第四章方案评价方法

§5—2 评价准则(评价目标)
评价准则是针对机械产品所要达到 的目标而建立的，它是从设计要求明细 表及一般性条件中得到的。
一、评价准则的基本要求 评价准则一般应满足如下基本要求： (1)评价所依据的设计目标和约束条 件应尽可能全面，所建立的评价准则， 不仅要考虑到对产品性能有决定性影响 的主要设计要求，而且应考虑到对设计 结果有影响的一般性条件。
N B GPB 0.2 7 0.3 2 0.5 9 6.5
T
N C GPC 0.2 10 0.3 8 0.5 4 6.4
T
(4)结论。方案A总分及有效值都最 高，为三种电池中的最佳方案，但成本 较高，不够理想，应设法再降低成本。
三、技术——经济评价法 技术一经济评价的依据是相对价， 即相对于理想状态时的相对值。其中包 括方案的技术价和经济价，同时还考虑 各评价目标的加权系数。技术价、经济 价都是对于理想状态的相对值，分析后 既有利于决策的判断，也便于有针对性 地改进性能。技术—经济评价法被定为 德国工程师协会规范VDI2225。
二、评价目标(评价准则) (1)评价目标的建立应包括三方面的 内容：技术评价、经济评价、社会评价。 (2)定量评价时应根据各目标的重要 程度设置加权系数(重要性系数)，即加权 系数是反映目标重要程度的量化系数， 加权系数大，意味着重要程度高。为便 于分析计算，一般取各评价目标加权系 数gi<1，且 n gi 1
(1)评价标准及评分曲线 评价标准：10分制或5分制。“理想 状态”取最高分，“不能用”取0分。 评分曲线是反映评价目标值与分值 间的关系曲线，即评分函数。根据评价 目标的极限值(或允许值)为0分，要求值 为8分(或4分)，理想值为10分(或5分)。 在直角坐标系内对应确定3点作曲线，即 为评分曲线(图4—4)。
例5—2 对某钢厂高炉上料控制系统 方案进行评价。要求性能上自动化程度 高、维修性能好，投资(一次性投资费用 和备件费用)不大于期望值，施工周期短。 该问题的评价目标树见图4—3。图中 数值表示各子目标的加权系数，子目标 加权系数之和为上级目标的加权系数， 通过目标树的分析，使人对总目标、各 评价目标及重要程度一目了然，使用起 来很方便。
i 1
加权系数值可由经验确定或用判别 表法计算。判别表法根据评价目标的重 要程度两两加以比较，并给分进行计算。 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 项重要得多，则分别给4分和0分。
例5—1 对某自行车进行评价。5个 评价目标的重要程度依次为价格，舒适 性与寿命，维修性，外观，试定加权系 数。 解 按判别表定各评价目标的加权系 数如表4—l。
8100 S x 1920 282 n 5 12S 12 282 C 2 3 2 3 0.783 0.7 m n n 6 5 5 即本次评价一致性较好。 按各方案得分多少排序：01—02— 03—04—05。
2 i i
x
2




二、评分法 评分法是用分值作为衡量方案优劣 的尺度，对方案进行定量评价。如有多 个评价目标则先分别对各目标评分，再 经处理求得方案的总分。
(2)评价准则应具有独立性，各项用 来进行评价的目标(评价准则)相互间应该 无关，即当提高某项指标的价值的措施 不能对另一项指标的价值有影响。 (3)评价所采用的信息应尽可能丰富、 定量化、具体化，所有评价系统都应尽 可能多取一些信息，对于难以定量的问 题，可以用定性的信息加以补充，但应 尽可能具体化。
1．技术评价 技术评价通过求方案的技术价Wt进行。 技术价的关系式为
Wt
p g
i 1 i n i 1
n
i
p max g i

p g
i 1 i
n
i
p max
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，取 n
g
i 1
i
1
pmax——最高分值(10分制的l0分， 5分制的5分)。 技术价Wt≤1，数值越大表示方案的 技术性能越好。理想方案的技术价为1。 Wt<0.6表示方案在技术上不合格，必须 改进。
2．经济评价 经济评价通过求方案的经济价Ww 进 行。经济价是理想生产成本与实际生产 成本的比值
HI Ww H
式中： H——实际生产成本； HI——理想生产成本， (允许生产 成本)。
经济价Ww的值越大，经济效果越好。 Ww＝l为理想状态，表示实际生产成本等 于理想成本，Ww<0.7意味着实际生产成 本高于允许生产成本，在经济上不合格。
一致性系数C的计算公式
12 S C 2 3 m n n


