1、第13章设计评价与决策方法 第第13章设计评价与决策方法章设计评价与决策方法13.1概述概述 13.2常用评价方法常用评价方法 13.3模糊评价方法模糊评价方法13.4设计的决策设计的决策 第13章设计评价与决策方法 13.1概述概述工程设计所要解决的是复杂、多解的问题。对于每一个设计问题，一般都会有许多不同的解决方案。解决的逻辑步骤为：分析综合评价决策，即在分析设计对象的特点、要求及各种制约条件的前提下，综合搜索多种设计方案。最后通过设计评价过程做出决策，筛选出符合设计目标要求的最佳设计方案。评价与决策在设计中密切相关，评价是进行决策的依据，没有正确的评价也就不能有正确的决策，评价与决策使工
2、程设计沿着正确方向前进。第13章设计评价与决策方法 在设计中进行评价和决策时应注意以下几点：（1）评价的原始依据是设计要求。设计要求可分为定性和定量两方面。定性问题可能没有具体的指标数据，所以在评价中要恰当处理。（2）评价要客观公正，符合评价对象的实际情况。（3）评价和决策要全面，综合考虑各种要求。局部最优不一定全局最优，短期最优不一定长期最优，单项最优不一定整体最优。第13章设计评价与决策方法 13.1.1评价的类型及内容评价的类型及内容1评价的类型评价的类型一般可把评价工作分为以下几种类型。（1）方案完善程度（整体的或局部的）评价：根据具体的方案或技术系统，评价设计开发的完善程度。评价过程
3、如图131所示。其中，评价准则及评价尺度要根据具体的设计方案从各个方面提出，综合分析比较评优。（2）方案与问题相符程度评价：根据问题说明及对问题解答的建议或模型，评价“问题解答”的相符程度，如图132所示。第13章设计评价与决策方法 图131方案完善程度评价过程 第13章设计评价与决策方法 图132方案与问题相符程度评价过程 第13章设计评价与决策方法（3）最优方案评价：根据问题说明及各种解答方案，从中评出最优方案，如图133所示。（4）最优值评价：根据特性及相关条件，评价并选定有关参数的最优值，如图134所示。第13章设计评价与决策方法 图133最优方案评价过程 第13章设计评价与决策方法
4、图134最优值评价过程 第13章设计评价与决策方法 由以上评价模型可知，四类评价只是评价对象、评价范围、评价项目有所不同，而评价程序和方法基本相同，都是根据一定的评价尺度，通过分析、计算、比较评价决策出最好的方案或最优的结果。评价过程必须做的工作如下：（1）选定评价准则，例如成本低、寿命长、结构简单等。（2）选定度量尺度即评定标准。（3）根据准则，计算评价对象的价值。（4）综合计算、分析、比较。第13章设计评价与决策方法 2评价的内容评价的内容评价的内容主要包括以下四大方面。（1）技术评价：以是否满足设计要求的技术性能及满足程度为目标，评价其技术上的先进性和可行性，具体包括工作性能、适应性、可
5、靠性、安全性、能源消耗等指标。一般可通过理论计算和试验分析获得相关数据资料，再把技术指标换算成评分指标，然后分析比较。第13章设计评价与决策方法（2）经济评价：包括成本、利润、方案实施措施费用、经营周期和资金回收期等。成本。以设计任务书中规定的成本为目标，比较各方案的制造成本和使用成本。利润。利润是指销售收入减去税金与成本后的金额。方案实施措施费用。如添置设备，增加工艺装备和研制费等。经营周期。经营周期太短，满足不了社会和企业经营需要；周期太长，又会因技术逐渐陈旧落后，而且可能对企业与社会带来不利。资金回收期。回收期越长，企业负重越大，回收期越短，对企业越有利。第13章设计评价与决策方法（3）
6、社会评价：是指方案实施后对社会带来的利益和影响。社会评价的主要几个方面如下：国家科技政策和国家科技发展规划的目标。三废的要求（固态、液态、气态废物）。工伤事故、产品事故。交通、心理、风俗和习惯。生产力。生产力包括扩大生产规模，提高生产率，加工和制造的高效化，节省人力、物力。资源利用。资源利用包括各种矿产资源、水资源和能源等。资源利用范围及新能源的开发。第13章设计评价与决策方法（4）综合评价：根据上述各单项评价的结果，从整体角度对设计方案的价值进行全面、科学的评价。在一些较大、较重要的设计或产品的评价和筛选过程中，评价往往要进行多轮。可先进行定性评价，把那些不可行或水平不高的方案摒弃掉，留少数
