□ 莊 薇

特靈科技亞太工程技術(shù)中心 上海 200051

1 應(yīng)用背景

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人民的生活水平日益提高,空調(diào)行業(yè)及其技術(shù)得到了長足進(jìn)步,人們對空調(diào)產(chǎn)品的設(shè)計提出了更高的要求[1]。對于商用風(fēng)冷機組而言,由于占地大、部件多,在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面往往面臨更多的布局選擇。布局設(shè)計不但影響機組的長、寬、高尺寸和整機成本,而且在一定程度上影響機組的性能。在概念設(shè)計階段,一個好的布局設(shè)計不但可以使機組設(shè)計更美觀,性能更佳,而且能夠使整個項目在后續(xù)產(chǎn)品系列設(shè)計開發(fā)和功能拓展中更為便利,從而縮短整個產(chǎn)品的開發(fā)周期[2-4]。由此可見,布局設(shè)計的成功與否對整個新產(chǎn)品的開發(fā)起到非常關(guān)鍵的作用[5]。

筆者在深入研究現(xiàn)有空調(diào)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和選用部件特點的基礎(chǔ)上,結(jié)合空調(diào)設(shè)計研發(fā)過程的特點,在機型布局概念設(shè)計階段探索和引入一套適用于風(fēng)冷機組概念選型的決策矩陣,由此提高了設(shè)計效率,取得了較好的效果。

2 決策矩陣簡介

決策矩陣又稱普氏構(gòu)思選擇法,是由蘇格蘭教授Stuart Pugh提出的一種評價算法,是一種重要的權(quán)衡分析工具。決策矩陣通過對概念設(shè)計方案進(jìn)行定性決策,可以進(jìn)一步減少錯誤的概念設(shè)計,提高設(shè)計成功的可能性[6-7]。

在設(shè)計過程中,決策矩陣作為一種有效工具,通常用于進(jìn)行快速和定性評估,可以幫助整個設(shè)計團(tuán)隊在各種概念的相互比較中進(jìn)行快速判斷,選擇比較明顯的優(yōu)勝概念,或從眾多可選擇概念中篩選出一個或少數(shù)幾個有希望的概念,以便進(jìn)一步繼續(xù)觀察和比較[8]。決策矩陣模板如圖1所示。

3 決策矩陣應(yīng)用流程

3.1 建立評價體系指標(biāo)

影響產(chǎn)品好壞的因素有很多,在概念設(shè)計階段,需要充分了解用戶的需求,建立完善的評價指標(biāo)體系,這是對最終選擇起至關(guān)重要作用的決定性因素。評價指標(biāo)通常用頭腦風(fēng)暴法得出,對于空調(diào)產(chǎn)品而言,尺寸、成本、性能、安裝維修便利性、可擴展性等都需要列入評價指標(biāo)[9]。

3.2 建立評價準(zhǔn)則

評價準(zhǔn)則的建立主要分為重要度評價和各指標(biāo)評價方案設(shè)立兩部分。

(1) 重要度評價。由于每個評價指標(biāo)在整個產(chǎn)品開發(fā)和客戶需求中的重要度都是不同的,因此在完成評價體系建立后,需要通過專家判斷法為每個指標(biāo)的重要度進(jìn)行評判、投票和討論。重要度打分可以選擇權(quán)重打分和按重要度排序打分兩種。權(quán)重打分即按照每個指標(biāo)的重要度將總分10分分配至每個指標(biāo)。按重要度排序打分即直接按照指標(biāo)的重要度進(jìn)行排序和打分,重要度分值設(shè)定為1～10分,1分為最不重要,10分為最重要。兩個打分方案對于重要度評價的結(jié)果而言是一致的。

(2) 各指標(biāo)評價方案設(shè)立。設(shè)立方案有兩種。第一種,為每個評價方案設(shè)立分值等級,按照對客戶的影響、對目的的達(dá)成、最重要、最容易等期望指標(biāo)進(jìn)行具體打分。分值等級中,3分為較差,5分為一般,7分為較好,9分為最好。第二種,建立一個基準(zhǔn),通過與基準(zhǔn)的比較進(jìn)行評分,比基準(zhǔn)差為-1,與基準(zhǔn)相同為0,比基準(zhǔn)好為+1。當(dāng)然,也可以使用更加細(xì)致的標(biāo)準(zhǔn),如-2、-1、0、1、2五個等級或-3、-2、-1、0、1、2、3七個等級。

▲圖1 決策矩陣模板

3.3 方案打分及總分統(tǒng)計

根據(jù)評價指標(biāo)和準(zhǔn)則進(jìn)行打分后,將每個方案各指標(biāo)重要度分值與各指標(biāo)評價分值等級相乘,然后相加,得到每個方案的總分。每個方案還需要統(tǒng)計單個準(zhǔn)則最好和最差的數(shù)量,供后續(xù)方案決策時綜合考量。

3.4 方案決策和優(yōu)化

得分最高的不一定是必選項,但是得分的相對高低對方案的討論是很有意義的,并且能使最終意見達(dá)成一致。一般而言,若分值差距很大,則直接選出分值最高的方案作為最優(yōu)方案。若分值較為接近,則通過統(tǒng)計單個準(zhǔn)則最高分的數(shù)量與最低分的數(shù)量進(jìn)行接近方案的優(yōu)選對比。最高分的數(shù)量越多或最低分的數(shù)量越少,表明對應(yīng)方案更優(yōu)[10]。當(dāng)然,選定的方案也不代表是完美的,對于選定的方案,可以進(jìn)行進(jìn)一步分析,對選定方案的單個最低分選項進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化,從而使產(chǎn)品設(shè)計更加完美。

