農(nóng)田友，劉玉榮，鐘麗珠，賀敏超

（1.廣西水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南寧 530023；2.中國煤科太原研究院，太原 030000）

0 引言

產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計過程，方案的評價不僅僅要對產(chǎn)品方案進行科學(xué)理性的分析與評定，還要針對方案的技術(shù)性、經(jīng)濟性等方面的設(shè)計要素加以改進與完善。可以說，評價過程實質(zhì)上也是產(chǎn)品開發(fā)的優(yōu)化過程。

目前，在我國的科研院所或者企事業(yè)單位常見的方案評價方式是通過召開產(chǎn)品或者項目的評審會，對設(shè)計項目方案進行評價與評定。但是，評審會的評定過程往往是定性估計與簡單的橫向比較，體現(xiàn)出多為感性且較為隨意的，因此無法科學(xué)準確地對產(chǎn)品方案進行相對理性的評價，雖說工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計過程具有一定的模糊性、動態(tài)性且需感性與理性并存[1]。但是，對于產(chǎn)品本身的技術(shù)性、功能性、經(jīng)濟性、安全性等主要性能指標是需要理性地分析與評價。只有科學(xué)理性地對產(chǎn)品方案主要性能指標進行評價分析，才能確定價值優(yōu)化的合理方案，同時才可以促進產(chǎn)品本身更好滿足客戶的需求，在市場有足夠的競爭力。

當前，在機械設(shè)計及工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，關(guān)于產(chǎn)品的評價方法很多，如目前較流行的Fuzzy-AHP 模糊層次分析法等。但是諸如此類的產(chǎn)品評價方法及其過程多較為復(fù)雜抑或僅為初步探索研究階段。

本文基于以上問題，為了對產(chǎn)品設(shè)計方案進行理性、科學(xué)、量化的總體評價，獲得相對綜合性的最佳合理方案且相對簡單易懂、便于操作的評價方案，有必要研究或探索建立一個科學(xué)的原理方案評價體系。所謂評價體系，是通過一定范圍的專家咨詢與市場調(diào)研、社會調(diào)查等相結(jié)合，確定作為評價依據(jù)[2]，同時具有科學(xué)的數(shù)學(xué)模型、計算方法、評測程序等內(nèi)容的評價指標與評價方法。

1 評價方法描述

工業(yè)產(chǎn)品方案設(shè)計過程中，產(chǎn)品設(shè)計內(nèi)容為綜合性的，多方面及多角度的。因此，如要對產(chǎn)品設(shè)計方案進行評價，則需要擬定綜合性的評價體系。同時，體系需體現(xiàn)出具有可量化的，即可測量性與可評定性[3]。因此本文通過對加權(quán)計分原理評分法的研究，用數(shù)學(xué)語言對各種評定的指標進行描述，通過建立數(shù)學(xué)模型進行計算，進而評定是對產(chǎn)品方案價值描述結(jié)果的權(quán)衡即計算結(jié)果分析。從而得到可量化評價結(jié)果的過程。具體過程簡述如下，根據(jù)具體產(chǎn)品的功能要求、客戶需求制定出主要的評價內(nèi)容，結(jié)合對專家的咨詢、社會調(diào)查及市場調(diào)研等手段收集并分析出產(chǎn)品方案細分的具體評價指標。一般產(chǎn)品方案的評價指標可以通過定性描述并確定其相應(yīng)得分，比如產(chǎn)品定性評價評分標準擬采用5分制制定，5分制有利于統(tǒng)一打分尺度且簡單易用，具體制定如表1所示。同時，在主觀評分時，應(yīng)采用集體評分法，如對幾個評分者所評的分數(shù)取用平均分或者去除最高分與最低分后的平均分作為有效分值，從而減少人為主觀因素對分值的影響。

表1 產(chǎn)品方案評價指標定性描述與相對得分表

但是，一般的產(chǎn)品均為多評價目標的方案，想求得方案總分時，利用加權(quán)計分的數(shù)學(xué)原理，對產(chǎn)品的評價指標根據(jù)重要性的不同，設(shè)置不同的加權(quán)系數(shù)。各項評價指標的重要性取決于該項性能指標所代表內(nèi)容對整個產(chǎn)品方案的影響程度，影響大的加權(quán)系數(shù)值就大，反之加權(quán)系數(shù)值就小。每項評價指標的加權(quán)系數(shù)值可以通過實際的設(shè)計生產(chǎn)經(jīng)驗確定，或者也可以通過判別表法計算求出[4]。判別表法即將評價指標按橫縱表格分別列出，根據(jù)指標的重要程度一一對應(yīng)進行比較，如兩指標同等重要則分別各記2分；如一指標比另一指標重要則分別記1分和3分；一指標比另一指標重要很多可分別記4分和0分。

如設(shè)某產(chǎn)品方案評價指標的加權(quán)系數(shù)為jn，產(chǎn)品每一項指標的全部得分為kn。通過以下某產(chǎn)品指標判別表（表2）可以說明其關(guān)系并計算的出加權(quán)系數(shù)結(jié)果。為了便于計算，一般情況下制定各評價指標的加權(quán)系數(shù)jn＜1，且∑jn=1。

表2 產(chǎn)品方案評價指標加權(quán)系數(shù)計算

通過表2可以列出產(chǎn)品各評價指標的加權(quán)系數(shù)jn與產(chǎn)品每項指標的全部得分kn之間的具體數(shù)學(xué)關(guān)系式，即：

