基于模糊判断的船舶托盘设计质量评价

吴 帅， 林 焰，2

(1.大连理工大学 船舶CAD工程中心， 辽宁 大连 116024；2. 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室， 辽宁 大连 116024)

基于模糊判断的船舶托盘设计质量评价

吴 帅1， 林 焰1，2

(1.大连理工大学 船舶CAD工程中心， 辽宁 大连 116024；2. 大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室， 辽宁 大连 116024)

托盘是船舶建造过程中的重要因素。通过对船舶托盘设计的研究，采用模糊评判法对所设计托盘的质量从多个指标进行了综合评价，根据评价的结果来判定托盘设计质量的好坏，从而来决定是否选用所设计的托盘，还是对设计的过程进行修改。通过实例计算，证实了该方法的适用性，并开发出了船舶托盘设计质量评价计算软件。此方法为托盘设计的质量提供了一种定量决策方法，使船厂能够有更好的托盘，提高船厂的建造效率，带来经济效益。

托盘设计 质量 模糊评判

1 引言

随着船舶行业的发展，区域造船法成为船厂的主要生产方式之一。由于舾装处于造船的中心地位，托盘作为舾装中的作业单元，贯穿于整个造船过程，对生产起着指导作用，因此，托盘设计的重要性非常大。本文试图建立一个评价托盘设计的指标体系，并用改进的模糊评判方法进行定量的分析与判断，这对托盘设计的前后控制都将起到很好的作用。

2 托盘及托盘设计的基本内涵[1]

2.1 托盘的含义

托盘既是造船生产作业的一个基本单位，也是造船生产的一个物资集配单位，具有集配功能。

托盘包含两方面的内容：(1) 造船生产设计时编制的托盘管理表和相应生产管理用表册的最小单位，是现场生产作业的最小单位，也是内场制造、舾装品的采购、集配中心的集配以及外场安装的最小单位；(2) 表示钢结构焊接而成的实物托盘，是舾装件流动的载体，可以根据舾装件的外形焊接成各种形式。

2.2 托盘设计

划分托盘和确定托盘对象是托盘设计的工作。根据建造方针、施工要领制定托盘划分原则，以托盘管理表形式，生产设计部门将托盘管理对象分类，进行物资集配，以便提供物资采购或制造，按规定交付期限送至施工现场。

需要强调的是，托盘设计必须深入进行生产设计，在设计方法、图纸绘制形式、管理用各种清册的编制格式都需要按托盘管理的流程进行。托盘设计不仅要绘制图纸和编制工艺文件，还要编制生产管理所需要的各种清册。

3 托盘设计评价指标体系的构建

3.1 构建托盘设计评价指标体系的原则

(1) 少而精。选择的评价指标要最有代表性。

(2) 概括性。构建的评价指标要能全面反映托盘设计的实际情况。

(3) 区分重点程度。评价托盘设计中不同指标的地位与作用是不同的。

3.2 托盘设计评价指标体系的确立[2]

影响托盘设计的因素很多，根据托盘设计的内容和设计中的过程，按照构建托盘设计评价指标体系的基本原则，对影响托盘设计的因素进行了整体的分析与研究，认为托盘设计的评价指标体系由5个一级指标，25个二级指标所构成(本文仅讨论至二级指标)。评价指标体系如表1所示。

3.3 评价托盘设计质量主要数据的确定

用指标体系对托盘设计进行具体评价时，必须有各个等级指标权重系数和最后一级指标评定等级的数据。

指标权重系数的计算采用层次分析法(AHP)，即通过两两重要性的比较建立判断矩阵，再利用几何平均法(根法)确定所求的权重向量[3]。

指标评定等级，对于最后一级指标可以采用专家评判法，将评估级别分为优、良、中、差四个等级，根据专家评定四个等级人数的比率来构成模糊判断矩阵，进而能逐级推断托盘设计的整体水平[4，5]。

4 托盘设计的模糊判断

对于托盘设计，其评价指标具有明显的模糊特性，因此本文采用层次分析法和专家评判法对评价指标量化，然后采用改进的模糊综合评判法对托盘设计进行评价,这是一种定性与定量分析有效结合的评价方法。

