本文分析了機械設(shè)備選型中需考慮的各項因素，并在此基礎(chǔ)上建立了機械設(shè)備選型評價指標(biāo)體系，提出了機械設(shè)備選型方案的模糊綜合評價模型，最后舉例說明了具體評價過程。
關(guān)鍵詞：設(shè)備選型 模糊綜合評價 AHP
在市場經(jīng)濟高度發(fā)展的今天，由于機械生產(chǎn)廠家繁多、產(chǎn)品種類復(fù)雜、技術(shù)質(zhì)量和性能不一，作業(yè)對象模糊多樣，如何能夠準確及時的為工程施工選擇配套符合生產(chǎn)要求的、技術(shù)性能先進的機械設(shè)備是企業(yè)設(shè)備管理人員的新課題，也是施工企業(yè)水平的標(biāo)志�？梢姡龊脵C械設(shè)備的選型配套工作，是設(shè)備管理的重要工作。
設(shè)備的選型屬于多目標(biāo)決策問題，它的方案評價涉及到許許多多的因素，其中既有定量的因素（如價格等），又有定性的因素（如使用可靠性等）。因素的多樣性和不確定性，都使得設(shè)備的選型變得復(fù)雜和重要。傳統(tǒng)的經(jīng)驗選型，缺乏完善的定性分析、比較的理論與方法，不能綜合闡述多人意愿，這樣勢必造成方案評價的不完善，甚至有些時候反而摒棄了最優(yōu)方案。因而，建立一套行之有效的設(shè)備選型方案綜合評價辦法，實現(xiàn)從傳統(tǒng)的經(jīng)驗選型向科學(xué)選型的過渡，是很有必要的。
1 機械設(shè)備選型涉及的指標(biāo)體系
評價一個選型方案的優(yōu)劣，首先需有一個正確而全面的評價系統(tǒng)與評價指標(biāo)。機械設(shè)備選型要充分考慮各方面的因素，本文經(jīng)比較擬從經(jīng)濟指標(biāo)、技術(shù)性能、社會關(guān)系、人機關(guān)系以及配套性等五個方面進行綜合評價，從而對多個選型方案進行綜合比較分析，找出最佳的選型方案。評價指標(biāo)體系如圖1所示。
1.1 影響經(jīng)濟指標(biāo)的因素
投入前支出的費用：除設(shè)備安裝搬遷費用外，為了設(shè)備的運行而進行的設(shè)備早期投入，如相關(guān)人員的聘請和培訓(xùn)，設(shè)備的報裝、標(biāo)定、認證等等。
設(shè)備臺班費用：工作臺班費用和停機臺班費用。
運行附加費用：設(shè)備正常運轉(zhuǎn)期間，除臺班費外發(fā)生的與該臺設(shè)備有關(guān)的費用，比如設(shè)備保養(yǎng)和小修費用等。
安裝搬遷費用：設(shè)備入場搬遷和安裝的費用加上撤場搬遷和清場費用的總和。
售價及付款方式：設(shè)備的售價及付款方式往往是資金緊張的中、小企業(yè)重點考慮的因素，它直接關(guān)系到工程的延續(xù)性。
1.2 影響技術(shù)指標(biāo)的因素
使用可靠性：這是評價設(shè)備技術(shù)性能最重要的因素之一。我國目前對筑養(yǎng)路機械的使用可靠性無統(tǒng)一的要求。國外筑機產(chǎn)品一般要求出廠后能夠連續(xù)使用1500h～2000h而不應(yīng)出現(xiàn)機械故障。根據(jù)大多數(shù)廠家對機械設(shè)備可靠性的要求，我國此類機械的連續(xù)使用期應(yīng)保證在1000h～1500h不出故障為宜。由于筑養(yǎng)路機械的惡劣的作業(yè)環(huán)境，其工作的可靠性較之機械本身的技術(shù)先進性更為重要。
制造工藝：制造工藝是保證設(shè)備使用可靠性的重要前提，它反映和衡量了生產(chǎn)廠家的技術(shù)和管理水平。
生產(chǎn)率：生產(chǎn)率充分反映了設(shè)備的機群配套能力，反映了設(shè)備的使用性能。
自控程度：自控程度的高低是反映設(shè)備自身技術(shù)水平的基本指標(biāo)，它是指設(shè)備在人工無法完成的操作和工作質(zhì)量控制中采用自控技術(shù)程度的高低。機械設(shè)備的自控水平是整個制造企業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的集中體現(xiàn)。
