基于AHP方法的产品设计研究

丁建阳

摘 要：文章以GM系列鼓风机试车底座设计为例，引入系统工程中的AHP的系统评价方法，定性和定量两方面分析在设计过程中的各个关键因素，力求达到最理想的效果。实现设计方法与实际应用效果的双重合理性，并对今后的设计工作扩展了新的思路与方法，为引入多学科理论进行设计塑造了一个典型的案例。

关键词：产品设计；多学科融合；系统工程；AHP法

1 问题的提出

GM系列鼓风机是沈鼓集团对外主营产品，年销售总额近亿元，其型号分为：GM20，GM25，GM35，GM45，GM55，GM65，GM75共七种基础规格类型。由于机组为定制化生产，用户需求不一，尚无一种通用的标准底座。且在机组试车过程中，产品底座、电机等不能及时成套，制约生产进度。因此，急需设计一种通用的产品底座用于生产辅助。通过实际调查发现存在的主要问题如下：（1）车间现场临时用试车底座为“一座多用”（一个底座应用于多种型号的产品），缺乏针对性，会导致小型号鼓风机试车时安装重心过高，造成不稳定，试车易产生振动，影响产品质量、机组性能。（2）机组安装在试车底座后蜗壳会探出台位连接位置，需要进行支撑固定，现有的方式为操作者自行点焊立管，缺乏专用工具，暗含安全隐患。（3）在蜗壳的设计过程中，其底部为螺纹孔，并且每台产品的加工尺寸，安装尺寸都不固定（为满足用户现场连接的需要），这就要求了蜗壳支撑专用工具要具备良好的可调性，既要考虑前后、左右的移动，还得兼顾高度的变化，支撑强度的校核。

2 解决方案

在产品试车底座的设计过程中既要考虑上述问题点，又要继承以往设计产品的通用性，经数据统计、归纳得出：（1）每种GM系列鼓风机的出风口朝向方式为：上方水平，下方水平，上方垂直，下方垂直，共四种形式。（2）以GM20/GM25机型为例，支撑专用工具连接尺寸如图1所示，在GM20中L1的位置为295-305mm，H为63～138mm；GM25中L2的位置为347mm，H为-8～6mm。因此在试车底座的设计过程中既要考虑L的变化又要考虑H的变化。由于试车底座与支撑体的连接处产品为螺纹孔，这就需要在与水平L垂直的方向要可以有一定的移动距离。这就形成了X/Y/Z三方向的空间调整状态。

图1 图2

针对此种情况，在支撑专用工具的设计中有三种方案。针对对不同型号鼓风机的分析以及各种支腿方案的系统评价。具体采用AHP方法[1]如下：

准则层：B1-支撑处接触平面的平行调整性。B2-支撑体的牢固性（安全性）。B3-支撑体的空间可调整性。B4-支撑体使用的方便性。B5支撑体制造的简便性。

方案层：C1-方案一；C2-方案二；C3-方案三。

在用AHP方法进行评价或决策时，大体分为以下四个步骤进行：（1）分析评价系统中各基本要素之间的关系，建立系统的递阶层次结构。（2）对统一层次的各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵，并进行一致性检验。构造判断矩阵时采用了国际上广泛应用的9级标度的方法来获取判断矩阵[2]。（3）由判断矩阵计算被比较要素对于该准则的相对权重。（4）计算各层要素对系统目的（总目标）的合成（总）权重，并对各被选方案排序，综合分析。

同理可得：B1、B2、B3、B4、B5計算结果（省略）。（见表1）

结果表明（见表2），方案三优于方案二，两者远优于方案一。在实际的试车底座设计中，考虑到各种型号产品的区别，综合分析GM20/25，GM35/45采用方案三形式进行支撑，图2。

3 结束语

以设计的GM20/25型号鼓风机试车底座为研究对象，通过现场工艺装配人员，车间操作者实际使用情况，论证了此设计方案的有效性。并在其他鼓风机型号上进行此设计思路的进一步推广，完全能达到安全化、便捷化、通用化的预期使用效果。在设计过程中引入系统工程中的AHP等理论方法，增强了设计成果的科学性，为今后重点项目的设计提供了一个基础思想与引导。值得在今后的重大设计中进行推广。

参考文献

[1]汪应洛.系统工程[M].机械工业出版社，2003.

[2]孙蓉恒.应用数里统计[M].科学出版社，2002.