基于AHP方法的產品設計研究

丁建陽

摘 要：文章以GM系列鼓風機試車底座設計為例，引入系統工程中的AHP的系統評價方法，定性和定量兩方面分析在設計過程中的各個關鍵因素，力求達到最理想的效果。實現設計方法與實際應用效果的雙重合理性，并對今后的設計工作擴展了新的思路與方法，為引入多學科理論進行設計塑造了一個典型的案例。

關鍵詞：產品設計；多學科融合；系統工程；AHP法

1 問題的提出

GM系列鼓風機是沈鼓集團對外主營產品，年銷售總額近億元，其型號分為：GM20，GM25，GM35，GM45，GM55，GM65，GM75共七種基礎規格類型。由于機組為定制化生產，用戶需求不一，尚無一種通用的標準底座。且在機組試車過程中，產品底座、電機等不能及時成套，制約生產進度。因此，急需設計一種通用的產品底座用于生產輔助。通過實際調查發現存在的主要問題如下：（1）車間現場臨時用試車底座為“一座多用”（一個底座應用于多種型號的產品），缺乏針對性，會導致小型號鼓風機試車時安裝重心過高，造成不穩定，試車易產生振動，影響產品質量、機組性能。（2）機組安裝在試車底座后蝸殼會探出臺位連接位置，需要進行支撐固定，現有的方式為操作者自行點焊立管，缺乏專用工具，暗含安全隱患。（3）在蝸殼的設計過程中，其底部為螺紋孔，并且每臺產品的加工尺寸，安裝尺寸都不固定（為滿足用戶現場連接的需要），這就要求了蝸殼支撐專用工具要具備良好的可調性，既要考慮前后、左右的移動，還得兼顧高度的變化，支撐強度的校核。

2 解決方案

在產品試車底座的設計過程中既要考慮上述問題點，又要繼承以往設計產品的通用性，經數據統計、歸納得出：（1）每種GM系列鼓風機的出風口朝向方式為：上方水平，下方水平，上方垂直，下方垂直，共四種形式。（2）以GM20/GM25機型為例，支撐專用工具連接尺寸如圖1所示，在GM20中L1的位置為295-305mm，H為63～138mm；GM25中L2的位置為347mm，H為-8～6mm。因此在試車底座的設計過程中既要考慮L的變化又要考慮H的變化。由于試車底座與支撐體的連接處產品為螺紋孔，這就需要在與水平L垂直的方向要可以有一定的移動距離。這就形成了X/Y/Z三方向的空間調整狀態。

圖1 圖2

針對此種情況，在支撐專用工具的設計中有三種方案。針對對不同型號鼓風機的分析以及各種支腿方案的系統評價。具體采用AHP方法[1]如下：

準則層：B1-支撐處接觸平面的平行調整性。B2-支撐體的牢固性（安全性）。B3-支撐體的空間可調整性。B4-支撐體使用的方便性。B5支撐體制造的簡便性。

方案層：C1-方案一；C2-方案二；C3-方案三。

在用AHP方法進行評價或決策時，大體分為以下四個步驟進行：（1）分析評價系統中各基本要素之間的關系，建立系統的遞階層次結構。（2）對統一層次的各元素關于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較，構造兩兩比較判斷矩陣，并進行一致性檢驗。構造判斷矩陣時采用了國際上廣泛應用的9級標度的方法來獲取判斷矩陣[2]。（3）由判斷矩陣計算被比較要素對于該準則的相對權重。（4）計算各層要素對系統目的（總目標）的合成（總）權重，并對各被選方案排序，綜合分析。

同理可得：B1、B2、B3、B4、B5計算結果（省略）。（見表1）

結果表明（見表2），方案三優于方案二，兩者遠優于方案一。在實際的試車底座設計中，考慮到各種型號產品的區別，綜合分析GM20/25，GM35/45采用方案三形式進行支撐，圖2。

3 結束語

以設計的GM20/25型號鼓風機試車底座為研究對象，通過現場工藝裝配人員，車間操作者實際使用情況，論證了此設計方案的有效性。并在其他鼓風機型號上進行此設計思路的進一步推廣，完全能達到安全化、便捷化、通用化的預期使用效果。在設計過程中引入系統工程中的AHP等理論方法，增強了設計成果的科學性，為今后重點項目的設計提供了一個基礎思想與引導。值得在今后的重大設計中進行推廣。

參考文獻

[1]汪應洛.系統工程[M].機械工業出版社，2003.

[2]孫蓉恒.應用數里統計[M].科學出版社，2002.