電磁流量計產品水平綜合評價方法研究
電磁流量計產品水平綜合評價方法研究
摘要:針對目前產品水平評價中存在的片面性和主觀性問題，采用的評價原則，深入探討了電磁流量計產品水平綜合評價指標體系，在尊重用戶意見的基礎上，提出了專家的主觀權值和理論計算客觀權值相結合綜合度量值．研究了不同類別指標的熵權和模糊計算模型，以及多指標加權綜合評價方法．該方法有助于解決當前產品水平評價中的共性問題，也為用戶選擇產品提供了理論參考．
關鍵詞:電磁流量計;產品水平;模糊理論;綜合評價
0引言
產品水平鑒定和評價中，常被要求冠以“”、“”、“國內”、“進”等結論，而這些結論往往是根據某一、二項性能或其他技術參數超過或達到同類產品的指標而得出的，常帶有片面性和主觀性．實質上，產品水平是與多項指標相關的，如產品的性能、可靠性、經濟性、操作性，標準化程度等．為此，德國工程師學會(VDI)曾提出了“必須充分考慮使用價值，采用多項指標加權綜合評價的方法”，而權重值的確定應以用戶的滿意度為基礎．這一原則被學術界和工程界廣泛贊同，并做了大量研究．文［1－2］采用因子分析法分別對建筑業和學科科研水平進行綜合評價，該方法的特點是能將具有錯綜復雜關系的變量綜合為少數幾個核心因子，但變量必須有區間尺度，且沉降數值至少為變量總量的3倍．文［3－5］采用層次分析法分別對汽車系統、項目評標及網絡產品進行綜合評價，該方法的缺點是定性成分太多，數據統計量大，且權重難以確定．文［6］采用灰色關聯度分析法［7］對番茄品種進行綜合評價，該方法實質上是幾種曲線間的比較分析，即認為幾何形狀越相似，則發展態勢就越接近，其關聯程度也就越大．這種幾何形狀的判斷雖然直觀，但不能量化．如果有若干條曲線形狀相似，很難用直接的方法來判斷各條曲線的關聯程度．文［8］對人工神經網絡評價法進行了研究，文［9］采用人工神經網絡評價法對人體體質進行了綜合評價，該方法的特點是需要大樣本數，網絡的層數和隱含神經元數影響整個網絡的學習能力和學習效率，且在學習訓練過程中，容易陷入局部，必然影響評價結果的準確性．文［10］采用主成分分析法進行綜合評價，但只進行了定量分析，沒有考慮定性指標．本文以電磁流量計為例，探討了產品水平綜合評價方法．在充分社會調查的基礎上，確定了評價指標體系，包含定量指標和定性指標．應用熵權理論和模糊理論，建立了電磁流量計產品水平評價模型，經實例驗證達到了預期效果．
1產品水平綜合評價指標體系
為使產品水平評價更全面、合理，參考GB/T18660－2002“封閉管道中導電液體流量的測量電磁流量計的性能評定方法”及其他可修復產品水平綜合評價指標體系［11－12］，建立了電磁流量計產品水平綜合評價指標體系，即Y=(Y1，Y2，…，Ym)電磁流量計產品水平綜合評價指標體系如表1所示．其中，功能性指標取電磁流量計的流量．可參照生產廠家提供的產品選型樣本，流量單位為m3/h．可靠性指標選取電磁流量計的MTBF．可根據生產廠家提供的市場調查信息，或對故障數據進行統計分析，利用概率圖法獲得MTBF的點估計值．
2熵權的計算
設產品有m個評價指標，n個待評狀態，則有原始評價指標矩陣Y=(yij)m×n=y11…y1n…ym1…yéêêëùúúûmn若每種待評狀態出現的概率為pj(j=1，2，3，…，n)，則產品的信息熵定義為［13］H=－kΣn j=1pj ln pj(1)對于某個指標yi(i=1，2，3，…，m)的信息熵為Hi=－kΣnj=1pij ln pij(2)式中k=1ln n，n為待評狀態數，p ij為第i項指標下第j種狀態指標值的比重，且有pij=yijΣmi=1yij(3)第i項指標的熵權定義為wiH=1－HiΣmi=1(1－Hi)(4)由此，得到基于熵權法的評價指標權向量為WH=(w1H，w2H，…，wmH)(5)如果某個指標的熵越小，表明其指標值的變異程度越大，提供的信息量越大，在綜合評價中所起的作用越大，其權重也應該越大．所以在具體分析過程中，可以根據各個指標的變異程度，利用熵來計算各指標的客觀權重．
3模糊評價方法
模糊綜合評價的基本步驟如圖1所示［14］．
3.1標準化評價指標矩陣C若原始評價指標矩陣Y=(yij)m×n中出現的指標量綱不同，可采用TOPSIS法［15］，對各指標進行標準化處理．具體計算公式如下:cij=y ijΣnj=1y2槡ij(6)由式(6)可得出各指標的標準化矩陣，即C=(cij)m×n(7)
3.2評判等級V和單因素評價集R
