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1.產(chǎn)品設(shè)計方案多樣化及其可制造性評價體系

1.1設(shè)計方案多樣化

產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計方案是根據(jù)客戶需求的不確定語義表達(dá)得到的，設(shè)α是產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計客戶需求域X中的一個元素，元素α在產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計原理功能設(shè)計域Y中存在對應(yīng)的特定含義設(shè)為集合A，設(shè)計方案域Z中的對應(yīng)方案集為S。產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計的自然語義就是一種MNXYZ→→的映射，其中M和N分別是從X到Y(jié)和從Y到Z的映射，從模糊集合的角度分析，上述元素、集合及其映射的隸屬關(guān)系分別是(,y)(y)mµα=µ和,(z)(z)nsµα=µ如圖1所示，由圖可知單一的客戶模糊性需求映射到產(chǎn)品原理功能設(shè)計域和產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計方案域，其目標(biāo)并非唯一確定的解，而是一個由滿足設(shè)計需求的多個解組成的集合，當(dāng)然，集合內(nèi)的解的情況是不確定的，可能是唯一解、多解甚至空解。產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計中，客戶多種不同形式的需求構(gòu)成了需求集，需求集中各個不同元素之間存在“或”或“與”的聯(lián)系，設(shè)工業(yè)設(shè)計需求域X的兩個元素分別為α和β，那么它們在產(chǎn)品功能原理設(shè)計域Y中的組合體的解同樣，從功能原理設(shè)計域Y到設(shè)計方案域Z也存在上述關(guān)系。因此，設(shè)計需求集產(chǎn)生不同的產(chǎn)品功能原理組合集，進(jìn)而產(chǎn)生不同的產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計方案集。

1.2工業(yè)設(shè)計可制造性的多屬性評價體系

本文將可制造性定義為：在給定制造資源的條件下，產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計方案各屬性所具備的生產(chǎn)制造的可能性。產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計階段包含多重形式的屬性，工業(yè)設(shè)計階段是產(chǎn)品可制造性的決定階段，而工業(yè)設(shè)計主要分為形態(tài)結(jié)構(gòu)、表面材質(zhì)、人機(jī)布局、色彩涂裝等幾個屬性，各屬性之間的相互作用構(gòu)成了設(shè)計方案可制造性評價的多屬性體系。如表1所示。在實(shí)際的產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計方案中，評價因素和產(chǎn)品種類有密切的關(guān)系。如家電產(chǎn)品，表面材質(zhì)屬性設(shè)計基本已經(jīng)成熟，人機(jī)交互的重要程度要大于其他幾個屬性的比重，因此在對家電產(chǎn)品的工業(yè)設(shè)計可制造性評價中，人機(jī)布局的權(quán)重要大一些。而重視產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的機(jī)械產(chǎn)品在可制造性評價中，形態(tài)結(jié)構(gòu)屬性權(quán)重反而會大一些。所以各個屬性的權(quán)重隨著不同的產(chǎn)品類別不同，也存在著較大的差異性。yαxzAS常見的評價系統(tǒng)由專家主觀賦值得到屬性權(quán)重，然而專家由于學(xué)歷、經(jīng)驗(yàn)、背景及個人偏好等主客觀因素的影響，給出的評價信息往往客觀性和合理性較差，另外在可制造性評價中，評價對象的復(fù)雜性和不確定性也使得評價信息是不確定的，因此將不確定信息的語言多屬性決策理論引入到產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計可制造性評價中，增強(qiáng)可制造性評價的有效性和高效性。

2基于依賴型算子的不確定語言多屬性群決策法

目前不確定型依賴算子的多屬性決策法，在工商管理，工程預(yù)算和項(xiàng)目評估方面得到了較為廣泛地應(yīng)用，在設(shè)計方案評估方面還并不成熟。本文將結(jié)合文獻(xiàn)提出的不確定語言混合幾何平均算子和依賴型不確定語言有序加權(quán)幾何算子提出一種基于不確定語言多屬性決策的產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計可制造性評價方法。決策者在進(jìn)行定性測度時，一般需要適當(dāng)?shù)恼Z言評估標(biāo)度，可事先設(shè)定語言評估標(biāo)度稱函數(shù)ULWGM為n維不確定語言的加權(quán)幾何平均算子。在實(shí)際的可制造性評價中，專家在產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計方案可制造性的決策中，往往主觀性較強(qiáng)，專家的偏好很大程度上決定了其給出的評價信息，因此設(shè)計方案可制造性評價經(jīng)常存在偏離綜合平均值較大的問題，為了保證可制造性評價的公平性，應(yīng)該降低偏離平均值較大的評價信息權(quán)重。因此需要重新定義ULOWG[7-11]算子的權(quán)重，即將以上各式進(jìn)行代換得到(4)根據(jù)文獻(xiàn)（7,12）我們將式（3）的ULOWG算子稱為依賴型ULOWG算子即DULOWG算子，易知該算子為一個凈算子[7]。容易得到另外一種基于正態(tài)分布的思想的ULOWG算子權(quán)重算法?？梢缘贸鍪剑?）和式（5）確定權(quán)重的原則是：變量值越接近綜合平均值，其權(quán)重就越大，反之則越小，從而一定程度上降低了由于專家主觀因素對評價結(jié)果造成的消極影響。容易看出，兩種權(quán)重的確定方法中，前者的計算相對簡單，而后者在權(quán)重信息的處理上則更為合理。

