基于AHP-隸屬度函數(shù)的試制整車評價研究

肖璇 解嘉鋮 趙新 韓野 潘禹澎

（一汽奔騰轎車有限公司奔騰開發(fā)院,長春 130013）

主題詞：試制車 層次分析法 隸屬度函數(shù) 整車評價

1 引言

汽車的產(chǎn)品質(zhì)量是銷量的基礎(chǔ)保證，而試制車用于開發(fā)階段動力總成匹配、底盤系統(tǒng)調(diào)校、電氣系統(tǒng)標定和道路試驗認可等，因此試制階段產(chǎn)品質(zhì)量直接影響整車開發(fā)。當前汽車產(chǎn)業(yè)正經(jīng)歷百年未有之大變局，行業(yè)發(fā)展面臨前所未有的機遇與挑戰(zhàn)，因此，為充分支撐新產(chǎn)品開發(fā)，實現(xiàn)自主品牌高質(zhì)量發(fā)展，不斷提升試制階段產(chǎn)品質(zhì)量顯得極為重要。

為提升試制階段產(chǎn)品質(zhì)量，需要對試制車進行準確評價，并結(jié)合評價結(jié)果進行針對性改善。同時精準的整車評價還可以將不同項目的整車質(zhì)量進行對比；將同一項目不同階段的整車質(zhì)量進行對比，并以此來準確判斷整車質(zhì)量是否提升。

本文構(gòu)建了試制車全新評價指標，并基于層次分析法和隸屬度函數(shù)法，確定評價指標權(quán)重并對整車狀態(tài)和各指標狀態(tài)進行實評研究，對裝配制造質(zhì)量改進提供重點方向，對產(chǎn)品設(shè)計變更提供具體思路。

2 試制樣車評價指標及權(quán)重

層次分析法（AHP）是由美國匹茨堡大學教授運籌學家薩蒂所提出，其是把半定性半定量的問題轉(zhuǎn)化為定量分析，核心是對評價指標通過1～9標度法進行兩兩比較確定相對重要程度[1]。

2.1 評價指標的選取

經(jīng)過專家組多輪討論研究，本文確定三級評價指標如下：一級指標為試制車整車狀態(tài)[2]，整車狀態(tài)主要考察5個二級指標，分別是內(nèi)外飾狀態(tài)、機艙和底盤、電氣功能、走行和異音以及密封性。

（1）內(nèi)外飾狀態(tài)考察的三級指標為零件主體、零件表面、零件與對手件、操作與動作。

（2）機艙和底盤主要考察指標為機艙底盤間隙與干涉、部件支撐剛性、機艙底盤部件及其附件質(zhì)量、油液/氣泄漏。

（3）電氣功能考察指標為鎖與門窗系統(tǒng)控制與操作、燈光系統(tǒng)功能與控制、駕乘系統(tǒng)顯示與控制、空調(diào)系統(tǒng)和音響娛樂系統(tǒng)。

（4）走行和異音考察指標為動力性、制動性、噪聲與振動和操縱性。

（5）密封性考察指標為淋雨密封性和整車氣密性。

2.2 評價權(quán)重的設(shè)定

樣車試制過程大致分為3個階段：騾子車階段、工程樣車階段和OTS 車階段，由于試制車不同于商品車，傳統(tǒng)的Audit 評審是列舉所有評審問題并進行分數(shù)累加，無需考慮權(quán)重，因此Audit評審適用于商品車或者預批量階段車輛。試制車在騾子車、工程樣車和OTS車階段的車輛用途、功能要求和質(zhì)量要求各不相同。

（1）騾子車是在產(chǎn)品開發(fā)初期，利用現(xiàn)有車型的白車身改裝，由非生產(chǎn)工裝制造的部件和總成試裝出來的樣車，用于零件空間的裝配檢查，以及汽車最初的性能數(shù)據(jù)采集、底盤性能測試、功能驗證與認證，因此騾子車多關(guān)注其底盤性能，而內(nèi)外飾狀態(tài)權(quán)重則較低。

（2）工程樣車是利用部分非生產(chǎn)目的的工裝樣件、軟模件及平臺共用件，進行車型首輪裝配的樣車，外觀和內(nèi)飾與量產(chǎn)車基本一致，用于檢出與解決設(shè)計問題和裝配問題，以及提供各項試驗用車進行零部件/總成/整車的性能、可靠性驗證和開發(fā)認證。所以工程樣車權(quán)重與具體試驗項目密切相關(guān)，如基礎(chǔ)標定用車對內(nèi)外飾，電氣功能要求較低，而對走行性要求較高。

（3）OTS 車是利用生產(chǎn)工裝樣件裝配的試裝車，完全按照工藝要求標準、模擬量產(chǎn)環(huán)境，滿足批量生產(chǎn)要求，不按生產(chǎn)節(jié)拍進行裝配。用于驗證品質(zhì)問題和裝配問題解決方案，和進行零部件OTS 認可路試，驗證產(chǎn)品設(shè)計性能與可靠性。可見OTS 認可車的零件為工裝件其要求與商品車接近，因此OTS車輛內(nèi)外飾狀態(tài)則需占有較大權(quán)重。

指標權(quán)重的確定方法有特爾斐法、熵權(quán)法、因子分析權(quán)數(shù)法、信息量權(quán)數(shù)法、獨立性權(quán)數(shù)法、主成份分析法和層次分析法。因為層次分析法是國內(nèi)外質(zhì)量評價的主要手段之一并且應(yīng)用較為成熟[3]，所以本文采用層次分析法計算指標權(quán)重。