7、较好方案。然后对技术参数、性能、经济效益等主要指标进行定量，并进行详细评价，最后选择出最佳方案。目前，用于评价的方法很多，大概可分为两类：只对方案进行分析、计算、比较、排队的评价称为简单评价；通过模型试验或样机试验对产品的重要评价目标进行的评价称为试验评价。第13章设计评价与决策方法 13.1.2评价指标体系评价指标体系无论一项工程、一种产品或是产品中的某一部件，如果把它作为一个系统，则为实现规定的任务，都需要制定该系统的目标，并确定这些目标的衡量尺度（即指标）作为衡量设计方案优劣的标准。评价指标体系要根据不同的项目、产品等，全面、合理、科学地确定。例如，机械工程领域常用的评价指标体系如图13
8、5所示。第13章设计评价与决策方法 图135机械工程领域常用的评价指标体系 第13章设计评价与决策方法 制定评价指标体系的要点如下：（1）指标的关联性。一般来说，指标体系中的各指标间有一定的相互联系，一项指标的变化会影响到另一些指标的变化。例如质量高、品种多，产品的使用价值就得到提高，但成本相应增加了。第13章设计评价与决策方法（2）指标体系的简约化。为了体现全面和客观，总希望指标多，指标体系尽量完善，以免遗漏重要信息而使评价失真。但指标数量过多，就难以突出主要因素，反而不易分清主次。同时还会增加评价者的心理负担。所以在满足评价要求的前提下，指标体系应简约化，并分清主次。例如评价机器的设计方案
9、时，若把外形尺寸和重量作为评价的两个指标，那么，在所用的材料相同时，外廓尺寸增大，重量也随之增加，二者的相关性系数较大。若所用的材料不同，则外廓尺寸大的，重量不见得大，说明二者的相关系数不大。所以，根据评价的要求，对其指标体系中相关系数大的指标，完全可以只取其中之一作为评价特征，而不必重复。这样就抓住了主导作用的指标，使评价建立在更可靠的基础之上。第13章设计评价与决策方法（3）指标的定量与定性。定量指标可以用数量表示，如成本、产量、重量等。定性指标不易用数量计算或表示，如美观程度。也有一些指标处于二者之间，往往不易分清，例如，产品的质量、品种改善指标属于定性指标，如果由于质量提高和品种改进而
10、节约了原材料，节约的材料又带来运输和储存费用的节约，节约的费用还可以投资到其它方面，再产生新的效果，则这种连锁反应所得的效果是难于用某个数量来衡量的。第13章设计评价与决策方法 定性决定指标的性质是定量的基础。定量是定性的数据化，是为定性服务的，最终还是为了精确定性。定量指标和定性指标在一定条件下是可以相互转化的。对某些指标来说，从局部和微观或低层次的评价来看，可以是定量的，但从整体和宏观或高层次的评价来看，也许只能定性。在实际评价时，为了分出优劣，总希望将指标量化，但在设计指标体系时，首先应该给指标定性，由此进行的定量才能反映评价的本质要求。无论定性还是定量，都要避免以下两点：第13章设计评
11、价与决策方法 定量不准。所设指标即使可以量化，但偏离评价目的，也不反映本质问题。例如，评价的目的是评价一种产品或工程的效益，若将厂房温度、照明等劳动条件改善作为评价指标，则其虽然易于量化，但不符合评价的目的。合理的指标应该是工人健康状况的改善，劳动效率的提高等。虽然健康状况的改善偏于定性，但可更直接地反映生产效益。如果评价目的是劳动条件，则采用温度、照明等指标体系更符合要求。第13章设计评价与决策方法 定性不准。显然，把不同质的对象放在一起，是无法正确比较的。如果评价的内容是效果，那么，应采用效果性指标。如果把政治思想教育状况等状态性指标列在其中，则没有可比性。综上所述，在设计指标体系时，应根
12、据评价目的和层次，从整体到局部，从宏观到微观，从质到量，在先定性的基础上，对同质指标，区分是定量指标还是定性指标，最后再根据各定性指标的特点，寻求可能适宜的量化方法。第13章设计评价与决策方法 13.1.3评价目标树评价目标树目标树是分析评价的一种手段。目标树是由系统分析的方法对评价目标系统进行分解并图示而形成的。将总的评价目标具体化，即把总目标细化为一些子目标，并用系统分析图的形式表示出来就形成了某个设计评价的目标树，如图136所示。图136中的Z表示总目标，Z1、Z2为一级子目标，Z11、Z12为二级子目标，Z111、Z112为三级子目标，最后一级子目标为目标的具体评价标准。图136中的g
13、i表示各目标的重要性系数（加权系数）。第13章设计评价与决策方法 图136目标树 第13章设计评价与决策方法 建立目标树的要点如下：（1）抓住主要目标，兼顾一般目标。把起决定作用的要求和条件作为主要目标，避免面面俱到和主次不分。（2）各目标相互独立，不能互相矛盾。（3）目标的特性以绝对或相对定量值表示，难以定量时用定性指标表示。（4）在目标树中，上一级子目标只与低一级中相关联的子目标联系。第13章设计评价与决策方法 13.1.4目标重要性系数的确定目标重要性系数的确定在定量评价时，各评价目标的重要程度用目标重要性系数（也称加权系数）来表示，加权系数大，指标的重要程度就高。一般加权系数gi1且g