最后，通過以上分析與計算得出產(chǎn)品設(shè)計方案評價總分計算關(guān)系，設(shè)：方案總分為N，產(chǎn)品某項評價指標定性描述分值為Fn，則有：

通過上述方法對產(chǎn)品設(shè)計方案進行評價，即可相對簡單、直觀、科學(xué)地了解產(chǎn)品設(shè)計方案各項性能指標的優(yōu)劣，為項目進一步?jīng)Q策、選擇與修改提供較為準確的依據(jù)。

2 評價應(yīng)用過程

2.1 應(yīng)用案例

在現(xiàn)有實際的項目中，根據(jù)項目需求設(shè)計出簡易節(jié)能洗車裝置原理方案。利用此方案案例來對上述研究內(nèi)容進行實際分析與應(yīng)用，以論證以上原理方法的準確性與適用性。該洗車方案的設(shè)計要求：通過分析與設(shè)計制造上門簡易自動洗車裝置，達到減少車主排隊洗車耗用時間、便捷高效洗車；并有效節(jié)約洗車用水的水資源保護。設(shè)計者根據(jù)要求設(shè)計出如圖1～2 兩個簡易節(jié)能洗車裝置設(shè)計方案。因此需要通過對設(shè)計方案進行評價以選擇出更好的方案以進行進一步完善。

圖1 洗車裝置設(shè)計方案1

（1）方案1

圖2 洗車裝置設(shè)計方案2

啟動開關(guān)裝置運行，高壓蒸汽機啟動，提供高壓水蒸氣通過管路在噴嘴噴出。同時裝置頂部電機連接滾珠絲桿帶動洗車棉刷及噴嘴機構(gòu)在既定程序控制下沿導(dǎo)軌上下往復(fù)運動，背部電動伸縮桿裝置在洗車刷機構(gòu)下降時將洗車刷向外推出，洗車刷機構(gòu)上升時將洗車刷拉回，以此往復(fù)達到洗車的功能。洗車裝置可由液壓桿通過腳踏板控制升降一定高度，俯仰關(guān)節(jié)可通過手動推拉調(diào)整洗車裝置一定角度的前后俯仰，整個裝置由平板推車控制調(diào)節(jié)方位。

（2）方案2

啟動開關(guān)裝置運行，高壓蒸汽機啟動，提供高壓水蒸氣通過管路在噴嘴噴出。各電機通過程序設(shè)定帶動各關(guān)節(jié)桿，在既定范圍內(nèi)往復(fù)運動，帶動洗車滾刷裝置在空間中做規(guī)律上下往復(fù)運動。同時滾刷電機帶動洗車滾刷旋轉(zhuǎn)，通過以上一系列運動過程實現(xiàn)洗車功能。整個裝置通過推桿上開關(guān)利用麥克納姆輪控制調(diào)節(jié)其空間位置。

2.2 評價過程

結(jié)合以上項目需求，針對項目產(chǎn)品的設(shè)計要素，可從幾個方面內(nèi)容對其進行評價。通過評價內(nèi)容分析制定出方案評價指標，如圖3 所示。制定出方案評價指標對應(yīng)各項分值及其對照完成程度，如圖4所示。

圖3 簡易節(jié)能洗車裝置方案評價內(nèi)容與評價指標

圖4 簡易節(jié)能洗車裝置方案評價指標與定性對應(yīng)分值

同時，由評價指標通過比較法算出相應(yīng)加權(quán)系數(shù)，如表3所示。

表3 簡易節(jié)能洗車裝置評價指標加權(quán)系數(shù)計算

最后，結(jié)合以上數(shù)據(jù)內(nèi)容，代入方案總分計算公式：N=∑Fn jn，列出數(shù)據(jù)并計算可得簡易節(jié)能洗車裝置設(shè)計方案1、2評價量化總分值，如表4所示。

表4 簡易節(jié)能洗車裝置設(shè)計方案評價量化總分

3 討論與分析

最終，通過以上科學(xué)可量化計算過程的數(shù)據(jù)對比，可以直觀地看出兩個簡易洗車裝置方案各項指標的優(yōu)劣，為項目進一步地選擇以及改進提供數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。明顯項目方案2在方案設(shè)計過程的研發(fā)與構(gòu)思相比于方案1來說更勝一籌，項目研發(fā)的下一步可以選擇方案2 進一步進行深入細化并完善。

4 結(jié)束語

通過以上評價方法的研究并進行案例分析，本文將加權(quán)計分評分法與工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計方案過程中的設(shè)計要素進行有機的結(jié)合以達到對其方案的設(shè)計進行評價的原理與方法做出了歸納，建立了數(shù)學(xué)模型及相應(yīng)計算公式，通過實際案例進行分析與應(yīng)用舉例過程，得出實際的可量化的客觀評價結(jié)果。過程與結(jié)果顯示，相比較于其他產(chǎn)品方案評價方法，本研究與歸納操作更簡單并易于理解分析，同時得出的數(shù)據(jù)較為客觀全面地表達出產(chǎn)品設(shè)計過程中的研究重點。本文為科研設(shè)計人員在產(chǎn)品方案設(shè)計過程中，對產(chǎn)品方案的評價提出了相對簡單并且具有一定科學(xué)合理性的參考方案。同時，此類方法還可以延伸應(yīng)用到其他專業(yè)與領(lǐng)域。