維修性：維修性這里指的是維修保養(yǎng)的可達性、零配件的互換性以及針對維修的防差錯設(shè)計等，它是依靠科學(xué)合理的設(shè)計及良好的加工工藝來實現(xiàn)。在項目工程進行中，為了提高機械的利用率，常要求機械的故障能夠在現(xiàn)場處理，這就要求機械必須拆裝方便，零配件供應(yīng)必須可靠且互換性較好，同時應(yīng)有為特殊部位設(shè)計專修工具等。設(shè)備的維修性好壞直接反映了一個制造企業(yè)設(shè)計水平和制造工藝水平的高低。
�。�.3 涉及社會關(guān)系的因素
貨源及供貨渠道：如果是租賃，指的是設(shè)備經(jīng)租渠道，如果是購置，則指的是設(shè)備代理商或制造廠家。貨源及供貨渠道的不同直接影響設(shè)備的售價（租賃費用）以及售后服務(wù)等。
供貨或到貨周期：原理上周期越短越好，但是對于選配或定購的設(shè)備，在不影響整個工程進度的前提下必須保證廠家有足夠的時間生產(chǎn)，以免出現(xiàn)趕工現(xiàn)象，影響設(shè)備制造質(zhì)量。
運輸方式及要求：運輸方式的不同，為此需承擔(dān)的費用也不同，運輸造成的風(fēng)險也不同。而運輸有無特殊要求這項指標(biāo)同時也反應(yīng)了制造企業(yè)的設(shè)計水平。
售后服務(wù)：這里的售后服務(wù)是泛指，它包括專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)、零配件的供應(yīng)、技術(shù)檢測以及設(shè)備維修保養(yǎng)等。
維修配件的供應(yīng)：這一項本來屬于售后服務(wù)的范疇，但是由于其重要性而將其單獨列出。維修配件的供應(yīng)在這里不光是售后服務(wù)里的零配件供應(yīng)，它還包括除售后服務(wù)機構(gòu)外獲得維修配件的難易程度。
環(huán)境污染程度：這里的環(huán)境污染程度也是泛指，指的是設(shè)備安裝及運行對周邊環(huán)境的影響程度。
�。�.4 涉及人機關(guān)系的因素
操作安全性：操作安全性指的是設(shè)備安全防護裝置的完善程度。
操作舒適性：舒適性指的是機手的操作駕駛條件，良好的操作駕駛條件主要指機械要有舒適的乘坐條件、廣闊的視野和空調(diào)通風(fēng)設(shè)備。對于筑養(yǎng)路機械，由于它的作業(yè)環(huán)境惡劣，流動性大，操作極度頻繁，因而駕駛者容易疲勞，也容易出現(xiàn)操作失誤并導(dǎo)致事故，因此，具有良好的操縱條件應(yīng)視為提高工作效率和減少事故的重要因素。
相關(guān)配套人數(shù)：這項指標(biāo)同時也反映了設(shè)備的操作性和自動化程度。
1.5 影響設(shè)備配套性的因素
項目配套性：指的是引入的設(shè)備對本項目的適用性。
機群配套性：指的是引入的設(shè)備與項目現(xiàn)有設(shè)備的配套程度，對現(xiàn)有設(shè)備配套的影響。
2 評價方法的選擇
從上面分析的機械設(shè)備選型評價指標(biāo)體系可以看出，設(shè)備選型方案的評價，涉及到多項指標(biāo)，需要綜合考慮技術(shù)性能、經(jīng)濟指標(biāo)、社會關(guān)系、人機關(guān)系以及配套性等諸多因素，進行綜合分析與比較，以尋求整體最優(yōu)的方案。方案評選時，由于多目標(biāo)的存在，要考慮的影響因素繁多，這些因素有些是可量化因素，有些是不可量化的，對這些不可量化因素的評價又帶有一定的模糊性，無法做出定性的評價，給評價帶來了很大的難度，采用常規(guī)評價方法即經(jīng)典數(shù)學(xué)方法顯然是無能為力的。基于上述原因，本文參照有關(guān)文獻[1][2][3]，在實際工作中，結(jié)合傳統(tǒng)經(jīng)驗選型方法，運用模糊數(shù)學(xué)、AHP法（層次分析法）、數(shù)理統(tǒng)計等現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論，采用了一種多層次、多因素模糊綜合評價方法，對選型方案進行了綜合分析評價和優(yōu)化選擇。這種方法是在T.L.Sauty教授的AHP法的基礎(chǔ)上，用改進后的AHP法確定各因素的隸屬度，解決了許多定性因素?zé)o法量化的問題，對那些不確定因素的不同描述由專家給出然后加以綜合評價，以避免絕對地評價。
