層次的歸類和總結(jié)，從外觀、體驗(yàn)、人機(jī)和維護(hù)4個(gè)方面建立除雪機(jī)的多層級(jí)分析模型，并通過MATLAB輔助計(jì)算得到各影響因素的權(quán)重；然后運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法（Fuzzy Comprehensive Evaluation, FCE）對(duì)3個(gè)方案進(jìn)行評(píng)分，形成各自的評(píng)分集和矩陣集并進(jìn)行合成計(jì)算得到模糊評(píng)判結(jié)果向量，最終選擇得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。將該評(píng)價(jià)模型應(yīng)用于3款除雪機(jī)造型設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)中，應(yīng)用實(shí)例分析表明該評(píng)價(jià)模型可以完成各設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣排序，其評(píng)價(jià)過程客觀準(zhǔn)確，為后期除雪機(jī)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供量化分析參考。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)；除雪機(jī)；層次分析法；模糊評(píng)價(jià)法；設(shè)計(jì)方案

道路積雪是冬季威脅居民安全出行的主要因素之一[1]，機(jī)械化快速除雪不僅有利于城市建設(shè)，還能改善居民安全出行環(huán)境和提高城市居住的幸福感。除雪機(jī)是一種快速清掃道路積雪的機(jī)械設(shè)備，然而國內(nèi)除雪機(jī)研制起步較晚，在造型方面的研究還比較欠缺，產(chǎn)品功能使用形式相對(duì)單一[2]，外觀造型的設(shè)計(jì)多來自國外已存在產(chǎn)品的改良，自主創(chuàng)新較差，也未形成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品能作為參考。致使當(dāng)前國內(nèi)除雪機(jī)的造型同質(zhì)化較為嚴(yán)重，品牌形象特征不明顯、色彩運(yùn)用不恰當(dāng)、人機(jī)操作不協(xié)調(diào)和作業(yè)舒適性較差，極大降低了用戶滿意度，且不能滿足當(dāng)前除雪機(jī)消費(fèi)市場的造型需求。

除雪機(jī)作為提升城市形象的重要工具，已經(jīng)有了明顯的發(fā)展方向，體積小方便操作、多功能且高效率、智能和安全等是必然的發(fā)展趨勢，再考慮其造型設(shè)計(jì)是必要的組成部分，故對(duì)除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案的合理決策尤為重要。在設(shè)計(jì)決策過程中，通常易受到眾多人為因素的干擾，如購買者和使用者的偏好、心理、年齡等差異等，而評(píng)價(jià)指標(biāo)的程度通常是根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)和直覺判定，粗略對(duì)眾多指標(biāo)作定性分析和評(píng)價(jià)達(dá)不到全面分析評(píng)價(jià)對(duì)象的目標(biāo)[3]。因此，如何較客觀有效地完成對(duì)除雪機(jī)造型設(shè)計(jì)中人為情感帶來的不確定性因素的評(píng)價(jià)[4]，尋求得到一種科學(xué)的評(píng)價(jià)方法是當(dāng)前除雪機(jī)行業(yè)的重要問題。層次分析法（Analysic Hierarchy Process，AHP）是一種多指標(biāo)統(tǒng)計(jì)方法，是由美國運(yùn)籌學(xué)家Satty等于20世紀(jì)70年代提出的，在處理復(fù)雜問題時(shí)非常有效便捷，操作簡單且實(shí)用性強(qiáng)。模糊綜合評(píng)價(jià)法則基于模糊數(shù)學(xué)來完成評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)，以此將不確定性的因素定量化。為了降低人為因素的影響，田園等[5]通過將模糊層次分析法和主成分分析相結(jié)合，提出了一種高速自動(dòng)機(jī)組合灰評(píng)估的方法，有效避免了傳統(tǒng)灰評(píng)估主觀因素的影響；袁樹植等[6]將灰色關(guān)聯(lián)分析引入群層次分析法，解決了傳統(tǒng)層次分析法主觀性過強(qiáng)的缺點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合感性工學(xué)，建立了一種直覺模糊集理論和TOPSIS法相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)模型，完成了數(shù)控機(jī)床人機(jī)界面設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)；胡珊等[7]在模糊綜合評(píng)價(jià)法中引入熵權(quán)法，修正了在確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重時(shí)的主觀性，完成了設(shè)計(jì)方案的評(píng)估和優(yōu)選；王超等[8]采用遺傳算法得到了除雪機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)解，完成了除雪機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化；田廣東等[9]基于模糊層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS法構(gòu)建了一種新的貼近度指標(biāo)，完成了拆解方案等級(jí)的判定和優(yōu)劣的排序，提高了有限資源的利用率。上述文獻(xiàn)表明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與決策，雖然很大程度會(huì)受到人為因素的影響，但通過專家和行業(yè)內(nèi)人士群體判斷的方法可降低影響。

