（机械设计及理论专业论文）沥青混合料搅拌设备性能评价研究.pdf

摘要 沥青混合料搅拌设备是沥青路面机械化施工的关键设备，其性能直接决定着沥青混 合料的生产质量和效率。开展沥青混合料搅拌设备性能评价研究，对从量化理性的角度 正确认识搅拌设备技术性能水平具有重要意义。本文针对我国广泛使用的间歇强制式 沥青混合料搅拌设备，对其进行了性能评价研究。 论文在分析搅拌设备性能特点以及不同评价方法特点的基础上，提出采用层次分 析法进行沥青混合料搅拌设备性能评价，并针对该方法存在的评价专家主观随机性和评 价不一致性的问题，给出了合理的应对措施，保证了评价结果的科学性和准确性。 根据相关的国家标准、行业标准以及沥青混合料搅拌设备的性能特点，在结合专家 调查意见的基础上，构建了两层次递阶结构的沥青混合料搅拌设备的性能评价指标体 系；在此基础上，运用特征向量法与专家调查法，确定了指标体系中各一级指标和二级 指标的权重。 论文最后在建立的搅拌设备性能评价指标体系和确定评价指标权重的基础上，采用 指标满足度指数，对国内外不同企业生产的4 0 0 0 型沥青混合料搅拌设备进行了性能评 价。通过对应用实例评价结果的分析，证明了该评价模型及方法具有一定的实用性和可 行性。 关键词：沥青混合料搅拌设备，性能评价，多指标综合评价，层次分析法 a b s t r a c t a s p h a l tm i x i n gp l a n t i s k e ye q u i p m e n tt o t h em e c h a n i z e dc o n s t r u c t i o no fa s p h a l t p a v e m e n ta n di t sp e r f o r m a n c ed i r e c t l yd e t e r m i n e st h em i x i n gq u a l i t ya n de f f i c i e n c yo fa s p h a l t m i x t u r e c a r r y i n go u tr e s e a r c ho np e r f o r m a n c ee v a l u a t i o no fa s p h a l tm i x i n gp l a n tp l a y sa n i m p o r t a n t r o l e i nc o r r e c t l y u n d e r s t a n d i n gt h el e v e lo ft e c h n i c a lp e r f o r m a n c ef r o mt h e q u a n t i t a t i v ea n dr a t i o n a lp e r s p e c t i v e d i r e c t e da g a i n s tb a t c hf o r c e da s p h a l tm i x i n gp l a n t w h i c hi sw i d e l yu s e di nc h i n a ，t h ep e r f o r m a n c ee v a l u a t i o nw a ss t u d i e d b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ep e r f o r m a n c ea n dc h a r a c t e r i s t i c so fm i x i n ge q u i p m e n t ，a s w e l la so nt h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n te v a l u a t i o nm e t h o d s ，t h ep a p e rp u tf o r w a r dt h e m e t h o do fa h p ( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ) t oc a r r yo u tt h ep e r f o r m a n c ee v a l u a t i o no f a s p h a l tm i x i n gp