3基于DULOWG算子的產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計

可制造性評估多屬性決策方法設(shè)決策者集(,)k12tζ∈ζζ，ζ，ζ對于工業(yè)設(shè)計方案集(,)12QQQQQim∈關(guān)于屬性集(,,,)11FFFFFjn∈進(jìn)行測度，得到產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計方案Qi關(guān)于工業(yè)設(shè)計屬性Fj的屬性值()krsij∈，構(gòu)成工業(yè)設(shè)計可制造性評價決策矩陣()(1,2,,)kRrktkijmn==×，(,,,)12nξ=ξξξ為工業(yè)設(shè)計屬性權(quán)重向量，[0,1]jξ∈且11njj∑ξ==，下面給出具體步驟[7]。步驟1利用ULWGM算子，對產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計可制造性評價決策矩陣Rk中的第i行的工業(yè)設(shè)計屬性值進(jìn)行集結(jié)，從而得出某一決策者kζ所給出的關(guān)于設(shè)計方案Qi的綜合屬性值為,,,12kkkkrrrriiiinULWGMξ=i=1,2,m；k=1,2,,t步驟2利用式（4）的DULOWG算子，對t位決策者給出的設(shè)計方案Qi的綜合屬性值()(1,2,,)krkti=進(jìn)行集結(jié)，得到設(shè)計方案Qi的可制造性綜合屬性值為(1)(2)(),,,trDULOWGrrriiii=，i=1,2,,m步驟3由式（1）將ri和所有()1,2,,jrj=m進(jìn)行對比得到()pprrijij=≥，從而對可制造性屬性r(i1,2,,m)i=進(jìn)行排序，建立互補(bǔ)判斷矩陣()ijmnPp×=，其中p0ij≥，pp1ijji+=，0.5iip=，i,j=1,2,,m。然后對矩陣ijmnPp×=的行進(jìn)行求和，得到1ijimppj=∑=，i=1,2,,m步驟4通過對比ip值的大小，對設(shè)計方案進(jìn)行排序，ip值越大，其對應(yīng)方案的可制造性也就越好。

4實(shí)例分析

以上述方法為基礎(chǔ)，開發(fā)出基于不確定語言型多屬性決策方法的多工藝決策模塊，并應(yīng)用到某型吸塵器的CAID系統(tǒng)中。根據(jù)前文所述，抽取并建立吸塵器的評價體系，并基于ULWGM與DULOWG算子不確定多屬性決策方法，制定評價和決策流程?，F(xiàn)有吸塵器工業(yè)設(shè)計方案5個~15QQ,4個評價屬性~14FF（屬性分別對應(yīng)材質(zhì)質(zhì)地、曲面形態(tài)、色彩涂裝和人機(jī)設(shè)計）假定評價屬性權(quán)重為ξ=(0.4,0.1,0.2,0.3),三位專家利用評估標(biāo)度={,,,,,,}1234567Ssssssss={極好，很好，好，一般，差，很差，極差}，所得的評價矩陣()(1,2,3)54kRrkkij==×為運(yùn)用本文的所給出的方法進(jìn)行求解，具體步驟如下。步驟1：利用ULWGM算子得到?jīng)Q策者kζ所給出的決策方案Qi的綜合屬性值為兩兩比較得到互補(bǔ)判斷矩陣為然后對互補(bǔ)判斷矩陣的每一行求和，得到1.8661p=，1.8622p=，2.8413p=，2.7834p=，3.1485p=步驟4：利用p(i1,2,,5)i=的值對決策方案進(jìn)行排序得到：53412ppppp。從而得到具有最佳可制造性的工業(yè)設(shè)計方案為5Q。

5結(jié)束語

工業(yè)設(shè)計可制造性評價是一個多屬性的決策問題，在面對制造因素制約的前提條件下，評價專家的主觀判斷致使決策行為不一致，本文結(jié)合基于ULWGM與DULOWG算子的不確定語言多屬性群決策方法，構(gòu)建產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計可制造性評價體系，并通過相應(yīng)實(shí)例對系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，本方法通過提取決策者給出的決策信息，較大程度上保證了決策的客觀性，又規(guī)避了決策者由于主觀因素帶來的決策偏差，避免了決策結(jié)果不合理性。

作者：劉國昌茍秉宸陳俊璇單位：西北工業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計研究所