除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)與決策是一個(gè)典型的多目標(biāo)、復(fù)雜性問題，需要對(duì)除雪機(jī)進(jìn)行科學(xué)分析，并構(gòu)建系統(tǒng)的產(chǎn)品評(píng)價(jià)模型。文中建立的除雪機(jī)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)模型采用層次分析法和親和圖法，對(duì)影響因素進(jìn)行多層次的歸類和總結(jié)，從外觀、體驗(yàn)、人機(jī)和維護(hù)4個(gè)方面建立除雪機(jī)的多層級(jí)分析模型，計(jì)算得到各影響因素的權(quán)重；然后運(yùn)用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)分，形成各自的評(píng)分集和矩陣集并對(duì)其進(jìn)行量化處理，最終選擇得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，為除雪機(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)和優(yōu)化提供量化分析參考，增加產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究的可靠性和合理性。

1 除雪機(jī)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)流程

除雪機(jī)的設(shè)計(jì)受到很多因素影響，合理的設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)能更準(zhǔn)確地反映產(chǎn)品設(shè)計(jì)的質(zhì)量，可有效完成設(shè)計(jì)方案之間的比較，提高市場競爭力。通過對(duì)層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法相關(guān)文獻(xiàn)的研究，提出如圖1所示的評(píng)價(jià)流程。首先運(yùn)用層次分析法和親和圖法對(duì)影響因素進(jìn)行多層次的歸類和總結(jié)，建立除雪機(jī)的指標(biāo)體系階層結(jié)構(gòu)模型，并構(gòu)建判斷矩陣計(jì)算各影響因素的權(quán)重；然后再通過模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)各方案進(jìn)行評(píng)分，形成各自的評(píng)分集和矩陣集并選擇合成算子，計(jì)算得到模糊評(píng)判結(jié)果向量，最后選擇得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

圖1 除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)流程

2 基于AHP和模糊評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

2.1 AHP確定指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

AHP是一種定性分析和定量研究相結(jié)合的多目標(biāo)多層次決策方法，將目標(biāo)看作系統(tǒng)，按照分解目標(biāo)問題、比較評(píng)價(jià)指標(biāo)、判斷相對(duì)重要度、綜合分析的方式來完成決策，對(duì)于目標(biāo)問題的本質(zhì)和其內(nèi)在關(guān)系分析得較為清晰，具體步驟如下。