l a n t a st ot h ep r o b l e mo fe x p e r t ss u b j e c t i v ee v a l u a t i o no fr a n d o ma n d i n c o n s i s t e n c yo ft h ee v a l u a t i o ne x i s t e di nt h i sm e t h o d ，i ta l s oa d o p t e dr e a s o n a b l em e a s u r e st o e n s u r et h a tt h es c i e n t i f i c i t ya n da c c u r a c yo ft h ee v a l u a t i o nr e s u l t s i na c c o r d a n c ew i t hr e l e v a n tn a t i o n a ls t a n d a r d s ，i n d u s t r ys t a n d a r d sa n da s p h a l tm i x i n g p l a n tp e r f o r m a n c ec h a r a c t e r i s t i c s ，c o m b i n e dw i t ht h ei n v e s t i g a t i o no ft h ee x p e r t s ，t h ea s p h a l t m i x i n gp l a n tp e r f o r m a n c ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mw i t ht w o l e v e lh i e r a r c h i c a ls t r u c t u r ew a s c o n s t r u c t e d o nt h i sb a s i s ，u s i n ge i g e n v e c t o rm e t h o da n de x p e r t si n v e s t i g a t i o n ，t h ew e i g h to f e v e r yi n d e xi nt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e mw a sd e t e r m i n e d f i n a l l y , b a s e do nt h ee v a l u a t i o ni n d e xs y s t e ma n dt h ew e i g h to fi n d e x ，p e r f o r m a n c e e v a l u a t i o no f4 0 0 0a s p h a l tm i x i n gp l a n tm a d eb yd i f f e r e n te n t e r p r i s e sb o t ha th o m ea n d a b r o a dw a sc a r r i e do u ta c c o r d i n gt oi n d i c a t o r so fs a t i s f a c t i o ni n d e x t h r o u g ht h ea n a l y s i so f t h ee v a l u a t i o nr e s u l t s ，t h ee v a l u a t i o nm o d e la n dm e t h o dh a sac e r t a i nd e g r e eo fp r a c t i c a l i t y a n df e a s i b i l i t y k e yw o r d s ：a s p h a l tm i x i n gp l a n t ；p e r f o r m a n c ee v a l u a t i o n ；m u l t i - i n d e x e ss y n t h e t i ce v a l u a t i o n ； a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s