机械类运动器械设计性能模糊综合评价

王丽艳，栾若星，赵 颖

机械类运动器械设计性能模糊综合评价

王丽艳，栾若星，赵 颖

（辽宁工业大学 电子与信息工程学院，辽宁 锦州 121001）

针对当前机械运动器械设计与生产存在的问题，运用模糊综合评价方法对设计性能进行评价。首先，将前人的研究成果进行整理，以表格的方式列出了评价指标体系及其权重；然后，按照单指标模糊评价、模糊综合评价、评价准则确定3个步骤建立评价数学模型；最后，进行了评价实例分析。结果表明，评价结果主要受评价指标体系及权重、单因素评价、评价准则选择等方面的影响，实际应用时要引起足够的重视。

机械类；运动器械；设计性能；模糊综合评价

设计运动器械主要是为了方便人体各个部位锻炼，使用者根据身体条件，选择综合类的运动器械和专项训练器械，进行综合性锻炼或单一部位锻炼，利用运动器械锻炼比起单一的运动方式更为直接有效[1]。现代竞技体育运动和全民健身运动的蓬勃开展离不开运动器械的研发以及其产业的发展。我国机械类运动器械产业起步较晚，并未受到社会的足够重视，有些企业虽然引进了国外的技术，但未有实质性创新，产品设计到开发等一系列工作与发达国家还存在很大差距，引发致伤致残事故也时有发生。因此，对产品设计性能及质量进行评价，以评价为依据提高质量和应用效果并最终提高市场占有率，是解决这些问题的有效方法，也能够推动体育运动器材的智能化进程[2]。按常规思想，对机械设计的评价应该在产品制造完成后，甚至用户实际使用一段时间后进行。但是，这种“事后评价”难以适应当前高竞争的市场环境。将设计评价纳入到设计理论方法体系中，在设计过程中或设计完成后就进行评价，将产品设计性能隐患消灭在萌芽状态。本文以模糊数学的相关理论为指导，参照前人的相关研究成果构建数学模型，通过定量分析方法对运动器械的设计方案进行评价，也可以对最终产品进行评价。通过设计性能综合评价，为运动器械的设计、开发、生产等方面的决策提供依据。

1 指标体系及权重

评价指标体系建立是系统评价基础性工作，只有建立合理的科学的指标体系，才能得到公正的客观的评价结果。评价指标体系建立是一个复杂的系统化过程，传统的将一些指标简单堆积和组合的方式已不适应现代评价技术的需要，而是综合考虑相关因素并遵循某些规则，建立包括指标体系权重在内的层次结构集合。权重反映的是指标相对重要性，是被评价对象不同侧面重要程度的定量分配，直接影响评价结果。本研究依据机械设计要求，结合前人的研究成果[3-4]，在《机械类运动健身器材综合评价指标体系建立》一文中，构建了由产品性能、结构性能、工作性能和工艺性能4个一级指标，以及每个一级指标下所属7个二级指标构成的层次结构指标体系，并使用层次分析法改进的G1法计算了指标权重，构建了完整的机械类运动器械设计性能综合评价指标体系，如表1所示。