1）除雪機(jī)多層次評(píng)價(jià)模型構(gòu)建。由于除雪機(jī)使用場景的特殊性與影響指標(biāo)的復(fù)雜性，市場上各產(chǎn)品的功能和外觀也具有多樣性、獨(dú)特性，給除雪機(jī)的評(píng)價(jià)和決策帶來了壓力，通過對(duì)影響產(chǎn)品的各種指標(biāo)進(jìn)行深入分析，可以更好地建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[10]。為了更加明確各因素間的關(guān)系，通過搜集行業(yè)專家和經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師意見，查閱相關(guān)研究文獻(xiàn)，并用KJ法把除雪機(jī)相關(guān)指標(biāo)歸類劃分，將除雪機(jī)設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層3個(gè)層次的結(jié)構(gòu)模型[11-12]。從外觀、體驗(yàn)、人機(jī)和維護(hù)4個(gè)方面將除雪機(jī)的準(zhǔn)則層劃分為交互方式1、外部特征2、人機(jī)3、維護(hù)成本4共4個(gè)準(zhǔn)則指標(biāo)，再依據(jù)4個(gè)準(zhǔn)則指標(biāo)劃分得到語音識(shí)別11、設(shè)備協(xié)同12、燈光感應(yīng)13、強(qiáng)度模式14、色彩21、造型22、質(zhì)感23、尺寸高度31、界面分布32、設(shè)備承受力33、環(huán)境適用性34、零件維修41、材料特性42和軟件迭代更新43共14個(gè)次準(zhǔn)則指標(biāo)。最終構(gòu)建除雪機(jī)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，見圖2。

為了方便理解各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的含義，對(duì)各指標(biāo)含義進(jìn)行了說明，見表1。根據(jù)表1中的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)一步分析可知，除雪機(jī)評(píng)價(jià)指標(biāo)體之間存在著一定的關(guān)聯(lián)性，其指標(biāo)體系有著復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu)。

2）判斷矩陣的構(gòu)建和指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算。

確定準(zhǔn)則層和次準(zhǔn)則層指標(biāo)后，采用1—9級(jí)標(biāo)度法，先將4個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)進(jìn)行相互比較，再將14個(gè)次準(zhǔn)則層指標(biāo)進(jìn)行相互比較，構(gòu)建判斷矩陣，以此將決策判斷量化，用其數(shù)值的大小來表示評(píng)價(jià)指標(biāo)的不同重要程度[13]，見表2。通過Matlab計(jì)算各判斷矩陣的最大特征值max和各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重向量。

圖2 除雪機(jī)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表1 除雪機(jī)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)說明

Tab.1 Description of evaluation indexes for snow thrower design

表2 標(biāo)度及含義

Tab.2 Scale and meaning

3）一致性檢驗(yàn)。

隨機(jī)一致性比率：

(1)

式中，為判斷矩陣的一致性指標(biāo)；為隨機(jī)一致性指標(biāo)[11]；具體數(shù)值見表3。一般<0.1時(shí)，則認(rèn)為是滿意一致性矩陣；否則，要重新修正判斷矩陣。判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)后，計(jì)算得到各子指標(biāo)的綜合權(quán)重和其層次總排序[14]。

表3 隨機(jī)一致性指標(biāo)

Tab.3 Random consistency index

2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算

1）模糊關(guān)系矩陣的建立。

模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種有效分析多個(gè)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)方法，將多個(gè)指標(biāo)值進(jìn)行綜合評(píng)判來估量模糊的因素。假設(shè)除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)系統(tǒng)各評(píng)價(jià)指標(biāo)集合={1，2，3，…，U}，建立評(píng)語集={1，2，3，…，V}，可建立由和合成的模糊關(guān)系矩陣：

(2)

式中，r表示對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)U（=1,2,…,）的第個(gè)評(píng)語等級(jí)。

2）隸屬度的確定。

單指標(biāo)因素評(píng)判U對(duì)V的隸屬度可以表示如下：

(3)

式中，r為模糊矩陣中的因素，為參加評(píng)價(jià)的人數(shù)，d指對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)U做出V評(píng)價(jià)的人數(shù)。

3）評(píng)價(jià)結(jié)果的確定。

根據(jù)模型和算子定義的不同，可分為主因素決定性、主因素突出型、加權(quán)平均型、均衡平均型等，由于除雪機(jī)的評(píng)價(jià)要對(duì)各因素的權(quán)重均衡兼顧，故選擇加權(quán)平均算子模型模型計(jì)算B。將AHP計(jì)算得到的權(quán)重與模糊關(guān)系矩陣合成，可建立模糊綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型[15]：

(4)