l i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：锄c ) 夕年f 月叼日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：0 疡 驴了年r 月矽日 导师签名： 叭弓蛄x 昂 x c l l 引p 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 沥青混合料搅拌设备概述 1 1 1 搅拌设备概述 沥青混合料搅拌设备是生产拌制各种沥青混合料的机械装置，其主要功能是将不同 规格粒径的骨料和填料( 矿粉) 按规定的比例掺和在一起，用沥青作结合料，在规定的 温度下搅拌成均匀的符合施工技术规范的混合料。沥青混合料搅拌设备作为沥青路面机 械化施工的关键设备之一，其性能和水平直接决定着沥青混合料的生产质量和效率，影 响着所铺筑路面的施工质量和速度。 根据我国相关的行业标准和工艺流程，可将沥青混合料搅拌设备分为间歇强制式沥 青混合料搅拌设备和连续滚筒式沥青混合料搅拌设剖1 ，2 1 。 间歇强制式沥青混合料搅拌设备的结构组成见图1 1 ，工艺流程见图1 2 。其特点 是初级配的冷骨料在干燥滚筒内连续烘干加热，然后经筛分计量( 质量) 在强制式搅拌 机中与按质量计量的石粉和热态沥青搅拌成沥青混合料。 o l 1 冷骨料储仓及给科器；2 带式输送机；3 除尘装置；4 冷骨料烘干筒；5 搅拌器；6 热骨科提升机： 7 热骨科筛分及储仓；8 石粉供给及计量装置；9 沥青供给系统；1 0 热骨科计量装置；1 1 成品料仓 图1 1 间歇强制式搅拌设备结构组成 由于结构的特点，间歇强制式搅拌设备能保证矿料的级配，矿料与沥青的比例可达 到相当精确的程度，另外也易于根据需要随时变更矿料级配和油石比，所以拌制出的沥 青混合料质量好，可满足各种施工要求。其缺点是工艺流程长、设备庞杂、建设投资大、 耗能高、搬迁困难、对除尘设备要求高( 有时所配除尘设备的投资高达整套设备费用的 3 0 5 0 ) 。 1 第一章绪诠 石粉 ( 填充料) 砂子 碎( 砾) 石 ( 骨料) 沥青 ( 结合料) 储存，输送jlj l r计量 间 成 除尘除尘 口歇 日口 = | 配料h 冷料输送h 烘干加热叫热料提升h 筛分贮存h 计量卜 强 料 制 贮 搅 存 拌 溶化，脱水加热，保温计量 图1 2 间歇强制式搅拌设备工艺流程 连续滚筒式沥青混合料搅拌设备的结构组成见图1 3 ，工艺流程见图1 4 。其特点 是冷骨料的烘干加热和混合料的搅拌都是在同一个滚筒中连续进行的，即动态计量级配 的冷骨料和石粉连续从滚筒前部进入进行烘干加热，然后在滚筒的后部与动态计量连续 喷洒的热态沥青混合，采取自落搅拌方式连续搅拌出沥青混合料。 1 冷骨料储存和配科装置；2 一冷骨科带式输送机；3 干燥搅拌筒；4 石粉供给系统； 5 沥青供给系统；6 除尘装置；7 成品料输送机；8 成品料储仓；9 控制系统 图1 3 连续滚筒式搅拌设备结构组成 石粉 ( 填充料) 砂子 碎( 砾) 石 ( 骨料) 沥青 ( 结合料) 图1 4 连续滚筒式搅拌设备工艺流程 与间歇强制式搅拌设备相比，连续滚筒式搅拌设备工艺流程大为简化，设备也随之 2 长安人学硕十学位论文 简化，不仅搬迁方便，而且制造成本、使用费用和动力消耗可分别降低1 5 一2 0 、 5 一1 2 和2 5 3 0 ；另外，由于湿冷集料在干燥滚筒内烘干、加热后即被沥青裹敷， 使细小粒料和粉尘难以逸出，因而易于达到环保标准的要求。 经我国的使用经验和实践证明，采用间歇强制式沥青混合料搅拌设备更符合我国国 情【3 4 1 。这是因为我国目前使用的材料品种杂、变异性大，再加上沥青混合料搅拌设备 大都是露天作业，材料的含水量受天气影响很大，而强制间歇式沥青混合料搅拌设备因 其结构的完善、级配正确、计量精度高、成品料质量好、易于控制，所以我国9 8 以上 的沥青混合料搅拌设备都是间歇强制式，并将其列在高等级公路施工的相关标准中。因 此，本文所开展的沥青混合料搅拌设备技术性能评价，也是以间歇强制式搅拌设备为评 价对象的。 沥青混合料搅拌设备在国外有着悠久的历史，早在本世纪初就已问世。经过长期的 发展，特别是随着电子技术的日益完善以及计算机技术和信息处理技术的突飞猛进，搅 拌设备在发达国家已经达到很高的技术水平。