3 模糊綜合評價法概述
根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的理論，模糊綜合評價的數(shù)學(xué)模型是由因素集U，評判集V和評判矩陣R三要素組成的。先確定因素集U=(u1,u2,…,ui,…,un)，ui表示對評價對象有影響的第i個因素；再確定評判集V=(v1,v2,…,vk,…,vp)，vk表示對因素評價第k個等級的分數(shù)值。若對第i個因素的單因素評判為U到V上的模糊關(guān)系：R(ri1,ri2,…,rip)，于是，n個因素的評判矩陣為R=(rik)n×p。
通過確定權(quán)重A=(a1,a2,…,ai,…,an)，ai為第i個因素所對應(yīng)的權(quán)重，且。
最后得到綜合評判的結(jié)果B=A·R=(b1,b2,…,bp)，根據(jù)B和評判集V計算出各方案所得的分數(shù)，分數(shù)最高者即為最優(yōu)方案。
3.1 因素集、評語集和評價對象集的確定
因素集U=(u1,u2,…,ui,…,un)，其中ui表示對評價對象有影響的第i個因素，ui 又可分為多個因素uij，依次類推，可建立多層次、多因素集。
評語集V=(v1,v2,…,vk,…,vp)，其中vk表示對因素評價的第k個等級。
U和V都是給定的有限論域。
3.2 構(gòu)造因素間的比較判斷矩陣
根據(jù)層次分析法（AHP法）原理，需要對各層因素進行兩兩比較，確定彼此之間的重要度，每位專家需從第一層到最底層對有關(guān)因素的相對重要程度進行兩兩比較判斷（兩兩比較判斷的因素必須是同一層的，而且必須是屬于上一層的同一指標(biāo)），從而獲得一系列的比較判斷矩陣。
因素間的相對重要程度可以用標(biāo)度法來量化，參照文獻[2][3]，本文選用如表1所示的指數(shù)標(biāo)度法。
設(shè)有專家組S=(s1,s2,…,ss)(s≥1)，專家組S中任一個專家Sk 對因素ui和uj 進行比較，按表1進行量化，得比較判斷矩陣：，
其中i,j=1,2,∧,n,且有，，
顯然A(k)為互反陣，從而為反對稱陣。
根據(jù)文獻[4]，當(dāng)專家評價的總體標(biāo)準差
均小于1時，
可以認為專家組的意見較為統(tǒng)一，這時可以用各專家判斷值的算術(shù)平均值來作為群組判斷的結(jié)果，從而，它不一定具有一致性，進而構(gòu)造群組判斷矩陣，其中。由文獻[4]知矩陣A* 是A（Ak 的算術(shù)平均陣）的擬優(yōu)傳遞陣，并且它是一致的。
當(dāng)存在時，則說明專家組的意見分歧較大，此時不能簡單的利用各專家判斷值的數(shù)學(xué)平均值來構(gòu)造群組判斷矩陣，根據(jù)文獻[4]，可用最優(yōu)傳遞矩陣法計算，即求得使最小的最優(yōu)傳遞矩陣，
其中，令 ,其中α為相鄰兩級評語的客觀重要比率，在這里可取1.3161或1.7321，矩陣A*就是所需的群組比較判斷矩陣，它是一致性的。
根據(jù)所獲得的群組判斷矩陣，我們可以利用方根法求得各指標(biāo)的權(quán)重，歸一化后可得各指標(biāo)相對于上一級目標(biāo)層的標(biāo)準權(quán)重，再由層次總排序即可求得最低層對總目標(biāo)層的標(biāo)準權(quán)重。
3.3 綜合評判
制作評判表并組織“專家組”調(diào)研，并對現(xiàn)有設(shè)備選型方案進行獨自評測，將評判結(jié)果填入評判表內(nèi)。評判表的形式如表2所示：