14、i=1。加权系数的确定方法如下：（1）经验法。根据以往的经验，给定各评价目标的加权系数gi1，并满足gi=1。第13章设计评价与决策方法（2）判别表法。根据评价目标的重要程度进行对比计算。两目标同等重要各给2分，某一项比另一项重要分别给3分和1分；某一项比另一项重要很多，则分别给4分和0分。将各评价目标的分值列于表中，并按照下式计算加权系数：niijikkg1/（131）4221nnknii式中，ki各评价目标的总分；n评价目标数。第13章设计评价与决策方法 例如评价某型号的自行车时，评价指标取为价格、维修性、舒适性、寿命和外观。第一步，根据各个指标的重要性进行打分，并记入判别计算表中，见表1
15、31。第二步，计算加权系数。第三步，综合判定价格、维修性、舒适性、寿命和外观的加权系数分别为0.35、0.125、0.25、0.25、0.025。第13章设计评价与决策方法 表131加权系数判别计算表 价 格 维 修 性 舒 适 性 寿 命 外 观 ik niiiikkg1 价 格-4 3 3 4 14 0.35 维 修 性 0-1 1 3 5 0.125 舒 适 性 1 3-2 4 10 0.25 寿 命 1 3 2-4 10 0.25 外 观 0 1 0 0-1 0.025 40ik 1ig 第13章设计评价与决策方法 13.2常用评价方法常用评价方法评价方法可概括为以下三类：（1）经验性
16、评价方法。当方案不多、问题不太复杂时，可根据评价者的经验，采用简单的评价方法对方案作定性的粗略分析和评价。例如，可采用淘汰法经过分析直接去除不能达到主要目标要求的方案或不相容的方案；采用排队法将方案两两对比加以评价择优。第13章设计评价与决策方法（2）数学分析评价方法。运用数学工具进行分析、推导和计算，得到定量的评价参数。常用的方法有名次记分法、评分法、技术经济法及模糊评价法等。（3）试验评价方法。对于一些较重要的方案环节，采用分析计算仍没有把握时，有时可通过试验（模拟试验或样机试验）对方案进行评价，这种试验评价法所得到的评价参数准确，但代价较高。第13章设计评价与决策方法 13.2.1简单评
17、价方法简单评价方法1点评价法点评价法点评价法指对各方案的评价目标进行逐项粗略评价，用“行（+）、不行（-）、信息不足（？）”来表述，如表132所示。第13章设计评价与决策方法 表表132点评价法点评价法 方 案 评 价 目 标 A B C 满足功能要求 成本在规定范围内 加工装配可行 使用维修方便 满足人机学要求+-+-+？-+总评+？+5+第13章设计评价与决策方法 2名次计分法名次计分法确定若干名专家作为评价小组，对n个方案进行评价，每位专家按方案优劣从高到低进行打分，把每个方案得到的分数相加，得分高者为优，这种方法称为名次计分法。专家意见一致性程度用一致性系数c(0c1)来衡量，c值越接
18、近1表示意见越一致。评价时，可先确定一致性系数的取值。一致性系数的计算公式为)(1232nnmSc（132）nxxSii22)(（133）第13章设计评价与决策方法 式中，m为专家数；n为方案数；S为各方案总分的差分和；xi为第i个方案的总分。例如，6位专家（A、B、C、D、E、F）对某型汽车的5种造型方案（01、02、03、04、05）采用名次计分法进行评价，规定最佳方案给5分，最差给1分，计算结果如表133所示。第13章设计评价与决策方法 表表133名次计分法评分表名次计分法评分表 A B C D E F 总分 ix 01 02 03 04 05 5 4 3 2 1 5 4 2 3 1 5
19、 4 1 3 2 4 5 3 2 1 5 4 2 3 1 5 3 4 1 2 29 24 15 14 8 第13章设计评价与决策方法 这里专家数m6，方案数n5，代入各计算公式计算得：90814152429ix8100)(2ix1902814152429222222ix22()810019022825iixSxn78.0)55(628212)(123232nnmSc第13章设计评价与决策方法 计算结果表明：5个方案优劣排序为01-02-03-04-05。评价一致性系数c0.780.70，一致性较好。第13章设计评价与决策方法 13.2.2技术经济评价方法技术经济评价方法1技术评价技术评价（1）