式中，為模糊向量；為權(quán)重集合；為評(píng)價(jià)指標(biāo)集和評(píng)語集合成的模糊關(guān)系矩陣。

將各方案數(shù)個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)等級(jí)的分?jǐn)?shù)，可得評(píng)價(jià)結(jié)果并實(shí)現(xiàn)各方案的優(yōu)先排序，即將評(píng)語集中的非常滿意、滿意、一般和不滿意分別賦值10分、8分、6分和4分，令=(10,8,6,4)T，則有綜合決策值表達(dá)式如下：

(5)

式中采用加權(quán)平均算子模型(·,+)計(jì)算。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)例概況

現(xiàn)有3個(gè)備選的除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案1、2、3，各方案在整體上以沉穩(wěn)作為最主要的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，保證用戶心理安全上的需要，且各方案都配有便于用戶進(jìn)行控制操作的觸控屏幕，以提高操作效率。通過Rhino三維建模軟件輔助完成各方案的設(shè)計(jì)，然后使用Keyshot軟件完成效果圖的渲染，最終得到除雪機(jī)造型設(shè)計(jì)方案，見圖3。

方案1以弧線為設(shè)計(jì)元素，塑造了一種富有張力的設(shè)計(jì)風(fēng)格。該產(chǎn)品具有智能語音操控系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)清掃強(qiáng)度的功能，操作臺(tái)面按鈕布局合理，讓操作更簡單便捷。在材質(zhì)方面，采用雙色注塑使其形態(tài)極富層次感，同時(shí)具有出色的耐磨性和抗摔性，又不失細(xì)膩的質(zhì)感。配色上，將沉穩(wěn)的深灰、明度較高的淺灰和點(diǎn)綴作用的棕黃色進(jìn)行有機(jī)的分配，使產(chǎn)品在美感和實(shí)用中取得平衡，也更具時(shí)尚感和科技感。

圖3 3種不同的設(shè)計(jì)方案

方案2在整體造型上采用簡潔的線條表現(xiàn)設(shè)計(jì)的理性，表面材料使用涂烤工藝處理過的不銹鋼外殼，不僅具有較強(qiáng)光澤感，而且有較高的耐摩擦性能，不易掉漆，較好地使造型質(zhì)感和使用性能融合統(tǒng)一。產(chǎn)品主體邊緣的重疊式設(shè)計(jì)可降低整機(jī)震動(dòng)時(shí)的殼體磨損和來自自身的沖擊力，車輪輪轂采用噴砂工藝以提高工件的抗疲勞性。產(chǎn)品的關(guān)鍵部位零件可替換性強(qiáng)，便于拆卸維修。

方案3整體造型簡潔有力，色彩以深灰色為主體色、淺灰色為輔助色，棕黃色為點(diǎn)綴色。在材料方面，考慮到低溫環(huán)境下的力學(xué)要求，主機(jī)材料采用強(qiáng)度高、不易變形的噴砂不銹鋼外殼，降低殼體表面反光度有利于減少作業(yè)過程中發(fā)生意外交通事故的概率；頂部為2種材質(zhì)的拼接，其中經(jīng)過特殊處理的有機(jī)玻璃具有很好的抗老化性能，且無毒無害，便于清潔，同時(shí)與不同區(qū)域分布的顏色形成一定的呼應(yīng)。推手部位安裝有觸控屏幕，符合人的身體特征和操作習(xí)慣，有利于提高工作效率，且產(chǎn)品具有智能燈光和語音提示的功能，給使用者提供多樣的交互體驗(yàn)。

除雪機(jī)的設(shè)計(jì)方案完成構(gòu)建后，通過上述所建立的基于AHP和模糊評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)模型對(duì)除雪機(jī)的3個(gè)設(shè)計(jì)方案完成分析，從外觀、體驗(yàn)、人機(jī)和維護(hù)4個(gè)方面的14項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)除雪機(jī)的方案做出合理的評(píng)價(jià)，確定3個(gè)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)先排序，最終得到符合市場發(fā)展需求、企業(yè)策略要求的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