根據(jù)調(diào)查表可得二級因素集相對于一級因素的評價矩陣，其中i=1,2,∧,n,j=1,2,∧,m,k=1,2,∧,p, rijk為因素Uij相對于上述評語集V第k個評價等級的隸屬度。
從而有一級因素集相對于總目標(biāo)（設(shè)備選型方案）的綜合評價矩陣R:
最后得到綜合評判的結(jié)果B=A·R=(b1,b2,…,bp)。
取百分制，令評判集V＝{好，較好，一般，差}＝{100～85,85～75,75～60,<60 }，顯然各等級分數(shù)重心依次為：92.5，80，67.5，30，于是可用Pi=B·VT=92.5b1+80b2+67.5b3+30b4計算出各方案所得的分數(shù)，分數(shù)最高者即為最優(yōu)方案。
4 機械設(shè)備選型評價指標(biāo)體系各評價因素權(quán)重的確定
根據(jù)3.2，組織我公司6名相關(guān)人員（機電高級工程師一人，工程師三人，助理工程師兩人，其中技術(shù)崗位的三人，管理崗位的三人）對評價體系各一級因素兩兩進行重要程度比較，按表1量化后有：
兩邊取對數(shù)得反對稱陣
，從而有群體判斷總體標(biāo)準差：
由總體標(biāo)準差σij均小于1判定專家組的意見較為統(tǒng)一，于是可計算出反對稱陣B(k)的平均陣為：
從而最終的群組判斷矩陣為：
根據(jù)方根法求得A*的特征向量，歸一化后即得一級因素集各因素的權(quán)重：
A=(0.2219 0.3475 0.1470 0.1087 0.1749)
同理可得二級因素集各因素的權(quán)重：
A(1)=(0.1724 0.1925 0.1298 0.1298 0.3755)
A(2)=(0.2555 0.1383 0.3097 0.1530 0.1435)
A(3)=(0.1395 0.2027 0.1144 0.2454 0.2027 0.0953)
A(4)=(0.4134 0.3000 0.2866)
A(5)=(0.5229 0.4771)
5 機械設(shè)備選型方案評價實例
某單位因工程需要需添置瀝青混凝土拌和樓一臺，要求生產(chǎn)率在80～100T/h，價格在300萬元左右，由于資金緊張，最好能采用分期付款方式，延長付款周期�，F(xiàn)可供選擇的方案有A、B、C、D四種，試比較選型方案。
首先組織“專家組”分別對A、B、C、D四種產(chǎn)品及其生產(chǎn)廠家、用戶進行充分調(diào)研，將調(diào)研結(jié)果匯總?cè)绫?所示。
然后各“專家” 根據(jù)調(diào)查結(jié)果獨自對各方案的評價指標(biāo)進行評價，將其填入表2內(nèi)，經(jīng)整理后有：
A方案：
從而有：
方案A的總得分為：
同理可求得方案B的總得分為64.59分，方案C的總得分為69.66分，方案C的總得分為57.63分，顯然方案 A為最優(yōu)方案。
6 結(jié)束語
�。�1）采用上述的機械設(shè)備選型方案綜合評價辦法在實際應(yīng)用中是可行的，它能夠綜合考慮“專家組”所有人的意愿，同時又能體現(xiàn)“專家組”意見的集中性和判斷的一致性。
�。�2）在實際應(yīng)用中，評價指標(biāo)體系建立得越細致，調(diào)研越詳盡，選型結(jié)果將越能反應(yīng)“專家組”的集體意見。
�。�3）機械設(shè)備選型方案綜合評價是一個復(fù)雜的過程，其評價指標(biāo)體系的建立以及指標(biāo)權(quán)重的確定不是一朝一夕的，也并不是一成不變的，它是長期經(jīng)驗積累和復(fù)雜運算的結(jié)果，需要在實際使用中不斷完善。
（4）選型評價過程中牽涉到了大量的矩陣運算，為了減輕人工計算量，可編制相應(yīng)的計算機程序來完成。本文的計算過程是由筆者自行編制的“設(shè)備選型方案評價系統(tǒng)”來完成的。
參考文獻
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