20、技术分析的目的是：验证技术原理的正确性，预测性能，确定详细设计细节。（2）技术评价的步骤。确定评价的技术性能项目。所谓技术性能，是指表示产品的功能、制造和运行状况的一切性能。根据产品开发的具体情况，确定评价该产品技术性能的项目，也即评价的目标。例如对某一机械产品，最后将零件数、体积、重量、加工难易程度、维护、使用寿命6项性能作为评价目标。第13章设计评价与决策方法 确定评价目标的衡量尺度，即具体评价指标。例如，使用者和制造者提出了对某机械产品的转速、能耗量、尺寸、加工精度等一系列要求后，要明确哪些是必须满足的，低于或高于该指标就不合格，即所谓的固定要求，哪些是可以给出允许范围的，即有一个最低要
21、求，哪些只是一种尽可能考虑的愿望，即使达不到，也不影响根本，即希望的要求。明确了各项性能要求的具体指标，就可作为理想的开发方案的技术性能指标。各种方案技术性能的优劣就以该指标为评价标准。第13章设计评价与决策方法 分项进行技术价值评价。采用评分的方法，以理想方案的各项技术性能指标为标准将各设计方案的相应项的技术性能与之比较，根据接近程度，给以评分。进行技术性能总评价（技术价）。第13章设计评价与决策方法（3）技术价Wt为 max11max1PgPgPgPWniiiniiniiit（134）式中，Pi各技术评价指标的评分值；gi各技术评价指标的加权系数，即niig11；Pmax最高分值（可采用十
22、分制或者五分制）。技术价tW 数值越大，表示方案的技术性能越好。理想方案的技术价为 l。当tW 0.6，表示方案在技术上不合格，必须改进。第13章设计评价与决策方法 2经济评价经济评价经济评价的目的是求方案的经济价We。经济价是理想的制造成本与实际制造成本的比值：HHHHWe217.0（135）式中，H实际制造成本，包括材料、工资和一般生产管理费用等。可取估算值；H2设计任务书中允许的制造成本，应低于市场最低有效价格；H l理想的制造成本，H l0.8 H2；We要求 We0.7。当 We0.7 意味着实际生产成本高于允许生产成本，不合格。经济价越高，经济效益越好。理想的经济价 We为1。第1
23、3章设计评价与决策方法 3技术与经济综合评价技术与经济综合评价技术与经济综合评价的步骤如图137所示。图137技术与经济综合评价的步骤 第13章设计评价与决策方法（1）计算总价值W0。直线法。计算公式为)(210etWWW（136）抛物线法。计算公式为 etWWW0（137）通过以上计算得到的W0值越大，表明综合性能越好，一般取值W00.65。用抛物线法时，当 Wt、We两项中有一项较小时，均会明显的减小W0值，这更有利于对方案的评价与决策。第13章设计评价与决策方法（2）绘制优度图 优度图又称 S 图，如图 13-8 所示。图中横坐标表示技术价 Wt，纵坐标代表经济价 We，S点对应理想设计
24、方案，WtWe1。OS连线称为“开发线”，线上所有点均是 WtWe。根据不同方案的 Wt、We值，在 S 图上可找到相应点 S0、S1、S2、。S 点越趋近于 S，表明该方案越好，显然图中 S5方案最好。S 点靠近OS线，说明方案的技术经济综合性能较好。图中阴影线区称为许用区，只有在许用区中的 S 点对应的方案才是适用的，在区外的点的技术价和经济价均低于许用值，为不合格方案故不能采用。第13章设计评价与决策方法 图138中阴影区称为许用区，只有在许用区中的S点对应的方案才是适用的，在区外的点的技术价和经济价均低于许用值，为不合格方案，故不能采用。优度图实际上是技术价与经济价关系的对比图。通过优
25、度图可直观看出方案的技术与经济性能，以及方案改进的方向是技术方面还是经济方面。第13章设计评价与决策方法 图138技术经济评价优度图第13章设计评价与决策方法（3）绘制价值剖面图 对于一个好的方案不但要求总价值W0符合要求，而且要求技术价中各加权分值比较均衡，不要出现强弱不均，高低悬殊的现象。特别是对总价值很高的方案，更要注意，否则将会在使用中出现弱者危害全局的现象。这可用如图 13-9 所示的价值剖面图来判断。图中横坐标分别表示两个方案的评分值，纵坐标为各目标的重要性系数，每个方块面积为一项目标的加权评分值。每方案所占有的阴影面积为iijgW，即技术加分值。第13章设计评价与决策方法 对于图