我国的沥青搅拌设备是在引进和吸收国外 先进技术的基础上迅速发展起来的，虽然起步晚，但发展很快，目前国产沥青混合料搅 拌设备的主要作业性能指标和国外接近，加之我国产品性价比高，生产厂家众多，使我 国搅拌设备成为我国工程机械中与国外产品相比较而极具有竞争潜力的一类产品。现在 国内外搅拌设备技术性能先进，功能齐全，各总成的协调工作均由计算机控制来完成， 可根据混凝土产量和配比要求实现自动化生产。近年来，随着施工工程的规模越来越大， 为提高生产效率，加快工程进度，以获得更大的经济效益和社会效益，对施工机械的需 求也同趋大型化。此外，随着社会环保意识的增强以及人们对搅拌设备使用性能要求的 不断提高，也从客观上推动了沥青混凝土搅拌设备不断向环保化、节能化和智能化方向 发展【5 一o l 。 1 1 2 搅拌设备技术性能特点 在我国的工程机械分类中，沥青混合料搅拌设备被归为筑路机械。在产品技术性能 要求上，筑路机械与土方机械有着原则性区别。土方机械的首要性能指标是生产率，而 筑路机械的首要性能指标却是作业质量1 1 l ，1 2 】。对于沥青混合料搅拌设备，就是要求它能 够生产出符合公路施工要求的均匀的沥青混合料。 搅拌设备作为高污染设备，其排放物不但有大量的含尘颗粒，同时含有大量的碳化 物、氮化物、硫化物、磷化物等危害环境的有害气体，因此对搅拌设备的排放、噪声等 3 第一章绪迨 环保性能也有着明确而严格的要求。此外，由于路面施工过程要求连续进行，搅拌设备 还必须有较高的工作可靠性。 沥青搅拌设备作为生产沥青混合料的必需大型设备，由包括供料、烘干、筛分、称 量、搅拌等多个系统组成，各系统之间相互关联、相互制约。由于搅拌设备的系统总成 较多，因此影响设备技术性能的因素也较多。目前，我国已经制定了相关的标准，包括 中华人民共和国交通行业标准：强制间歇式沥青混合料搅拌设备( j t t2 7 0 - 2 0 0 2 ) ，以 及中华人民共和国国家标准：沥青混凝土搅拌设备( g b t1 7 8 0 8 - 1 9 9 9 ) ，对搅拌设备的 整机技术性能指标、各总成技术要求等都做出了具体的规定【1 3 “l 。表卜1 为j t t 2 7 0 2 0 0 2 要求的整机技术性能指标。 表1 - 1 搅拌设备整机技术性能指标 序 指标 单位允许偏差 号 1 生产能力t h标准工况下生产率等于额定生产率 2 沥青计量准确度 0 2 5 标准砝码 3计量 粉料计量准确度 o 5 0 ( 静态) 4 骨料计量准确度 0 5 0 5 沥青计量准确度 2 0 物料计量 6 粉料计量准确度2 5 ( 动态) 7 骨料计量准确度 2 5 8 热骨料出料温度计计量准确度3 0 9 成品料出料温度计计量准确度 3 0 1 0 热骨料出料温度稳定性 9 0 1 1 成品料出料温度稳定性6 0 1 2 沥青温度计计量准确度3 0 1 3 沥青温度稳定性6 0 1 4 烟气温度计计量准确度3 0 1 5 沥青含量偏差( 1 9 6 标准差)0 3 1 6 沥青针入度损失率1 5 1 7 燃油消耗率( 标油) k g t 7 1 8 操作工位噪声d b ( a )7 0 1 9 环境噪声d b ( a )8 5 2 0 烟尘排放浓度( 布袋除尘) m g n m 3 1 0 0 4 长安大学硕十学位论文 2 1 烟气黑度( 林格曼黑度)级 1 2 2 首次故障工作时间 h1 0 0 2 3 可靠性平均无故障上作时间 h1 0 0 2 4 可靠度 8 5 表卜1 中的指标虽然涉及了搅拌设备的作业性能、经济性能、环保性能、可靠性能 等多个指标，但其中与作业质量有关的指标( 序号2 序号1 6 ) 是最多的，因为要保证 搅拌设备能够生产出符合施工要求的沥青混合料，就必须做到“称量准确，搅拌均匀， 这些指标也充分反映了搅拌设备以作业质量为先的技术性能特点。 1 2 课题的提出及研究意义 1 2 1 课题的提出 沥青混合料搅拌设备作为沥青路面机械化施工的关键设备，已经被我国公路建设部 门所广泛采用。目前国内企业主要都是引进、消化和吸收国外的先进搅拌设备技术，如 徐工科技引进的是英国a c p 公司技术、西安筑路引进的是英国p a r k e r 公司和德国 b e n n i n g h o v e n 公司技术、南方路机则吸收了意大利和韩国的技术。