2.2.1 評價矩陣的建立

評價矩陣的建立是通過1～9 標度法對評價指標進行兩兩互評，從而確定它們之間的相對重要程度。即評價指標之間的重要程度分為9個等級，aij=1、3、5、7、9 分別表征第i行元素比第j列元素同樣重要、稍微重要、明顯重要、強烈重要和極端重要，aij=2、4、6、8分別表征重要性位于上述相鄰判斷的中間。由此可見1～9 是2 者之間重要程度由低到高，并且評價矩陣為正互反矩陣。

本文以工程樣車階段基礎(chǔ)標定車為例進行評價矩陣建立和實車評價并得到如表1 所示的二級指標評價矩陣和表2 至表6 所示的三級指標評價矩陣。

表1 二級指標評價矩陣

表2 三級指標評價矩陣

表3 三級指標評價矩陣

表4 三級指標評價矩陣

表5 三級指標評價矩陣

表6 三級指標評價矩陣

2.2.2 評價權(quán)重的計算

多數(shù)研究者為方便計算，采用均方根法求解。而當矩陣是一致陣時，矩陣的最大特征值所對應(yīng)的特征向量即為權(quán)向量。所以當矩陣滿足一致性條件時，最大特征值的特征向量可近似為權(quán)向量，記為W。因此，本文采用特征向量法并通過MATLAB 進行求解。矩陣一致性通過式（1）和式（2）判斷。其中二階矩陣必有一致性。

式中，RI為常數(shù)由矩陣階數(shù)確定；λmax為矩陣最大特征值；n為矩陣階數(shù)。

通過計算并通過式（3）將權(quán)值向量W歸一化后可得二級指標各項權(quán)重Q為：

同理，通過計算并歸一化后可得各三級指標權(quán)重Q1、Q2、Q3、Q4、Q5為：

3 試制車整車評價

3.1 隸屬度函數(shù)的建立

隸屬度函數(shù)的構(gòu)造帶有主觀性，每個建立者都會建立不同的隸屬度函數(shù)，但只要能反映和解決模糊評價的問題，隸屬度函數(shù)的建立即是有效。構(gòu)造隸屬度函數(shù)的方法主要有模糊統(tǒng)計法、例證法、專家經(jīng)驗法和二元對比排序法。本文在專家經(jīng)驗的基礎(chǔ)上初步建立粗略的隸屬度函數(shù)，再經(jīng)過不斷的實踐檢驗、修改和完善，最終得到如式(4)～(5)所示隸屬度函數(shù)[4-6]。其中r1(x)、r12(x)、r3(x)、r4(x)分別代表評價為不合格、較差、良好和優(yōu)秀的隸屬度。

式中，X1、X2、X3、X4為評分閾值，本文取X1=0，X2=10，X3=120，X4=250，得如圖1 所示函數(shù)圖像。

圖1 隸屬度函數(shù)

3.2 N項目試制車狀態(tài)

N 項目為某自主品牌一款B2B 純電動乘用車，是傳統(tǒng)汽車制造商向移動出行服務(wù)公司轉(zhuǎn)型的重要戰(zhàn)略車型。本文的評價步驟為首先專家組現(xiàn)場評審并進行評審問題匯總。將評審問題按嚴重程度分為三級，其中Ⅰ級問題賦10分，Ⅱ級問題賦5分，Ⅲ級問題賦1分，通過各指標總分數(shù)代入隸屬度函數(shù)，便可得到各三級指標隸屬度矩陣。

通過對N 項目試制車進行評價并計算隸屬度函數(shù)得到如下隸屬度矩陣。

根據(jù)最大隸屬度原則可見零件主體和零件與對手件兩項指標處于較差狀態(tài)，零件表面和操作/動作兩項指標處于良好狀態(tài)。同理可知其余三級指標狀態(tài)都為良好和優(yōu)秀狀態(tài)。

根據(jù)公式Bi=(i=1、2、3、4、5)，可得二級指標評價評語矩陣R。

由評語矩陣和最大隸屬度原則二級指標內(nèi)外飾狀態(tài)處于較差狀態(tài)，其余二級指標均處于良好狀態(tài)。

同理根據(jù)公式B=QTR，可得一級指標評價評語矩陣。

由此可見，雖然內(nèi)外飾狀態(tài)較差，但試制車整車狀態(tài)為良好狀態(tài)。這是因為基礎(chǔ)標定用車對內(nèi)外飾的需求不高。同時為提升質(zhì)量可將權(quán)重較高的走行和異音進行重點改善。

4 結(jié)束語

本文首先確定了試制車三級評價指標，并通過層次分析法確定各指標權(quán)重，然后結(jié)合某N項目具體實車進行整車評價，并通過隸屬度函數(shù)法判斷三級指標狀態(tài)隸屬度，最后通過各級指標權(quán)重和隸屬度計算得到試制車整車狀態(tài)。

研究發(fā)現(xiàn)層次分析法結(jié)合隸屬度函數(shù)法可以讓主觀評價更具客觀性，更加適用于非商品車質(zhì)量評價，既可以為質(zhì)量提升提供重點改善方向，也可以量化整車質(zhì)量，為通過項目節(jié)點決策提供數(shù)據(jù)支撐。

此方法在試制領(lǐng)域的應(yīng)用仍未達到Audit評審和NOVA-C評審在商品車領(lǐng)域的成熟度，評價指標和隸屬度函數(shù)仍需要工程師和研究者不斷完善。