2 评价数学模型建立

2.1 单指标模糊评价

个指标的评价集组成的评价矩阵为：

2.2 模糊综合评价

对每个评价指标作用以相应的权数便能合理地反映所有指标的综合影响，模糊综合评价可表示为：

本模型考虑了全部指标的影响，并且保留了单指标评价的所有信息，适合对所有指标影响全面考虑的情况。

2.3 评价准则确定

运用数学模型计算完评价数据后，需要确定评价准则来决定评价结果。常用的评价准则有最大隶属度准则、最小代价准则、评分准则、置信度准则等。本文选用以下2种准则。

评价准则1：最大隶属度准则

评价准则2：评分准则

3 对评价实例进行分析

某机械类运动器械——多功能跑步机已设计完成，现需要对其设计性能进行模糊综合评价，为是否投产提供决策依据。

3.1 单指标模糊评价

本例隶属度确定采用专家评定法，由25位专家对每个二级指标按优秀、良好、中等、较差4个等级分别进行评定，评定数据统计结果如表2所示。

表2 单因素评价结果统计表 人

3.2 模糊综合评价

根据式(4)和式(5)进行综合评价。

二级指标对一级指标评价计算数据如下。

一级指标对总指标评价计算数据为：

3.3 评价结果确定

用最大隶属度准则，得到“优秀”评价结果。

用评分准则，需要如下步骤。

(1)对进行归一化处理，结果为：

(2)设优秀为85分、良好为75、中等为65分、较差为45分，综合评价计算式为：

0.3823*85+0.2749*75+0.2136*65+0.1292*45=72.811

综合评价得分为72.811，评价结果介于良好和中等之间，但更接近“良好”。

4 结论

通过以上指标体系及权重、评价数学模型建立以及评价实例分析，得出如下结论。

(1)用最大隶属度准则获得“优秀”评价结果，用评分准则得出的评价结果接近“良好”，所以用不同评价准则会获得各异评价结果，实际运用时要根据具体情况选择评价准则。

(2)本文的评价实例是对单一的运动器械进行评价，得到设计性能“优秀、良好、中等、较差”等结论；实际应用时可以对多个运动器械进行评价，评价结果按优劣次序进行排序。

(3)模糊综合评价模型具有完善的模糊数学理论支撑，是目前综合评价领域应用最广泛的方法，也是最成熟、最科学的方法，适合于处理非确定性问题。本文构建的数学模型简单清晰，也可以应用于其他领域的综合评价。

[1] 赵犇, 武晓敏. 我国健身房健身器材术语的规范化探索[J]. 体育学刊, 2010, 17(8): 46-50.

[2] 蒋凌云. 走向智能化的体育运动器材探究[J]. 南方农机, 2020, 51(4): 231-232.

[3] 李菁. 基于D-S证据理论的残疾人体育器材研发中评价模型的构建[D]. 上海: 上海体育学院, 2012.

[4] 孙伟, 刘杰, 李小彭, 等. 机械产品设计质量评价及评价系统的开发[J]. 机械设计, 2007, 24(6): 5-8.

[5] Zhou Zhiyong, Zhang Xiaoju, Dong Wenyi. Fuzzy Comprehensive Evaluation for Safety Guarantee System of Reclaimed Water Quality[J]. Procedia Environmental Sciences, 2013, 18(1): 227-235.

[6] Meysam Shaverdi, Mohammad Rasoul Heshmati, Iman Ramezani. Application of Fuzzy AHP Approach for Financial Performance Evaluation of Iranian Petrochemical Sector[J]. Procedia Computer Science, 2014, 31(1): 995-1004.

[7] Han Keming, Li Fengming, Li Hongyan, et al. Fuzzy Comprehensive Evaluation for Stability of Strata over Gob Influenced by Construction Loads[J]. Energy Procedia, 2012, 16(2): 1102-1110.

[8] Mu Peng. Study on Seismic Stability of Loess Landslide Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation[J]. Earth and Environmental Science, 2019, 218(1): 97-104.

Fuzzy Comprehensive Evaluation on Design Performance for Enginery Sports Equipment

WANG Li-yan, LUAN Ruo-xing, ZHAO Ying

（School of Electronics and Information Engineering, Liaoning University of Technology, Jinzhou 121001, China）

For the current problems in designing and producing enginery sports equipment, we can use fuzzy comprehensive evaluation method to evaluate its design performance. First, the previous research results are sorted out, evaluation indicator system and its weight can be listed in tabular form; then, evaluation of a mathematical model was established according to three steps, such as single indicator fuzzy evaluation, fuzzy comprehensive evaluation, the determination of evaluation criteria; finally, an evaluation case study was carried out. The results show that the evaluation indicator system, weight, single factor evaluation and the selection of evaluation criteria mainly affect the evaluation results, so it must be attached much significance in the actual application.

enginery sports equipment; design performance; fuzzy comprehensive evaluation

10.15916/j.issn1674-3261.2021.05.006

N94；G818

A

1674-3261(2021)05-0304-03

2020-12-08

王丽艳(1966-)，女，辽宁锦州人，副教授。

责任编辑：孙 林