根據社會調查，將產品水平分為5個評判等級，分別為很低，低，一般，高，很高，即V=(很低，低，一般，高，很高)在充分考慮產品使用價值和尊重用戶意見的基礎上，將電磁流量計的定量、定性評價指標均分為5個等級，如表2所示．根據各評價指標的分等界限值，構造三角隸屬函數示意圖如圖2所示．利用以下三角形隸屬函數公式μi1=1 xi≤ai(bi－xi)/(bi－ai)xi∈(ai，bi)0 xi≥b{iμi2=0 xi≤ai(xi－ai)/(bi－ai)xi∈(ai，bi)(ci－xi)/(ci－bi)xi∈(bi，ci)0 xi≥cìíîïïïïiμi5=0 xi≤di(xi－di)/(ei－di)xi∈(di，ei)1 xi≥e{üýþïïïïïïïïïïïïïïi(8)式中，i=1，2，3，…，m．可得ri=［μi1，μi2，…，μi5］(9)式中i=1，2，3，…，m．根據式(9)，單因素評價集R為R=［r1，r2，…，rm］(10)
3.3確定評價指標綜合權重W
在利用多項指標進行綜合評價過程中，因為每項指標對產品水平的貢獻不同，需要有不同的權重分配，因此合理的分配權重是量化評估的關鍵．本文采用專家經驗和理論計算的主、客觀賦權相結合的方法確定各項指標的權重．根據標準化矩陣C，有下式:H'i=－kΣnj=1p'ij ln p'ij(11)式中:k=1ln n;n為待評狀態數;p'ij=cijΣmi=1cij;p'ij為標準矩陣C中第i項指標下第j種狀態指標值的比重，計算出ci的信息熵．ci的熵權為w'iH=1－H'iΣmi=1(1－H'i)(12)根據式(12)，得到基于熵權法的評價指標權向量為W'H=(w'1H，w'2H，…，w'mH)(13)結合專家意見及用戶反饋信息，評價指標體系中主觀權重向量定義為E=(e1，e2，…，em)(14)式中ei為專家或用戶評價權值，i=1，2，3，…，m．且e1，e2，…，e m已實現歸一化處理，即e1+e2+…+em=1根據w'i=w'iH eiΣmi=1w'iHei(15)式中w'iH為各指標標準化處理后熵權法確定的權值．計算得到綜合權重向量為W=(w'1，w'2，…，w'm)(16)根據對20位專家及用戶的問卷調查統計結果，由式(16)計算出電磁流量計的各項指標的綜合權重向量為W=(0.175，0.195，0.137，0.140，0.139，0.105，0.109)3.4選擇合成算子模糊綜合評價的基本模型為B=WR(17)根據評價模型與合成算子在模糊綜合評價中的特點，選用加權平均型M(·，)算子進行運算，再由計算結果，按照隸屬度原則，確定評價等級．
4應用實例
評價對象為四個制造商生產的同口徑電磁流量計(設為A型、B型、C型和D型，其中A、B為，C為國內中型企業生產，D為國內大型企業生產)．根據產品評價指標體系(表1)，得到的A、B、C、D四種電磁流量計的單因素評價集(計算過程略)分別為RA=0 0 0 0.525 0.4750.463 0.584 0.053 0 00 0 0.051 0.789 0.160 0 0 0.043 0.9570 0 0 0.84 0.160 0 0 0.895 0.105éêêêêêêêêëùúúúúúúúúû0 0 0 0.316 0.684éêêêêêêêêëùúúúúúúúúû0 0 0 0.737 0.263RC=0 0 0.537 0.459 0.0040.392 0.608 0 0 00 0 0.583 0.411 0.0060.604 0.385 0.11 0 00 0 0.486 0.514 00 0 0 0.12 0.88éêêêêêêêêëùúúúúúúúúû000.49 0.50.01RD=0 0 0.503 0.479 00.401 0.599 0 0 00 0 0 0.699 0.3010.578 0.422 0 0 00 0 0 0.733 0.2670 0 0 0.14 0.86éêêêêêêêêëùúúúúúúúúû0 0 0 0.731 0.269根據式(17)確立的評價模型，對A、B、C、D四種電磁流量計的評價進行綜合，運算結果如下:BA=W·RA=(0.09，0.114，0.017，0.491，0.352)BB=W·RB=(0.123，0.072，0，0.293，0.567)BC=W·RC=(0.161，0.172，0.31，0.281，0.135)BD=W·RD=(0.159，0.176，0.088，0.38，0.237)按照隸屬度原則，模糊綜合評價結果如表3所示．表3四種電磁流量計模糊綜合評價結果編號等級A高B很高C一般D高
5結論
通過上述分析得出下面結論:1)通過實例驗證了評價方法的有效性;2)評價結果表明，國外智能電磁流量計整體水平明顯高于國產的產品，而且不同企業生產的產品的水平也有明顯差異．
本文給出的方法可供用戶在選購產品時作為參考．同時也有助于制造商通過產品水平評價對比了解國內外行情，明確提高產品競爭力的途徑．
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