4 應(yīng)用實例

4.1 構(gòu)建概念設(shè)計評價指標(biāo)體系

影響產(chǎn)品概念設(shè)計方案評價的因素有很多,用戶需求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件、生產(chǎn)工藝、環(huán)境因素、安全性因素、成本、失效性等方面的每個因素都會對概念設(shè)計產(chǎn)生直接或間接的影響。筆者通過長期以來所積累的空調(diào)產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗,構(gòu)建對整個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計成功與否至關(guān)重要的六個通用指標(biāo)體系,包括能效與性能、機組成本、可靠性、外觀尺寸、可制造性、可維修性。當(dāng)然,對于不同項目的不同產(chǎn)品和市場需求,可以額外增加產(chǎn)品設(shè)計評價指標(biāo)。

4.2 建立評價準(zhǔn)則

(1) 評價指標(biāo)重要度打分。對于空調(diào)新產(chǎn)品開發(fā)而言,在概念選型階段,通常更希望能有定性方案比較,可以快速做出決策的方向性判斷。因此,相比權(quán)重打分,重要度排序打分更為直接和快速,也更為適合?？照{(diào)產(chǎn)品設(shè)計概念選型階段的評審?fù)ǔＱ垖＜襾韰⑴c,通過專家經(jīng)驗法,對各個指標(biāo)進(jìn)行重要度排序打分,具體見表1。在實際打分過程中,由于通用指標(biāo)均有一定重要性,因此在排序上沒有低于5分的分值。對于認(rèn)為同等重要的指標(biāo),打分可以相同。

(2) 評價方案設(shè)立和打分。由于新產(chǎn)品開發(fā)的概念選型階段并沒有很明確的參考基準(zhǔn)值,因此需要對這一階段的每個評價準(zhǔn)則均設(shè)立分值等級。對于每個指標(biāo)的每個分值等級,均通過具體要求明確定義,以減少打分時的主觀性。具體內(nèi)容見表2。

表1 空調(diào)產(chǎn)品概念選型階段通用指標(biāo)重要度排序打分

表2 空調(diào)產(chǎn)品概念選型階段通用指標(biāo)分值等級

4.3 概念選型方案選擇

在空調(diào)產(chǎn)品的概念選型階段,基于蒸發(fā)器、壓縮機、油分離器、儲液器等大部件的不同位置,提出四個概念選型方案。方案一為蒸發(fā)器居中,儲液器和壓縮機對稱分布。方案二為四通閥和油分離器在中心,壓縮機和蒸發(fā)器分別設(shè)置在兩側(cè)。方案三為以蒸發(fā)器為中心,一側(cè)設(shè)置壓縮機等大部件,另一側(cè)為液管區(qū)域。方案四與方案一位置類似,但蒸發(fā)器接管與壓縮機的出口相反?；诟黜椫笜?biāo)的分值等級,統(tǒng)計各方案的綜合得分,見表3。

表3顯示,方案一得分323,方案二得分237,方案三得分251,方案四得分337。由于方案一和方案四分?jǐn)?shù)較高,且分值也相對較為接近，因此下一步根據(jù)單個準(zhǔn)則的最優(yōu)和最差數(shù)量進(jìn)行評判。根據(jù)統(tǒng)計,方案一與方案四均有1個最優(yōu)準(zhǔn)則得分、0個最差準(zhǔn)則得分,且方案四總分高于方案一。由此得出方案四為優(yōu)選設(shè)計方案,可以在概念選型階段通過方案四的審查,并進(jìn)行下一步詳細(xì)設(shè)計和修改,以增強方案四各方面的可行性,提高空調(diào)產(chǎn)品的質(zhì)量,有效降低成本。

5 實際應(yīng)用效果

通過上述決策矩陣應(yīng)用實例,總結(jié)優(yōu)缺點。

5.1 優(yōu)點

(1) 對設(shè)計方案的定量細(xì)節(jié)要求較少,矩陣應(yīng)用也比較簡單,可以很快分辨方案的優(yōu)劣性,能夠清晰精煉方案的細(xì)節(jié)。

表3 空調(diào)產(chǎn)品概念選型方案綜合得分

(2) 可以識別出對方案選擇有重大影響的評價指標(biāo),力爭使這些準(zhǔn)則都能得到較好的滿足,從而可以明確設(shè)計階段的關(guān)鍵問題,避免挑選出只滿足部分準(zhǔn)則的不合理方案。

5.2 缺點

(1) 由于依舊依靠參與者的打分,因此雖然操作簡單,但是有時仍然帶有較大的主觀性。由此可見,決策成功與否依舊與參與者自身的經(jīng)驗有很大關(guān)聯(lián)。

(2) 決策矩陣只是一個概念選型的工具,只能在宏觀方向上給出最適合于整個產(chǎn)品的現(xiàn)有最優(yōu)方案。對于后續(xù)細(xì)化實施可能存在的風(fēng)險,依舊無法實現(xiàn)細(xì)致的判別。

6 結(jié)束語

對于空調(diào)產(chǎn)品概念選型階段而言,決策矩陣的應(yīng)用理清了結(jié)構(gòu)設(shè)計布局需求,避免了可能存在的因前期方向性錯誤而導(dǎo)致的后續(xù)設(shè)計周期延長,提高了設(shè)計效率,取得了較好的宏觀效果。