3.2 AHP確定指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

根據(jù)5位行業(yè)內(nèi)專家和經(jīng)驗(yàn)豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)師意見，采用1—9級(jí)標(biāo)度法先將4個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)進(jìn)行相互比較，再將14個(gè)次準(zhǔn)則層指標(biāo)進(jìn)行相互比較，建立判斷矩陣。通過Matlab計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重、矩陣的最大特征值max、一致性指標(biāo)和一致性比率，完成矩陣的一致性檢驗(yàn)，計(jì)算結(jié)果見表4—8。一致性檢驗(yàn)通過后，可得各指標(biāo)綜合權(quán)重及層次總排序，見表9。

表4 準(zhǔn)則層指標(biāo)判斷矩陣

Tab.4 Criterion layer index judgment matrix

表5 交互方式下的次準(zhǔn)則判斷矩陣

Tab.5 Sub-criterion judgment matrix under interaction mode

表6 外部特征下的次準(zhǔn)則判斷矩陣

Tab.6 Sub-criterion judgment matrix under appearance feature

表7 人機(jī)下的次準(zhǔn)則判斷矩陣

Tab.7 Man-machine sub-criterion judgment matrix

表8 維護(hù)成本下的次準(zhǔn)則判斷矩陣

Tab.8 Sub-criterion judgment matrix under maintenance cost

表9 各評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重和排序

Tab.9 Comprehensive weight and ranking of each evaluation index

綜上所述=(0.045, 0.172, 0.053, 0.295, 0.006, 0.032, 0.017, 0.036, 0.015, 0.071, 0.14, 0.063, 0.035, 0.02)T。

3.3 模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果的計(jì)算

根據(jù)專家建議，建立評(píng)語集={1，2，3，4}，其中1表示非常滿意，2表示滿意，3表示一般，4表示不滿意。邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)專家、相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師等組成35人的小組對(duì)3個(gè)方案的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分評(píng)論，90分以上為非常滿意，75～90分為滿意，60～75分為一般，50～60分為不滿意[16]，最終的票數(shù)統(tǒng)計(jì)見表10。

表10 除雪機(jī)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的票數(shù)統(tǒng)計(jì)表

Tab.10 Vote table for each evaluation index of snow thrower

根據(jù)表10的數(shù)據(jù)，再依據(jù)式（2）—（3），可得方案1的模糊關(guān)系矩陣1：

根據(jù)式（4），將各指標(biāo)的權(quán)重和方案1的模糊關(guān)系矩陣1做乘法運(yùn)算，得出方案1的模糊綜合評(píng)價(jià)1：

根據(jù)式（5），得出方案1綜合決策值1：

同理，可得方案2和方案3的綜合值分別為8.879、8.991，即3>2>1，各方案的優(yōu)劣排序?yàn)榉桨?>方案2>方案1，因此選擇3為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)語

基于AHP與模糊綜合評(píng)價(jià)法的評(píng)價(jià)模型將除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案的決策問題視為一個(gè)系統(tǒng)，運(yùn)用AHP和KJ法先把相關(guān)指標(biāo)歸類劃分，從外觀、體驗(yàn)、人機(jī)和維護(hù)4個(gè)方面劃分出14個(gè)次準(zhǔn)則評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建了除雪機(jī)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的綜合權(quán)重和總排序；通過模糊評(píng)價(jià)法求解了各指標(biāo)對(duì)于3個(gè)除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案的隸屬度，借用加權(quán)平均模型確定了各方案的優(yōu)劣排序，各綜合決策值分別為8.718、8.879、8.991，即方案3為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。以上設(shè)計(jì)實(shí)踐表明了該評(píng)價(jià)模型可以實(shí)現(xiàn)除雪機(jī)設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)化決策，解決了除雪機(jī)中定性影響因素定量分析的問題，也可為相關(guān)類別其他產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供量化分析參考。在研究過程中，存在樣本數(shù)據(jù)數(shù)量和人的主觀性問題等不足，后續(xù)需要進(jìn)一步對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化、擴(kuò)大樣本數(shù)量，探究出更好地指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的決策。

[1] 何龍, 潘江如, 張成, 等. 一種全自動(dòng)除雪機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]. 計(jì)算機(jī)測量與控制, 2021, 29(1): 206-209.

