基于模糊判斷的船舶托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量評價(jià)

吳 帥， 林 焰，2

(1.大連理工大學(xué) 船舶CAD工程中心， 遼寧 大連 116024；2. 大連理工大學(xué) 工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 大連 116024)

基于模糊判斷的船舶托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量評價(jià)

吳 帥1， 林 焰1，2

(1.大連理工大學(xué) 船舶CAD工程中心， 遼寧 大連 116024；2. 大連理工大學(xué) 工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 大連 116024)

托盤是船舶建造過程中的重要因素。通過對船舶托盤設(shè)計(jì)的研究，采用模糊評判法對所設(shè)計(jì)托盤的質(zhì)量從多個指標(biāo)進(jìn)行了綜合評價(jià)，根據(jù)評價(jià)的結(jié)果來判定托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，從而來決定是否選用所設(shè)計(jì)的托盤，還是對設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行修改。通過實(shí)例計(jì)算，證實(shí)了該方法的適用性，并開發(fā)出了船舶托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量評價(jià)計(jì)算軟件。此方法為托盤設(shè)計(jì)的質(zhì)量提供了一種定量決策方法，使船廠能夠有更好的托盤，提高船廠的建造效率，帶來經(jīng)濟(jì)效益。

托盤設(shè)計(jì) 質(zhì)量 模糊評判

1 引言

隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，區(qū)域造船法成為船廠的主要生產(chǎn)方式之一。由于舾裝處于造船的中心地位，托盤作為舾裝中的作業(yè)單元，貫穿于整個造船過程，對生產(chǎn)起著指導(dǎo)作用，因此，托盤設(shè)計(jì)的重要性非常大。本文試圖建立一個評價(jià)托盤設(shè)計(jì)的指標(biāo)體系，并用改進(jìn)的模糊評判方法進(jìn)行定量的分析與判斷，這對托盤設(shè)計(jì)的前后控制都將起到很好的作用。

2 托盤及托盤設(shè)計(jì)的基本內(nèi)涵[1]

2.1 托盤的含義

托盤既是造船生產(chǎn)作業(yè)的一個基本單位，也是造船生產(chǎn)的一個物資集配單位，具有集配功能。

托盤包含兩方面的內(nèi)容：(1) 造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)時(shí)編制的托盤管理表和相應(yīng)生產(chǎn)管理用表冊的最小單位，是現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)的最小單位，也是內(nèi)場制造、舾裝品的采購、集配中心的集配以及外場安裝的最小單位；(2) 表示鋼結(jié)構(gòu)焊接而成的實(shí)物托盤，是舾裝件流動的載體，可以根據(jù)舾裝件的外形焊接成各種形式。

2.2 托盤設(shè)計(jì)

劃分托盤和確定托盤對象是托盤設(shè)計(jì)的工作。根據(jù)建造方針、施工要領(lǐng)制定托盤劃分原則，以托盤管理表形式，生產(chǎn)設(shè)計(jì)部門將托盤管理對象分類，進(jìn)行物資集配，以便提供物資采購或制造，按規(guī)定交付期限送至施工現(xiàn)場。

需要強(qiáng)調(diào)的是，托盤設(shè)計(jì)必須深入進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)方法、圖紙繪制形式、管理用各種清冊的編制格式都需要按托盤管理的流程進(jìn)行。托盤設(shè)計(jì)不僅要繪制圖紙和編制工藝文件，還要編制生產(chǎn)管理所需要的各種清冊。

3 托盤設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

3.1 構(gòu)建托盤設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系的原則

(1) 少而精。選擇的評價(jià)指標(biāo)要最有代表性。

(2) 概括性。構(gòu)建的評價(jià)指標(biāo)要能全面反映托盤設(shè)計(jì)的實(shí)際情況。

(3) 區(qū)分重點(diǎn)程度。評價(jià)托盤設(shè)計(jì)中不同指標(biāo)的地位與作用是不同的。

3.2 托盤設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系的確立[2]