26、139中的方案1和方案2，若技术加权分值都等于6，目标为6项，则要求各目标的评分尽量接近6。实际上方案1各项的给分较方案2各项更接近于6，因此方案1优于方案2。方案1中第4项和方案2中第2、3两项都是弱者，需要提高。价值剖面图既直接又形象地表示了两个方案技术性能的优劣及各自需要改进的指标。例如，手动油脂注油机设计方案（3种）的技术经济评价与决策步骤如下：第一步，根据设计要求，分析和确定评价目标和重要性系数，建立目标树，如图1310所示。第13章设计评价与决策方法 图139价值剖面图 第13章设计评价与决策方法 价值剖面图既直接又形象地表示了两个方案技术性能的优劣及各自需要改进的指标。例如，手动
27、油脂注油机设计方案（3种）的技术经济评价与决策步骤如下：第一步，根据设计要求，分析和确定评价目标和重要性系数，建立目标树，如图1310所示。第二步，分析与计算各方案技术价，结果如表134所示。第13章设计评价与决策方法 图1310评价目标及重要性系数分布图第13章设计评价与决策方法 表表134各方案的技术价评价表各方案的技术价评价表 方 案 1 方 案 方 案 3 评价目标（内容）重要性系数 gi 参数值 W1j W1jgi 参数值 W2j W2jgi 参数值 W3j W3jgi 给油量（mL/循环）0.21 24 10 2.1 18 8 1.68 13 4 0.84 出油压力（Mpa）0.1
28、8 2 6 1.08 3.2 9 1.62 4.5 10 1.8 给油压力（Mpa）0.09 0.03 5 0.45 0.05 6 0.54 0.07 7 0.63 贮油筒容积（mL）0.09 11 8 0.72 9 7 0.63 6 5 0.45 重量（kg）0.03 55 4 0.12 40 5 0.15 34 7 0.21 特殊加工方法 0.05 无 6 0.3 金属模 5 0.25 无 6 0.3 使用专用工具 0.05 有 5 0.25 有 5 0.25 有 5 0.25 端盖装拆方便性 0.18 一般 4 0.72 快装拆 8 1.44 一般 4 0.72 操作力 0.06 省力
29、7 0.42 中等 6 0.36 中等 6 0.36 控制阀 0.06 无 4 0.24 有 7 0.42 有 7 0.42 101101iiijigwg 6.4 7.34 5.98 1010101ijjijigwwgww Wi2=0.64 Wi2=0.734 Wi2=0.598 第13章设计评价与决策方法 技术价的计算过程：98.534.74.606.006.018.005.005.003.009.009.018.021.07645675710476855576984745648561011010313gWWt第13章设计评价与决策方法 4.606.0406.0718.0405.0505.0
30、603.0409.0809.0518.0621.0101tW34.706.0706.0618.0805.0505.0503.0509.0709.0618.0921.082tW98.506.0706.0618.0405.0505.0603.0709.0509.0718.01021.043tW第13章设计评价与决策方法 表表135各方案经济价评价表各方案经济价评价表 方案 1 方案 2 方案 3 实际制造成本H(元)1650 1680 1620 允许制造成本2H（元）1600 HHWe27.0 0.68 0.67 0.7 第13章设计评价与决策方法 第四步，技术经济综合评价。计算各方案的总价值W0
31、：66.01101etWWW7.02202etWWW65.03303etWWW3个方案的总价值W0都合乎要求，顺序为W02W01W03。绘制优度图，如图1311所示。由图1311可知，S2点较S1、S3点更接近S，但S2点的经济价还有待提高，例如可考虑降低制造成本。第13章设计评价与决策方法 图1311注油机的优度图 第13章设计评价与决策方法 绘制价值剖面图，如图1312所示。分析图1312可知，方案2的技术加权评分值为7.34分，各评价目标的得分与它相接近，且比较均匀。其中，5、6、7项还应提高。第13章设计评价与决策方法 图1312注油机的价值剖面图 第13章设计评价与决策方法 13.3