HE Long, PAN Jiang-ru, ZHANG Cheng, et al. A Model Design of a New Automatic Snow Sweeping Robot[J]. Computer Measurement & Control, 2021, 29(1): 206-209.

[2] 阿依提拉·伊力哈木. 掃雪機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與動(dòng)力穩(wěn)定性分析[D]. 烏魯木齊: 新疆大學(xué), 2014.

A Yitila-yilihamu. Structural Optimization Design and Dynamic Stability Analysis of Snowplow[D]. Urumqi: Xinjiang University, 2014.

[3] 王華杰, 程建新. 基于模糊評(píng)價(jià)的城市客車造型設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究, 2020, 36(2): 124-127.

WANG Hua-jie, CHENG Jian-xin. Research on Model Design of City Bus Based on Fuzzy Evaluation[J]. Machine Design & Research, 2020, 36(2): 124-127.

[4] 杜鶴民. 感性工學(xué)和模糊層次分析法產(chǎn)品設(shè)計(jì)造型評(píng)價(jià)[J]. 西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 34(3): 244-249.

DU He-min. Evaluation of Product Design Based on Kansei Engineering and FAHP[J]. Journal of Xi'an Technological University, 2014, 34(3): 244-249.

[5] 田園, 潘宏俠, 張媛, 等. 基于PCA與改進(jìn)F-AHP的高速自動(dòng)機(jī)組合灰評(píng)估[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究, 2016, 32(3): 174-177.

TIAN Yuan, PAN Hong-xia, ZHANG Yuan, et al. A New Algorithm for Grey Evaluation of High-Speed Automaton Based on PCA and Improved F-AHP[J]. Machine Design & Research, 2016, 32(3): 174-177.

[6] 袁樹植, 高虹霓, 王崴, 等. 基于感性工學(xué)的人機(jī)界面多意象評(píng)價(jià)[J]. 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào), 2017, 24(5): 523-529.

YUAN Shu-zhi, GAO Hong-ni, WANG Wei, et al. Multi- Image Evaluation for Human-Machine Interface Based on Kansei Engineering[J]. Chinese Journal of Engin-ee-ring Design, 2017, 24(5): 523-529.

[7] 胡珊, 劉晶. 模糊綜合評(píng)價(jià)法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案決策中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2020, 37(1): 135-139.

HU Shan, LIU Jing. Application of Fuzzy Comprehensive Evaluation Method in Product Design Scheme Deci-sion[J]. Journal of Machine Design, 2020, 37(1): 135-139.

[8] 王超, 李大勝, 范恒亮. 基于遺傳算法的除雪機(jī)螺旋集雪器結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J]. 鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2020, 33(4): 36-40.

WANG Chao, LI Da-sheng, FAN Heng-liang. Research on Structure Optimization of Spiral Snow Collector for Snow Remover Based on Genetic Algorithm[J]. Journal of Yancheng Institute of Technology (Natural Science Edition), 2020, 33(4): 36-40.

[9] 田廣東, 張洪浩, 王丹琦. 基于模糊AHP-灰色關(guān)聯(lián)TOPSIS的拆解方案評(píng)估研究[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2017, 53(5): 34-40.

TIAN Guang-dong, ZHANG Hong-hao, WANG Dan-qi. Disassembly Program Evaluation Research Based on Fuzzy AHP, Grey Correlation and TOPSIS Combined Approach[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2017, 53(5): 34-40.

[10] 徐驍琪, 程永勝, 陳國強(qiáng). 基于AHP法的房車造型評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2020, 37(6): 140-144.

XU Xiao-qi, CHENG Yong-sheng, CHEN Guo-qiang. Eva-luation Method and Application of RV Modeling Based on AHP Method[J]. Journal of Machine Design, 2020, 37(6): 140-144.