影響托盤設(shè)計(jì)的因素很多，根據(jù)托盤設(shè)計(jì)的內(nèi)容和設(shè)計(jì)中的過程，按照構(gòu)建托盤設(shè)計(jì)評價(jià)指標(biāo)體系的基本原則，對影響托盤設(shè)計(jì)的因素進(jìn)行了整體的分析與研究，認(rèn)為托盤設(shè)計(jì)的評價(jià)指標(biāo)體系由5個一級指標(biāo)，25個二級指標(biāo)所構(gòu)成(本文僅討論至二級指標(biāo))。評價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。

3.3 評價(jià)托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量主要數(shù)據(jù)的確定

用指標(biāo)體系對托盤設(shè)計(jì)進(jìn)行具體評價(jià)時(shí)，必須有各個等級指標(biāo)權(quán)重系數(shù)和最后一級指標(biāo)評定等級的數(shù)據(jù)。

指標(biāo)權(quán)重系數(shù)的計(jì)算采用層次分析法(AHP)，即通過兩兩重要性的比較建立判斷矩陣，再利用幾何平均法(根法)確定所求的權(quán)重向量[3]。

指標(biāo)評定等級，對于最后一級指標(biāo)可以采用專家評判法，將評估級別分為優(yōu)、良、中、差四個等級，根據(jù)專家評定四個等級人數(shù)的比率來構(gòu)成模糊判斷矩陣，進(jìn)而能逐級推斷托盤設(shè)計(jì)的整體水平[4，5]。

4 托盤設(shè)計(jì)的模糊判斷

對于托盤設(shè)計(jì)，其評價(jià)指標(biāo)具有明顯的模糊特性，因此本文采用層次分析法和專家評判法對評價(jià)指標(biāo)量化，然后采用改進(jìn)的模糊綜合評判法對托盤設(shè)計(jì)進(jìn)行評價(jià),這是一種定性與定量分析有效結(jié)合的評價(jià)方法。

表1 托盤設(shè)計(jì)的評價(jià)指標(biāo)體系

4.1 進(jìn)行綜合判斷的步驟[6]

(1) 確定評價(jià)的因素集U={u1，u2，u3，…，un}，評價(jià)的等級集V={v1，v2，v3，…，vn}；

(2) 利用專家評判法，依據(jù)等級集給出評估表，從而建立模糊關(guān)系矩陣R：

(3) 利用層次分析法確定指標(biāo)的模糊權(quán)向量A={a1，a2，a3，…，an}；

(4) 運(yùn)用扎德法則做模糊矩陣乘法，然后歸一化處理，計(jì)算模糊評價(jià)結(jié)果向量S=A·R={b1，b2，b3，…，bn}；

(5) 檢驗(yàn)結(jié)果向量S。

如果|bi-bj| <ε，i，j=1，…，m，i≠j，其中ε是給定的閾值，則采用置信度評判方法，將S中的所有b從大到小排列，當(dāng)滿足下式：

則認(rèn)為評價(jià)對象(本文中即托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量)的等級屬于vko。其中λ一般取0.6～0.7。

否則，應(yīng)用最大隸屬度準(zhǔn)則判定，即：哪個級別的數(shù)值大，就定為哪個級別。

4.2 應(yīng)用舉例

托盤設(shè)計(jì)指標(biāo)體系的權(quán)重系數(shù)和評價(jià)等級在研究過程中可以是虛擬的，然而在實(shí)際評價(jià)的過程中，這些數(shù)據(jù)需要有專門的評價(jià)機(jī)構(gòu)和評估專家來確定。在本文研究過程中，權(quán)重系數(shù)采用層次分析法來進(jìn)行評估，評價(jià)等級用假定的具體數(shù)據(jù)來進(jìn)行評估，這樣就可以綜合地評價(jià)該托盤設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

(1) 定義等級集，由4個等級構(gòu)成等級集V={好，較好，一般，差}，利用專家評判法對二級指標(biāo)的每個單因素進(jìn)行評判，結(jié)果如表2中評定級所示；

(2) 確定指標(biāo)權(quán)重集，以托盤集配為例，建立判斷矩陣：

進(jìn)行根法運(yùn)算后，得到權(quán)重向量AP5=(0.51,0.2638,0.1296,0.0636,0.0329)，用同樣方法得到其他指標(biāo)的權(quán)重，如表2所示。

