機械類運動器械設計性能模糊綜合評價

王麗艷，欒若星，趙 穎

機械類運動器械設計性能模糊綜合評價

王麗艷，欒若星，趙 穎

（遼寧工業(yè)大學 電子與信息工程學院，遼寧 錦州 121001）

針對當前機械運動器械設計與生產存在的問題，運用模糊綜合評價方法對設計性能進行評價。首先，將前人的研究成果進行整理，以表格的方式列出了評價指標體系及其權重；然后，按照單指標模糊評價、模糊綜合評價、評價準則確定3個步驟建立評價數(shù)學模型；最后，進行了評價實例分析。結果表明，評價結果主要受評價指標體系及權重、單因素評價、評價準則選擇等方面的影響，實際應用時要引起足夠的重視。

機械類；運動器械；設計性能；模糊綜合評價

設計運動器械主要是為了方便人體各個部位鍛煉，使用者根據(jù)身體條件，選擇綜合類的運動器械和專項訓練器械，進行綜合性鍛煉或單一部位鍛煉，利用運動器械鍛煉比起單一的運動方式更為直接有效[1]?，F(xiàn)代競技體育運動和全民健身運動的蓬勃開展離不開運動器械的研發(fā)以及其產業(yè)的發(fā)展。我國機械類運動器械產業(yè)起步較晚，并未受到社會的足夠重視，有些企業(yè)雖然引進了國外的技術，但未有實質性創(chuàng)新，產品設計到開發(fā)等一系列工作與發(fā)達國家還存在很大差距，引發(fā)致傷致殘事故也時有發(fā)生。因此，對產品設計性能及質量進行評價，以評價為依據(jù)提高質量和應用效果并最終提高市場占有率，是解決這些問題的有效方法，也能夠推動體育運動器材的智能化進程[2]。按常規(guī)思想，對機械設計的評價應該在產品制造完成后，甚至用戶實際使用一段時間后進行。但是，這種“事后評價”難以適應當前高競爭的市場環(huán)境。將設計評價納入到設計理論方法體系中，在設計過程中或設計完成后就進行評價，將產品設計性能隱患消滅在萌芽狀態(tài)。本文以模糊數(shù)學的相關理論為指導，參照前人的相關研究成果構建數(shù)學模型，通過定量分析方法對運動器械的設計方案進行評價，也可以對最終產品進行評價。通過設計性能綜合評價，為運動器械的設計、開發(fā)、生產等方面的決策提供依據(jù)。

1 指標體系及權重

評價指標體系建立是系統(tǒng)評價基礎性工作，只有建立合理的科學的指標體系，才能得到公正的客觀的評價結果。評價指標體系建立是一個復雜的系統(tǒng)化過程，傳統(tǒng)的將一些指標簡單堆積和組合的方式已不適應現(xiàn)代評價技術的需要，而是綜合考慮相關因素并遵循某些規(guī)則，建立包括指標體系權重在內的層次結構集合。權重反映的是指標相對重要性，是被評價對象不同側面重要程度的定量分配，直接影響評價結果。本研究依據(jù)機械設計要求，結合前人的研究成果[3-4]，在《機械類運動健身器材綜合評價指標體系建立》一文中，構建了由產品性能、結構性能、工作性能和工藝性能4個一級指標，以及每個一級指標下所屬7個二級指標構成的層次結構指標體系，并使用層次分析法改進的G1法計算了指標權重，構建了完整的機械類運動器械設計性能綜合評價指標體系，如表1所示。

2 評價數(shù)學模型建立

2.1 單指標模糊評價

個指標的評價集組成的評價矩陣為：

2.2 模糊綜合評價

對每個評價指標作用以相應的權數(shù)便能合理地反映所有指標的綜合影響，模糊綜合評價可表示為：

本模型考慮了全部指標的影響，并且保留了單指標評價的所有信息，適合對所有指標影響全面考慮的情況。

2.3 評價準則確定

運用數(shù)學模型計算完評價數(shù)據(jù)后，需要確定評價準則來決定評價結果。常用的評價準則有最大隸屬度準則、最小代價準則、評分準則、置信度準則等。本文選用以下2種準則。

評價準則1：最大隸屬度準則

評價準則2：評分準則

3 對評價實例進行分析

某機械類運動器械——多功能跑步機已設計完成，現(xiàn)需要對其設計性能進行模糊綜合評價，為是否投產提供決策依據(jù)。

3.1 單指標模糊評價

本例隸屬度確定采用專家評定法，由25位專家對每個二級指標按優(yōu)秀、良好、中等、較差4個等級分別進行評定，評定數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果如表2所示。

表2 單因素評價結果統(tǒng)計表 人

3.2 模糊綜合評價

根據(jù)式(4)和式(5)進行綜合評價。

二級指標對一級指標評價計算數(shù)據(jù)如下。

一級指標對總指標評價計算數(shù)據(jù)為：

3.3 評價結果確定

用最大隸屬度準則，得到“優(yōu)秀”評價結果。

用評分準則，需要如下步驟。

(1)對進行歸一化處理，結果為：

(2)設優(yōu)秀為85分、良好為75、中等為65分、較差為45分，綜合評價計算式為：

0.3823*85+0.2749*75+0.2136*65+0.1292*45=72.811

綜合評價得分為72.811，評價結果介于良好和中等之間，但更接近“良好”。

4 結論

通過以上指標體系及權重、評價數(shù)學模型建立以及評價實例分析，得出如下結論。

(1)用最大隸屬度準則獲得“優(yōu)秀”評價結果，用評分準則得出的評價結果接近“良好”，所以用不同評價準則會獲得各異評價結果，實際運用時要根據(jù)具體情況選擇評價準則。

(2)本文的評價實例是對單一的運動器械進行評價，得到設計性能“優(yōu)秀、良好、中等、較差”等結論；實際應用時可以對多個運動器械進行評價，評價結果按優(yōu)劣次序進行排序。

(3)模糊綜合評價模型具有完善的模糊數(shù)學理論支撐，是目前綜合評價領域應用最廣泛的方法，也是最成熟、最科學的方法，適合于處理非確定性問題。本文構建的數(shù)學模型簡單清晰，也可以應用于其他領域的綜合評價。

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Fuzzy Comprehensive Evaluation on Design Performance for Enginery Sports Equipment

WANG Li-yan, LUAN Ruo-xing, ZHAO Ying

（School of Electronics and Information Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China）

For the current problems in designing and producing enginery sports equipment, we can use fuzzy comprehensive evaluation method to evaluate its design performance. First, the previous research results are sorted out, evaluation indicator system and its weight can be listed in tabular form; then, evaluation of a mathematical model was established according to three steps, such as single indicator fuzzy evaluation, fuzzy comprehensive evaluation, the determination of evaluation criteria; finally, an evaluation case study was carried out. The results show that the evaluation indicator system, weight, single factor evaluation and the selection of evaluation criteria mainly affect the evaluation results, so it must be attached much significance in the actual application.

enginery sports equipment; design performance; fuzzy comprehensive evaluation

10.15916/j.issn1674-3261.2021.05.006

N94；G818

A

1674-3261(2021)05-0304-03

2020-12-08

王麗艷(1966-)，女，遼寧錦州人，副教授。

責任編輯：孫 林