模糊評價(jià)法在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

模糊評價(jià)法在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

設(shè)計(jì)具有三個(gè)特點(diǎn)：多樣性、多樣性和相對性。多解性和相對性要求最終從眾多滿足要求的方案中選出技術(shù)系統(tǒng)整體最優(yōu)的方案來。而選擇與決策的依據(jù)是對設(shè)計(jì)方案的正確評價(jià)。用科學(xué)的方法按評價(jià)準(zhǔn)則對多種設(shè)計(jì)方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等方面進(jìn)行評價(jià)和比較,使設(shè)計(jì)人員從產(chǎn)品規(guī)劃、功能原理方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、總體設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)及試制生產(chǎn)等一系列設(shè)計(jì)活動(dòng)中,清醒地認(rèn)識(shí)到:產(chǎn)品就是商品,一種產(chǎn)品若在市場競爭中取勝,不僅要考慮到社會(huì)需求,還要考慮經(jīng)濟(jì)效益;不僅功能原理新穎,技術(shù)先進(jìn),而且還要考慮工藝性、使用可靠性、易維修性以及顧客的心理狀態(tài)等多種因素。對設(shè)計(jì)方案評價(jià)不僅把產(chǎn)品的缺點(diǎn)和弊端清除在萌芽狀態(tài),而且針對方案中的弱點(diǎn)加以改進(jìn)和調(diào)整,防止粗制濫造,產(chǎn)銷不對路等不良現(xiàn)象的發(fā)生,對提高設(shè)計(jì)人員素質(zhì),改善產(chǎn)品質(zhì)量,減少設(shè)計(jì)失誤,加快產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程具有重要意義,是現(xiàn)代設(shè)計(jì)中必不可少的環(huán)節(jié)。對設(shè)計(jì)方案的評價(jià)方法主要有簡單評價(jià)法、評分法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)法、模糊評價(jià)法等。除模糊評價(jià)法外,其余評價(jià)法屬傳統(tǒng)的方法。本文主要介紹現(xiàn)代設(shè)計(jì)中采用的模糊法。1模糊綜合評判模糊評價(jià)法是用模糊數(shù)學(xué)的理論方法,將評價(jià)中的模糊信息數(shù)值化,再進(jìn)行定量評價(jià)的方法。①建立評價(jià)目標(biāo)集U={U1?U2???Un}②建立評價(jià)方案集V={V1?V2???Vn}③確定評價(jià)因素的權(quán)重,建立權(quán)重集A～={a1?a2???an}權(quán)重應(yīng)滿足條件:非負(fù)性條件ai≥0,i=1,2,…,n。歸一化條件n∑i=1ai=1④建立各方案對n個(gè)評價(jià)目標(biāo)的模糊評價(jià)矩陣R～=|R～1R～2?R～n|=|r11r12?r1j?r1mr21r22?r2j?r2m?rn1rn2?rnj?rnm|⑤矩陣合成,求各方案模糊綜合評價(jià)矩陣B～=A～ΟR～=(a1?a2???ai??an)|r11r12?r1n?rn1rn2?rnm|=(b1?b2???bj???bm)式中:bj=(a1r1j)(a2r2j)+…+(anrnj)bj是模糊綜合評價(jià)集中的第j個(gè)隸屬度,可采用模糊矩陣合成的多種數(shù)學(xué)模型來計(jì)算bj的值。方案評價(jià)中常用的計(jì)算模型有以下2種:模型1:最大-最小原則M(∧,∨)按先取小后取大進(jìn)行合成計(jì)算bj=n∨i=1(ai∧rij)(j=1,2,??m)本模型又稱主因素突出型bj的值僅由ai、rij中的某一個(gè)值確定,僅突出了主要因素的影響,故運(yùn)算簡單、明確,其缺點(diǎn)是評價(jià)中會(huì)丟失很多信息,使評價(jià)有失全面、充分。本算法適用于模糊矩陣中數(shù)據(jù)相差很懸殊的情形。模型2:加權(quán)平均型M(·,+)按先乘后加進(jìn)行矩陣合成bj=n∨i=1airij(j=1?2???m)評價(jià)結(jié)果bj綜合考慮了相乘的兩個(gè)因素ai、rij的影響,保留了評價(jià)中的全部評價(jià)信息,因而評價(jià)效果好。適用評價(jià)因素集很多的情形或主因素評價(jià)失效時(shí)。例:行星齒輪變速箱傳動(dòng)方案的評價(jià):現(xiàn)用1級模糊評判法對2自由度行星齒輪變速箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價(jià)。表1為5個(gè)方案的性能指標(biāo)。經(jīng)分析,2自由度行星變速箱傳動(dòng)方案的評價(jià)指標(biāo)可定為6個(gè):①與a有關(guān)的尺寸參數(shù):|a-2.7|②工藝參數(shù):T=amin/amax③平均效率:ˉη=(η1+η2+η3+η-1)/4④運(yùn)動(dòng)參數(shù):N=nmax/n0⑤轉(zhuǎn)矩參數(shù):Mγ=|Mmax/M0|⑥摩擦力參數(shù):Mp=|Mm/M0|可用邏輯推理的方法分析確定各評價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù),據(jù)此求出它們對應(yīng)于5種傳動(dòng)方案中的隸屬度值(計(jì)算從略)。表2為6個(gè)評價(jià)因素在設(shè)計(jì)方案中的權(quán)重系數(shù)及隸屬度。評價(jià)因素的權(quán)數(shù)組成向量A～A～=(0.20?0.20?0.20?0.15?0.15?0.10)隸屬度組成模糊評價(jià)矩陣R～矩陣合成求綜合評價(jià)結(jié)果B～B～=A～ΟR～按M(·,+)模型進(jìn)行合成,得向量B～B～=(0.6792?0.6561?0.6236?0.6739?0.6423)評價(jià)結(jié)論:若按最大隸屬度原則比較設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣,則5種方案由好到差的次序是:方案1,方案4,方案2,方案5,方案3。評價(jià)結(jié)果與實(shí)際相符。2各因素分層綜合評判在復(fù)雜的問題和系統(tǒng)中,需要考慮的因素往往很多,而且這些因素多屬不同類別和層次。進(jìn)行綜合評判時(shí),為了區(qū)分各因素在總的評價(jià)中的地位和作用,較全面充分地考慮各評價(jià)因素的影響,把評價(jià)因素按特點(diǎn)分類分層,先在每一層內(nèi)進(jìn)行第一級綜合評價(jià),再對評價(jià)結(jié)果進(jìn)行高一層次的綜合評判,最后再在類型之間進(jìn)行綜合評判。3模糊評價(jià)法對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價(jià),使多方案得到全面充分