对于这些引进开发的 搅拌设备以及已有的搅拌设备，其产品技术性能以及质量水平如何，都需要进行正确的 判断，而判断所依据的手段和方法，就是产品的性能评价。一个优秀的产品设计离不开 好的设计方法，也离不开对产品性能的正确评价。客观、真实、科学地评价搅拌设备产 品的技术与质量水平，不仅是正确认识和评价国产搅拌设备产品的技术性能水平，帮助 企业提升产品性能和质量、增强产品竞争力的迫切需要，也是加强产品使用、管理和维 修水平的重要手段。 虽然自有工程机械产品以来就有了各种评价工作，但我国对产品性能的评价一直 没有一个统一的科学评价体系和标准。各部门、各种评价基本上是自定原则，评价结 果往往受主观因素影响，不具有可比性。而且工程机械产品性能的评价是一个比较复 杂的系统工程，具有评价指标多、结构层次复杂、不确定性指标作用显著等特点，在 传统的评价中，由于各种评价指标交互影响，当优越性指标各不相同时，一般根据少 数几个主要指标做出抉择，其它指标仅供参考，这样往往造成评价决策缺乏科学性及 判断结果的失真【1 5 ，1 6 】。因此，性能评价不能片面强调个别指标，而应该体现指标体系 的综合作用。现在广泛采用的评价都是将反映被评价产品性能的多项指标信息加以汇 集，从而得到一个综合指标，以能够从整体上反映被评价产品的性能情况，这就是多 5 第一章绪迨 指标综合评价方法。 近年来，对于工程机械产品性能评价的研究较多，并取得了一定的成果。目前研 究所针对的工程机械产品主要有：推土机【1 7 棚】，装载机【2 0 1 ，挖掘圳2 1 , 2 2 】，工程起重机 【2 3 】，振动压路机【2 4 1 ，沥青转运车【2 5 1 ，混凝土泵车【2 6 】等；评价的内容则包括有：技术经 济性能【2 4 ，2 7 1 ，技术状况【2 8 1 ，作业i i , 工t 4 - 台月匕w 2 5 1 ，产品综合性能【1 6 1 9 , 2 1 塌, 2 6 , 2 8 - 3 0 】等。而对于沥 青混合料搅拌设备的性能评价却缺乏研究。虽然现有研究成果对搅拌设备性能评价具 有一定的指导和借鉴，但搅拌设备与其他工程机械产品区别较大，其首要的性能指标 是作业质量而不是生产率，不同于其他的土方机械，而且设备组成包括多个独立工作 又相互关联的系统总成，比一般自行式工程机械要复杂的多。因此，搅拌设备性能评 价指标的组成及其重要程度，有着自身的特点与要求。为此，本文提出沥青混合料搅 拌设备性能评价的研究，以便能够从量化理性的角度正确认识和评价我国搅拌设备的 准确技术性能水平。 1 2 2 研究意义 沥青混合料搅拌设备作为沥青路面机械化施工的关键设备和大型设备，其性能和水 平直接影响着公路施工的质量和速度。我国从1 9 8 7 年起修筑高速公路，到2 0 0 7 年底我 国高速公路里程达5 3 6 万公里，居世界第2 位。按照交通部已确定的公路、水运交通发 展2 0 2 0 年以前的具体目标和本世纪中叶的战略目标，到2 0 2 0 年，基本形成由国道主线 和国家重点公路组成的骨架公路网，建成东、中部地区高速公路网和西部地区8 条省际 间公路通道，4 5 个公路主枢纽和9 6 个国家公路枢纽，全国公路总里程达到2 5 0 万k m 以上，高速公路达到7 万k m 以上。公路建设的大发展给搅拌设备生产企业带来了机遇， 也带来了挑战。挑战来自两方面；一是，国内工程机械企业纷纷进入筑路机械行业，包 括徐工、柳工、山推、三一、中联重科、常林股份、厦工等大企业，以及不少民营企业； 二是国外企业的进入，除代理销售外，还设立办事处，在中国建立合资或独资企业。据 行业统计，目前我国生产沥青混合料搅拌设备的企业有6 0 余家，有镇江华晨华通、西 安筑路、徐工、南方路机、德基、加隆、辽筑、吉林公路、中联重科、三一、泰安岳首、 阜新大明，以及以无锡雪桃、锡通、华通为首的无锡民营企业群，以南阳陆德、中建七 局为首的南阳企业群，另外在中国已拥有2 1 0 台保有量的法亚集团( 玛连尼) 在邯郸建 厂，拥有近8 0 台保有量的安迈集团在上海建厂，日本田中铁工在上海松江建厂，等等。 据统计，国外生产沥青混合料搅拌设备的企业总共不过4 0 余家。 6 长安大学硕上学位论文 国内外企业的同台竞争，使我国国内市场竞争日益激烈，企业和用户也越来越关 心不同厂家搅拌设备技术性能的优劣，这就需要对不同厂家产品进行性能评价。