表1 托盘设计的评价指标体系

4.1 进行综合判断的步骤[6]

(1) 确定评价的因素集U={u1，u2，u3，…，un}，评价的等级集V={v1，v2，v3，…，vn}；

(2) 利用专家评判法，依据等级集给出评估表，从而建立模糊关系矩阵R：

(3) 利用层次分析法确定指标的模糊权向量A={a1，a2，a3，…，an}；

(4) 运用扎德法则做模糊矩阵乘法，然后归一化处理，计算模糊评价结果向量S=A·R={b1，b2，b3，…，bn}；

(5) 检验结果向量S。

如果|bi-bj| <ε，i，j=1，…，m，i≠j，其中ε是给定的阈值，则采用置信度评判方法，将S中的所有b从大到小排列，当满足下式：

则认为评价对象(本文中即托盘设计质量)的等级属于vko。其中λ一般取0.6～0.7。

否则，应用最大隶属度准则判定，即：哪个级别的数值大，就定为哪个级别。

4.2 应用举例

托盘设计指标体系的权重系数和评价等级在研究过程中可以是虚拟的，然而在实际评价的过程中，这些数据需要有专门的评价机构和评估专家来确定。在本文研究过程中，权重系数采用层次分析法来进行评估，评价等级用假定的具体数据来进行评估，这样就可以综合地评价该托盘设计的设计质量。

(1) 定义等级集，由4个等级构成等级集V={好，较好，一般，差}，利用专家评判法对二级指标的每个单因素进行评判，结果如表2中评定级所示；

(2) 确定指标权重集，以托盘集配为例，建立判断矩阵：

进行根法运算后，得到权重向量AP5=(0.51,0.2638,0.1296,0.0636,0.0329)，用同样方法得到其他指标的权重，如表2所示。

表2 评价体系权重集和评定级

(3) 综合判断，托盘集配因素为例，权重向量及模糊矩阵为

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

用模糊矩阵乘法并进行归一化后得

SP5=(0.3478,0.2609,0.1739,0.2174)

同理，其它一级指标的评判向量为

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)

利用一级指标的评判向量组成模糊矩阵，计算整个船舶托盘设计的综合评判向量为

S=(0.2189,0.2594,0.2189,0.3027)

从上面整个评判向量可以看出，最终检验结果需要采用置信度评判方法，令λ=0.65，经过检验计算，得出该设计的评价等级为一般。图1为开发出的基于模糊判断的船舶托盘设计质量评价软件。

5 结语

船舶托盘设计的水平必然影响船舶建造的效率和质量，因此设计高质量的托盘是改善船舶建造的关键途径之一。本文采用改进的模糊综合评判法对托盘设计进行了定量的计算，开发出了船舶托盘设计质量评价计算模块， 根据计算结果可以快速高效地评价托盘设计质量，为托盘设计评价提供了一种定量决策方法，为托盘设计策略提供了依据。

图1 船舶托盘设计质量评价软件

[1] 高介祜，郁照荣，温绍海.现代造船工程[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,1998.

[2] 田娜，王晓亮.船舶区域建造模式下托盘设计的质量控制[C].使命与责任—以质量方法促转型升级——第五届中国质量学术与创新论坛论文集(上)[C].2012.

[3] 管官，林焰，申玫.船舶设计项目人力资源评价方法研究[J].船舶工程,2012,33(6):105-109.

[4] 王恒久，巩艳芬.领导决策的评价指标体系与模糊判断[J].科学管理研究,2000,18(2):52-54.

[5] 刘思伯，乔彦立.航运企业人力资源评价指标体系构建[J].大连海事大学学报(社会科学版),2008,7(5):91-93.

[6] 何童，陈勇.一种改进的个人综合素质模糊评价方法[J].济南大学学报(自然科学版),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

国家公益性行业科研专项基金项目(201003024)；国家自然科学基金资助项目(51209034、51409042)。

吴 帅(1988-)，男，硕士研究生。

U662

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