基于模糊信息公理的设计方案评价方法及应用
资料包括： 论文(12页8776字)
说明：
摘要：工程设计是复杂多解的问题，通过科学的评价和决策方法来确定最佳设计方案是方案设计的一个重要阶段。利用公理设计的信息公理与模糊数学将模糊信息数值化，以进行定量评价，由于直接应用信息公理设计评价是不合适的，提出了适合于设计评价的信息量计算方法。决策者在决策时无需给出各评价指标的权重，只需确定各指标的设计范围和系统范围，比较各方案的信息量大小确定最佳设计方案，实现了方案评价的柔性。将提出的评价方法应用于变幅机构吊重水平位移补偿系统的设计评价中，考虑了评价指标的模糊性，并作出设计决策。
关键词：信息公理；评价；决策；方案设计
Evaluation method for scenario design based on fuzzy information axiom and its application
Abstract：Engineering design is a complex problem and has many solutions. Determining the optimal design scenario is important in the scenario design process by the scientific evaluation method and decision-making. Axiomatic design provides a quantified criterion of design evaluation for designers. This paper transforms numerical value from the fuzzy information by combining the theory of fuzzy mathematic and information axiom for the design is evaluated in quantity. However direct application of the information axiom is not appropriate of designs evaluation, a new way of computing the information content is presented. For decision-maker, there is no need to provide the detail weighting factors of evaluation index and only through specifying their design and system range, the optimal design scenario can be selected according to the information contents. This approach allows the decision-maker to express preference flexibly. For an instance of the level displacement compensating design for derricking mechanism, by considering the fuzziness, the calculation formula of information content of design scenarios is given and the design decision is made.
Key words：information axioms；evaluation；decision；scenario design
引言
工程设计要解决的是复杂、多解的问题。获得尽可能多的方案，然后通过评价从中选择最佳方案，是设计中的关键。同时在设计各阶段确定工作原理方案、运动方案、结构方案的过程中，都要进行搜索和筛选，通过逐段评价才能得到价值优化的合理方案。评价可为下一阶段的可接受性决策提供依据，也可为再设计提供重要的反馈信息。评价决策是最困难的一步，迄今为止，还没有一种评价方法可以确保不会作出偏离正确方向的评价。随着科技的发展和设计对象的复杂化，有必要采用先进理论和方法使评价过程更为准确、客观、有效，并能为广大工程技术人员认可和接受。
目前在工程中比较常用的方案评价方法有技术－经济评价法、价值工程方法、形态学矩阵法、模糊评价法、灰色关联法、层次分析法、Smart法、ELECTRE法等方法，这些方法都有其优点，但也各有限制，尤其是随着技术进步及客户要求的提高，这些方法一般都没有全面考虑各种影响因素，评价方法的科学性、可信性、实用性、可靠性有待提高[2-7]。文献提出了基于效用函数逼近的评价方法，采用神经网络模型，要求较易收集产品的样本数据。就现有的大量排序理论及方法来说，构建决策矩阵时均需要决策者事先确定无实际物理意义的各指标权重，但是，这些权重只能反映各个评价指标的相对重要程度，无法真实地表达决策者对评价指标满意度。又由于客观事物的复杂性，一般情况下，决策者很难事先给出明确的权重偏好信息。一些学者曾尝试用模糊层次分析法构造决策矩阵各评价因素的权重，该方法使权重的确定具有一定的客观性，但它仍是基于专家知识和主观经验基础之上的。文献提出了基于物理规划的概念设计方案评价方法，通过给定各设计目标满意程度区间的边界值，形成综合偏好函数，获得满意方案，有效避免了权重确定的主观性，然而，综合偏好函数很难确定，且没有统一的形式。而Suh提出的公理设计理论为产品设计提供了一种全新的评价方法，该方法利用信息公理来指导设计人员对设计方案进行评价，认为具有最少信息量的设计为最佳的设计。向东、Kulak和Helander等研究者就利用公理设计方法对工艺或设备选择进行评价。
引言
1 公理设计
2 信息公理评价方法
3 基于模糊信息公理的评价方法
4 工程实例评价分析
5 结束语
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作者点评：
方案设计是机械设计过程中的关键问题。在整个设计过程中它处于概念设计阶段，因而对整个机械设计结果的优劣起着至关重要的作用。如何通过科学的评价和决策方法来确定最佳方案是方案设计的一个重要问题。公理设计理论为设计者提供了一个可以量化的设计评价准则。本文利用集合与模糊数学将模糊信息数值化，然后再运用公理设计的信息公理来计算信息量以进行综合评价和决策，从而可以选出最佳设计方案。将提出的模糊信息公理评价方法应用到起重机变幅机构吊重水平位移补偿系统的设计方案评价中，计算分析结果表明，本文提出的评价方法是一种较为实用的方法，可为工程设计人员提供参考。