式中：m——专家数； n——方案数； S——各方案总分的差分和。
各方案总分差分和的计算公式
S x
2 i
x
i
2
n
式中：xi——第i个方案的总分。
例5-3 6个专家对搅拌机的5个方案按名 次计分进行评价，排除后给分（最佳方案给5 分，最差方案给1分），并计算总分。
评价不仅理解为对方案的科学分析 和评定，还应针对方案的技术、经济弱 点加以改进和完善，广义的评价实质上 是产品开发的优化过程。 进行方案的评价时，所依据的评价 准则和评价方法，对于评价结果的准确 性和有效性有着决定性的意义。
方案的选择评价的过程如图4—1所示。
评价内容大致可分为如下几方面： (1) 方案的整理 由于提出的方案很 多，不可能，也没有必要对全部方案都 进行具体化和详细评价。因此，在对方 案进行具体化和详细评价之前，首先应 对大量的新方案进行整理。方案的整理 工作大致为： ①将构思相同的方案归纳到一起进 行分类； ②将抽象的或含糊的方案明确化；
图4—4所示，目标值为2.5时是理想 值，分值为10分。目标值为4时是要求值， 分值为8分。目标值为6时是允许值，分 值为0分。根据这三点作出评分函数曲线。 若该产品的某方案目标值为4.5时，由评 分曲线可求得其分值为6分。
为了减少个人的主观因素对评分的影 响，一般都采用集体评分法。由几个评 分者以评价目标为序对各方案评分，取 平均值或去除最大最小值后的平均值作 为分值。
第五章 方案评价方法
§5—1 概 述
工程设计是复杂多解的问题。对某问题 获得尽可能多的方案，为获得技术上可行、 先进、经济上合理、能可靠地实现用户要求 的各项功能的新方案，新产品，须对创造出 的多种方案进行整理和评价，从中选择最佳 方案这是设计中的重要步骤。
工程设计是一个发散—收敛，搜 索—筛选多次反复的过程。在确定工作 原理方案、运动方案、结构方案和选择 材料等各个阶段都要进行评价和决策， 只有通过逐段评价才能用较经济的手段 得到最佳方案。
(3)方案的具体化 方案的具体化的 内容大致包括：各组成成分的具体结构 和零件的设计；选用的材料和外购配套 件；加工方法；工艺装配方法；检验方 法和运输库存方法等。对方案中具体采 用的新结构、新材料、新工艺，还应进 行实验，看其能否满足要求。如果发现 存在问题或实现功能有困难，应设法修 正方案。
(4)方案的详细评价 为了最终确定 实施方案，还需要对方案进行详细的技 术、经济、社会和综合评价。 (5)技术评价 其内容包括： ①必要功能能否实现以及实现程度； ②方案各项参数能否达到； ③方案在技术上实施的可能性。
评分矩阵
PA 6 P PB 7 PC 10
9 2 8
8.5 9 4
有效值矩阵
N N A NB N C GPT 8.2 6 0.3 9 0.5 8.5 8.15
(8)综合评价 综合评价是在技术评 价、经济评价、社会评价的基础上对方 案进行的总体评价。评价内容不仅包括 技术、经济、社会方面的因素，而且还 涉及市场、原材料来源、能源、劳动力 资源，科技发展情况等许多方面的因素。 同时，由于综合评价涉及的指标很多， 往往需要选择主体评价指标系列进行评 价。
综合评价的程序一般为： ①确定评价对象需要用哪些指标或 因素来衡量其优劣； ②分析每个实现方案对评价对象的 满足程度； ③根据各方案对评价对象的满足程 度判断方案的总体价值，总体价值最大 者即为最优方案。 (9)决策 在技术、经济、社会和综 合评价的基础上确定最终选择的实施方 案。
判定价格、舒适性、寿命、维修性和 外观5个评价目标的加权系数分别为0.35， 0.25，0.25，0.125和0.025。
(3)分析评价目标一般采用目标树方法(图
4—2)。
将目标分解为能用定量或定性方法 作出评价的基本目标，可用目标树表达。 图4—2所示总目标(即第一级目标)可分解 成三个分目标(即m11、m12和m13)，则 它们就是第二级分目标，每个分目标又 可进行分解，形成第三、四、……分目 标。
(6)经济评价 其内容包括： ①成本与成本节约额； ②利润与利润增加额； ③方案实施的费用损失； ④方案寿命周期及投资回收期等。
(7)社会评价 其内容包括： ①方案需要条件与国家有关技术政 策、科技发展规划是否一致； ②企业所取得的效益与社会效益是 否协调一致； ③方案实施与环境保护、生态平衡 是否协调。
③分析表面上离题太远的方案，看 其有无合理的地方； ④不同的方案构思如果能进行组合 则尽量组合，这样既节省评价时间，又 能使方案完善，有助于最终获得价值高 的方案。
(2)方案的粗选 进行方案的概略评 价，要将新方案与原方案进行对比，看 新方案在技术上实现功能的可能性如何； 经济上与现有产品的成本对比，看成本 降低幅度有多大；从社会角度对比，看 其是否能有效地利用资源，有无严重污 染、噪声或违反国家的某些政策法规的 地方。通过比较分析，最后选出若干个 方案作为粗选方案，以便进行后续工作。
§5—3评价方法
一、简单评价法——名次计分法 简单评价法只对有关方案作定性的 评价或优劣排序，不反映评价目标的重 要程度和方案的理想程度。