[11] SAATY T L. What is the Analytic Hierarchy Process? [C]// Mathematical Models for Decision Support. Berlin: Springer Berlin Heidelberg, 1988: 109-1210.

[12] SAATY T L. Decision Making with the Analytic Hierarchy Process[J]. International Journal of Services Sciences, 2008, 1(1): 83.

[13] 楊柳, 汪天雄, 張潤梅, 等. 基于模糊層次分析法的智能電飯煲設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與應(yīng)用[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2019, 36(4): 129-133.

YANG Liu, WANG Tian-xiong, ZHANG Run-mei, et al. Evaluation and Application of Intelligent Rice Cooker Design Based on Fuzzy Analytic Hierarchy Process[J]. Journal of Machine Design, 2019, 36(4): 129-133.

[14] 汪權(quán)方, 晏群, 徐慧, 等. 基于灰色關(guān)聯(lián)度的AHP權(quán)重矩陣構(gòu)建方法改進(jìn)及在農(nóng)地評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 地理科學(xué)進(jìn)展, 2016, 35(10): 1249-1257.

WANG Quan-fang, YAN Qun, XU Hui, et al. A Modified Analytic Hierarchy Process Method Based on Grey Relation Analysis and Its Application in Evaluating Sustainability of Agricultural Land Use in Zaoyang City, Hubei Province[J]. Progress in Geography, 2016, 35(10): 1249-1257.

[15] 王年文, 王劍. 基于模糊綜合評(píng)價(jià)的動(dòng)態(tài)踝足矯形器設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2019, 36(5): 139-144.

WANG Nian-wen, WANG Jian. Design and Evaluation of Dynamic Ankle-Foot Orthosis Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation[J]. Journal of Machine Design, 2019, 36(5): 139-144.

[16] 錢皓, 高洋, 馬東明, 等. 基于意象仿生的兒童遙控車造型設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)研究[J]. 包裝工程, 2019, 40(14): 144-149.

QIAN Hao, GAO Yang, MA Dong-ming, et al. Appearance Design and Evaluation of Children's Remote Control Cars Based on Bionic Image[J]. Packaging Engineering, 2019, 40(14): 144-149.

[17] 張炳江. 層次分析法及其應(yīng)用案例[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2014.

ZHANG Bing-jiang. Analytic hierarchy process and its application cases[M]. Beijing: Publishing House of Elec--tronics Industry, 2014.

Application of Snow Thrower Design Evaluation Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation Method

PENG Peng, HU Chang-ge, CHAI Min

(Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China)

The paper aims to evaluate the influence of multiple design factors on the snow throwers reasonably, select the optimal design scheme, and establish evaluation model of snow thrower design scheme combining qualitative and quantitative analysis. Analytic Hierarchy Process (AHP) and Affinity Diagram (JK) were used to classify and summarize the related influencing factors according to the usage mode and application characteristics of snow throwers and the existing problems of snow throwers. The multi-level analysis model of snow plow was established from the aspects of appearance, experience, man-machine and maintenance, and the weight of each influencing factor was obtained through MATLAB assisted calculation. Then Fuzzy Comprehensive Evaluation (FCE) was used to score the three schemes, forming their own score set and matrix set, and then the Fuzzy Evaluation result vector was obtained through synthesis calculation. Finally, the optimal design scheme was selected. The evaluation model was applied to the evaluation of three snow thrower modeling design schemes. The analysis of application examples shows that the evaluation model can complete the ranking of pros and cons of each design scheme, and the evaluation process is objective and accurate, which provides a quantitative analysis reference for the design and optimization of snow throwers in the later stage.

product design; snow thrower; AHP; fuzzy evaluation method; design scheme

TB472

A

1001-3563(2022)14-0059-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.14.007

2021–02–18

彭鵬（1993—），女，碩士生，主攻研究方向?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)。

胡昌格（1965—），男，碩士，副教授，主要研究方向?yàn)樵O(shè)計(jì)美學(xué)理論與運(yùn)用。

責(zé)任編輯：陳作