32、模糊评价方法模糊评价方法13.3.1概述概述模糊评价方法根据集合与模糊数学的理论，综合考虑各种因素来判定某一事物的属性。例如在设计方案评价中，诸如美观、安全性、便于加工、装配方便等评价指标往往无法进行定量描述与分析，只能用“好、一般、差”来描述。对于这种模糊概念，可用模糊评价法对设计方案中的一些模糊指标进行数值化，再进行定量的综合评价。第13章设计评价与决策方法 1隶属度及隶属函数隶属度及隶属函数（1）隶属度。模糊评价的表达和衡量用某一评价指标的评价概念（如优、良、差）隶属度的高低来表示。对于模糊的评价目标不是简单地肯定“1”或否定“0”，而是用01之间的一个实数去度量，称为隶属度，意为隶属于
33、或从属于某个事物的程度。比如，某方案的调整方便性一般不能是绝对方便或绝对不方便，若认为方便性有八成符合，那么，调整方便性的隶属度就为0.8。第13章设计评价与决策方法（2）隶属函数。表示不同条件下隶属度变化规律的函数称为隶属函数。一个具体的模糊对象，首先应当确定其切合实际隶属度函数才能应用模糊数学方法作具体定量分析。隶属函数通常根据经验或统计来确定，各种评价目标都可经统计得出相应的隶属函数。隶属函数种类很多，可根据不同的评价对象来选择合适的函数形式。常用的隶属函数有半矩形、半梯形和直线形，它们具有直观性、处理方便等优点。第13章设计评价与决策方法 2隶属度的计算方法隶属度的计算方法（1）抽样调
34、查统计法。例如评价电视机的图像清晰度，可先对1000名用户进行抽样调查，统计结果为：65%用户反映图像很清晰，20%认为清晰，10%认为一般，5%反映不清晰，由此得到评价隶属度分别为：0.65、0.20、0.10和0.05。显然，统计试验次数多，反映的问题以及统计结果的可靠性相应就高，所以在可能的情况下，适当增加统计试验次数，使统计得到的隶属频率稳定在某一数值范围，由此可求得较准确的隶属度。第13章设计评价与决策方法（2）根据评价对象选择隶属函数，从中求得规定条件下的隶属度。例如，某产品设计方案的成本为x，要求x2000元为优，x2500元为中等，x3500元为差，求其模糊评价隶属度。根据问题
35、决定采用梯形分布的隶属函数，如图1313所示。第13章设计评价与决策方法 图1313梯形分布的隶属函数 第13章设计评价与决策方法 下面给出函数的表达式。1(02000)2500()(20002500)250020000(2500)xu xxx优：0(2000)2000(20002500)25002000()1(2500)3500(25003500)350025000(3500)xxxu xxxxx中:第13章设计评价与决策方法 0(2500)2500()(25003500)350025001(3500)xxu xxx差：若取设计方案的估计成本为2150元，则由图1313可求得：u(x)优0.
36、7u(x)中0.3u(x)差0 第13章设计评价与决策方法,21niuuuuU其中，ui表示影响评价方案的第i个因素。第13章设计评价与决策方法（2）确定各评价因素的权重，建立权重集为,21niggggG其中，gi表示第i个因素的权重值。各因素的权重值应满足条件：11,0niiigg第13章设计评价与决策方法（3）建立评价集：,21miPPPPP其中，Pi表示第i个评价等级；m为评价等级数。第13章设计评价与决策方法（4）建立各个评价方案对评价因素的模糊评价矩阵：111211122212221212jmjmijiiiminnnnjnmrrrrRrrrrRRrrrrRRrrrr其中，rij表示评
37、价等级Pj对因素ui的隶属度。可先求出各评价等级对因素u1的隶属度，然后求出各评价等级对因素ui(i=1，2，n)的隶属度，即可建立单因素评价矩阵（模糊评价矩阵）。第13章设计评价与决策方法（5）求各方案的模糊综合评定向量。111211222122121 21212()()jmjminjmijiiimnnnjnmrrrrrrrrBG Rg gggbbbbrrrrrrrr其中，jb是模糊综合评价集中的第 j 个隶属度，运算方法如下。第13章设计评价与决策方法 方法一：M（、）。即按“先取小（），后取大（）”进行矩阵合成计算。这里的 M 表示模型；“”、“”为合成运算方式符号；若 ab，则取小者，
38、若 ab，则取大者。1()(1,2,)njiijibgrjm（138）式(138)可展开为下面的算式：)()()()(3j32j2j11jnmmrgrgrgrgb),2,1(mj第13章设计评价与决策方法 取小取大运算：由于突出了ig与ijr中主要因素的影响，因此运算简单明确。但是在计算中丢失了很多的ig与ijr的值，即丢失了很多评价信息，所以方法一不适应评价目标多、ig值很小，或者评价目标很少、ig值又较大的情况。第13章设计评价与决策方法 方法二：方法二：M（+），即按“先乘后加”进行矩阵合成计算。mjrgbniijij,2,11（13-9）这种方法综合考虑了ig与ijr的影响，保留了全部