表2 評價(jià)體系權(quán)重集和評定級

(3) 綜合判斷，托盤集配因素為例，權(quán)重向量及模糊矩陣為

AP5=(0.51,0.2638,0.1296,0.0636,0.0329)

用模糊矩陣乘法并進(jìn)行歸一化后得

SP5=(0.3478,0.2609,0.1739,0.2174)

同理，其它一級指標(biāo)的評判向量為

SP1=(0.1997,0.2825,0.1883,0.3295)，

SP2=(0.2402,0.2682,0.2235,0.2682)，

SP3=(0.2313,0.3582,0.2313,0.1791)，

SP4=(0.2565,0.2435,0.2565,0.2436)

利用一級指標(biāo)的評判向量組成模糊矩陣，計(jì)算整個船舶托盤設(shè)計(jì)的綜合評判向量為

S=(0.2189,0.2594,0.2189,0.3027)

從上面整個評判向量可以看出，最終檢驗(yàn)結(jié)果需要采用置信度評判方法，令λ=0.65，經(jīng)過檢驗(yàn)計(jì)算，得出該設(shè)計(jì)的評價(jià)等級為一般。圖1為開發(fā)出的基于模糊判斷的船舶托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量評價(jià)軟件。

5 結(jié)語

船舶托盤設(shè)計(jì)的水平必然影響船舶建造的效率和質(zhì)量，因此設(shè)計(jì)高質(zhì)量的托盤是改善船舶建造的關(guān)鍵途徑之一。本文采用改進(jìn)的模糊綜合評判法對托盤設(shè)計(jì)進(jìn)行了定量的計(jì)算，開發(fā)出了船舶托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量評價(jià)計(jì)算模塊， 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可以快速高效地評價(jià)托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量，為托盤設(shè)計(jì)評價(jià)提供了一種定量決策方法，為托盤設(shè)計(jì)策略提供了依據(jù)。

圖1 船舶托盤設(shè)計(jì)質(zhì)量評價(jià)軟件

[1] 高介祜，郁照榮，溫紹海.現(xiàn)代造船工程[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,1998.

[2] 田娜，王曉亮.船舶區(qū)域建造模式下托盤設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制[C].使命與責(zé)任—以質(zhì)量方法促轉(zhuǎn)型升級——第五屆中國質(zhì)量學(xué)術(shù)與創(chuàng)新論壇論文集(上)[C].2012.

[3] 管官，林焰，申玫.船舶設(shè)計(jì)項(xiàng)目人力資源評價(jià)方法研究[J].船舶工程,2012,33(6):105-109.

[4] 王恒久，鞏艷芬.領(lǐng)導(dǎo)決策的評價(jià)指標(biāo)體系與模糊判斷[J].科學(xué)管理研究,2000,18(2):52-54.

[5] 劉思伯，喬彥立.航運(yùn)企業(yè)人力資源評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建[J].大連海事大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版),2008,7(5):91-93.

[6] 何童，陳勇.一種改進(jìn)的個人綜合素質(zhì)模糊評價(jià)方法[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2005,19(1).

Quality Evaluation of Ship′s Tray Design Based on Fuzzy Judgment

WU Shuai1, LIN Yan1，2

(1.Dalian University of Technology, Ship CAD Engineering Center， Dalian Liaoning 116024, China; 2.State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian Liaoning 116024, China)

Ship's tray is an important factor in the construction process. Based on the study of the ship's tray design, fuzzy judgment method is used for the comprehensive evaluation of the quality of the designed tray from multiple indexes. Judging from the results of the evaluation, the quality of the tray is determined, and then selecting the designed tray or modifying the design process is decided. Through the calculation of an example, the method is proved to be suitable, and a calculation software for the quality evaluation of ship's tray design is developed. The method provides the quality of ship's tray design with a quantitative decision-making method. It enables shipyard to have a better tray, develop the construction efficiency, and bring in economic benefits.

Ship's tray design Quality Fuzzy judgment

國家公益性行業(yè)科研專項(xiàng)基金項(xiàng)目(201003024)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51209034、51409042)。

吳 帥(1988-)，男，碩士研究生。

U662

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