39、信息。在机械产品的模糊综合评价和模糊优化设计中，评价实际效果较好。第13章设计评价与决策方法（6）确定各评价方案的排序。评价排序应遵循的两个原则：最大隶属度原则。对每个方案，按综合模糊评价中maxbj所属的判定等级确定其级别。排序原则。同级中，隶属度高者为先，要以本级隶属度与更高一级隶属度之和为准，排出方案的先后顺序。第13章设计评价与决策方法 13.3.3设计方案的二级模糊评价方法设计方案的二级模糊评价方法在一级模糊综合评价的基础上，可进行二级模糊综合评价，以便于区分各因素在总的评价中的地位和作用。例如，在图1314所示的机电类产品设计方案的评价指标体系中，清楚表明了该产品评价方案的构成关系
40、。该体系由两级评价指标组成：属于同一类别的一级指标包括功能参数、运行性能、人机关系、经济性、结构特性、工艺性、标准化、成套性、社会性等。一级指标又包括若干因素，例如一级指标的功能参数可再分为输入功率、输出力矩、效率、承载能力等二级指标；经济性指标可分为制造成本、运行成本等二级评价指标。每一类一级指标中的指标数不一定相等，同一类中的各指标之间只存在组合关系。如果以上指标（因素）存在模糊性，那么，对上述方案评价就属于多因素二级模糊评价。第13章设计评价与决策方法 图1314机电类产品设计方案的评价指标体系第13章设计评价与决策方法 二级模糊评价方法的思路是先按每类中的各个因素进行一级模糊综合评价，
41、得出一类因素的评判结果，然后再在类之间进行综合评价，从而得出所有因素的评价结果。方法及步骤：（1）按 因 素 类 集),2,1(niui的 所 有 因 素),2,1(mjuij，从第一类1u开始，按一级模糊综合评价法，求出第一类的评价结果),111211111mjbbbbRGB。依次类推，用同样的方法，分别求出mBB,2。第13章设计评价与决策方法（2）把第一类的评判结果),111211mjbbbb，当成各评价集对它的单因素评价向量。同理，把第 i 类的),21imijiibbbb当成各评价等级对因素iu的评价向量。组成评价矩阵：11121121222212jmjmimmmjmmbbbbbbb
42、bRbbbb 第13章设计评价与决策方法 每个iu作为U的一部分，反映了U的某种属性，可以按其贡献重要性，给出权重分配。设ija为因素iju的权数，则类集iu的权重集为：,21iniiiaaaA),2,1(ni于是可得二级模糊综合评价集为：,21imiiiiibbbRAB这里，Bi二级综合评价等级。第13章设计评价与决策方法 比较bi1,bi2,bim的数值，值最大者为最优方案。如果评价对象的影响因素很多，二级评价还不足以说明问题，则还可以对二级指标进行再分解，获得三级评价指标，甚至四级、五级指标，然后进行三级以至多级模糊综合评价。第13章设计评价与决策方法 例如对下面5个方案进行模糊评价排队
43、。评价集最好，好，一般，差，各方案模糊综合评价B为)2.01.02.05.0()05.01.02.065.0()05.03.02.045.0()08.03.03.032.0()04.027.033.0(54321BBBBB按最大隶属度法，5个方案的排列顺序为：方案4、方案5、方案3、方案1、方案2。按一级隶属度与第二级隶属度之和排出的名次顺序是：方案4、方案5、方案3、方案2、方案1。第13章设计评价与决策方法 以上介绍的几种评价方法各有特点以及适用范围，在具体运用时，要针对不同的评价对象、评价目的等进行选择。例如，评分法简单实用，用加权计分的有效值法更为普遍；层次分析法常用于多层次、多目标的
44、复杂系统方案的分析决策；价值工程法用于进行功能分析和提高产品实用价值的方案评价；技术经济评价法适于找出方案的弱点并加以改进；模糊评价法采用定性与定量评价相结合，可使各种模糊概念的定性指标定量化，便于运用计算机来分析与评价。第13章设计评价与决策方法 13.4设计的决策设计的决策13.4.1设计决策的特点及要求设计决策的特点及要求（1）决策目标明确，即寻求最佳方案。设计中的决策就是在设计各个阶段选出若干有希望的方案，然后进一步分析和实验，再决策各可行方案，作为下一步备选方案（也就是新的希望方案），如此反复进行，直到最后选择出设计的最佳方案。第13章设计评价与决策方法（2）关键性的重点决策具有难度
45、。对于一项开发产品，在完成设计过程中，重点决策涉及三个方面：一是原理方案的确定；二是结构方案的确定；三是总体方案的确定。决策中有两项重大决策：一是在创意阶段，它决定产品的方向；二是在构思阶段，决定产品技术方向。显然，决定产品方向和技术方向的决策是非常重要的，同时又是非常困难的。（3）决策的依据是评价。通常根据主要目标和评价结果进行决策，所以要求评价必须客观、正确，评价是基础和依据，设计决策一般取决于评价。第13章设计评价与决策方法 根据设计决策的特点，为了更好地决策，应注意以下几点：（1）设计要求是决策的方向。正确的决策应考虑多种要求，注意全面并具有可行性，最终的决策常是多方面要求的综合。（2
46、）在探讨具体方案的过程中，应尽量多保留一些方案。不要轻易丢弃某个方案，要筛选掉那些看起来似乎很好，实际上没有前途的方案，挑出那些看起来似乎不太好，实际经过改进可能是一种有前途的方案。尽可能采用多方案并加以保护，分出各方案的优劣后再作决策。第13章设计评价与决策方法（3）产品是一个系统，产品设计方案与工艺、制造、销售、使用等方面存在必然的联系。决策时不能仅从方案本身或方案中某一性能指标出发，应把整个方案的总体目标作为核心，达到相关分系统的综合平衡。（4）由于设计问题具有复杂性，因此决策难以用公式和方法来绝对正确地选出答案，即使有决策理论，有时也未必一定奏效。例如在选择技术方向决策中，实际上不存在
47、固定模式，只有用深刻的洞察力，丰富的经验，高超的预测能力，通过充分分析比较和直觉判断等，才能作出正确的决策。第13章设计评价与决策方法 13.4.2设计决策实例设计决策实例对某型号的推土机的3个设计方案进行综合评价和决策。（1）分析和确定评价目标和权重系数，建立目标树，如图1315所示。图1315中的数据为权重系数。第13章设计评价与决策方法 图1315推土机评价目标树及权重系数分布图 第13章设计评价与决策方法（2）对各方案的评价目标作出初步评价，如表136所示。表表136目标初步评价目标初步评价 1 2 3 4 5 6 7 比压 速度 牵引力 噪声 振动 操作方便 安全性 方案 差 一般
48、一般 差 差 一般 差 方案 一般 较好 一般 好 好 一般 好 方案 好 较好 差 好 好 一般 好 第13章设计评价与决策方法（3）模糊评价。评价目标集：Xx1，x2，x3，x4，x5，x6，x7 权重系数：G0.15，0.15，0.2，0.1，0.1，0.15，0.15 评价集：uu1，u2，u3，u4 优，良，中，差第13章设计评价与决策方法 专家评审打分。求得3个方案的隶属度矩阵为 I000.50.500.25 0.50.2500.25 0.50.25000.50.5000.50.500.25 0.50.25000.50.5R第13章设计评价与决策方法 00.250.50.250.2
49、50.50.25 000.25 0.50.250.60.250.15 00.60.250.15000.250.50.250.60.25 0.150R=第13章设计评价与决策方法 00.250.50.250.250.50.25 000.25 0.50.250.60.250.15 00.60.250.15000.250.50.250.60.25 0.150R=第13章设计评价与决策方法 各方案模糊综合评价，按 M（、）进行。),()15.0,15.0,1.0,1.0,2.0,15.0,15.0(4321IIbbbbRRGB1(0.150)(0.150)(0.20)(0.1 0)(0.1 0)(0.
50、150)(0.150)0b 2.0;2.0;2.0432bbb 同理，得：),(4321IIIIbbbbRGB 第13章设计评价与决策方法 15.0)6.015.0()015.0()6.01.0()02.0()25.015.0()015.0(1b 2.0;2.0;2.0432bbb)(4321IIIIIIbbbbRGB 15.0)6.015.0()015.0()6.01.0()6.01.0()02.0()25.015.0()6.015.0(1b 0;2.0;15.0432bbb 第13章设计评价与决策方法 各方案综合评价指标B的比较。2.0,2.0,2.0,0B2.0,2.0,2.0,15.0