基于 评价结果，就能够清楚地从整体上了解不同企业相同型号的沥青混合料搅拌设备的性 能优劣，这为决策者做出合理决策提供了前提，为企业改进产品提供了参考，为用户 选择合适的搅拌设备提供了依据。因此，对沥青混合料搅拌设备进行性能评价具有重 要的理论和现实意义。 1 3 主要研究内容及技术路线 1 3 1 研究内容 本文对沥青混合料搅拌设备性能评价研究提出以下研究内容： ( 1 ) 评价方法的选择 评价方法是机械产品性能评价的核心，它必须能正确、可行地实现评价。现有的评 价方法有多种类型，各种方法的基本原理不同，其具有的优点和缺点也不一样。本文针 对搅拌设备性能评价的多因素、多层次和定性、定量相结合的特点，选择层次分析法为 搅拌设备性能的评价方法，并对该方法存在的一些不足，给出了合理的应对措施，以保 证评价结果的科学性和准确性。 ( 2 ) 评价指标体系的建立 性能评价指标体系的建立是实现产品性能评价的基础，它必须科学地、客观地、尽 可能全面地反映影响产品性能的各个因素，并有利于采用一定的计算方法进行评价。因 此，建立正确客观的评价指标体系是产品性能评价研究关键之一。本文以相关的国家标 准和行业标准为依据，并结合沥青混合料搅拌设备的技术性能特点，建立搅拌设备的性 能评价指标体系，指标体系由不同层次、不同方面的多个指标构成，并利用专家调查法 对该评价指标体系进行了完善。 ( 3 ) 评价指标权重的分配 在评价指标已经选定的基础上，确定各指标的权重就成了评价的关键问题。权重是 用以描述各项评价指标对总体效益影响程度的重要参数，体现各项指标在指标体系中的 地位和作用。本文采用特征向量法与专家调查相结合的方法，构建指标体系的判断矩阵； 根据计算结果，选取其中符合一致性要求数据进行汇总，确定了性能指标体系中各评价 指标的权重。 ( 4 ) 评价实例应用 7 第一章绪堂 选择沥青混合料搅拌设备性能评价模型，利用以上所建立的性能评价指标体系和已 确定的评价指标权重，以国外玛连尼公司、国内的西安筑路、华晨华通和辽宁筑路等企 业生产的4 0 0 0 型沥青混合料搅拌设备为应用实例，对搅拌设备进行了性能综合评价，以 验证该评价方法及模型的可行性和合理性。 1 3 2 技术路线 本文研究的技术路线如图1 5 所示。 资料收集 上 i 评价方法的选择 l j il 价指标体系的建立 i 上 i 评价指标权重的分配 l 占 i 搅拌设备技术性能评价 l ；搅拌设备标准、产品信息资料等 ； i 一j ：i 选择合适的搅拌设备性能评价方法 i 一 ”一。一。一一一一。一。一。一一一一一一。一一一。一。1 ；分析、选取搅拌设备性能评价信息l 一 r 一一一一。一一一一- - 。一一一一一。一。- 。一。- 1 确定指标体系中各指标的权重大小! - i ：i 选择评价模型，实例评价应用 i 一i 图1 5 技术路线 8 长安大学硕士学位论文 第二章评价方法的选择 2 1 工程机械产品性能评价概述 2 1 1 评价的概念与特点 按照系统工程学的观点，工程机械是一个复杂系统，它包含有多个分系统，每个分 系统由一些影响系统性能的评价因素( 评价指标) 组成，各分系统之间相互联系、相互 制约，构成一个多层次的大系统。为了对产品性能做出全面的评价，现在一般采用多指 标综合评价，即把反映被评价事物的多个指标的信息综合起来，得到一个综合指标，由 此来反映被评价事物的整体情况，并进行横向和纵向的比较【3 。这样既有全面性，又有 综合性。 因此，工程机械产品性能评价是把评价决策理论应用到工程领域中来，利用多指标 综合评价方法，解决工程机械产品领域中的产品性能评价问题。 工程机械产品性能评价是比较复杂的系统工程，具有以下特点： ( 1 ) 时间性。在不同的时代，市场和用户对产品的性能要求不同；在产品生命周期 的不同阶段，产品性能评价的内容和重点也不同。 ( 2 ) 相对性。不同的人员对产品性能的评价要求不同；不同的地域和文化背景对产 品性能的评价要求也不同。 ( 3 ) 模糊性。产品性能评价所涉及的指标众多，有些可以量化，有些则不可量化， 只能定性的进行描述，具有模糊性。 ( 4 ) 综合性。产品性能评价所涉及的各指标之间存在相互影响、相互作用的关系， 评价不能片面强调个别指标，而应该全面考虑影响综合性能的各个指标和进行多方面综 合，以获得较为准确的评估结果。 2 1 2 评价方法 多指标综合评价方法是把多个描述被评价事物不同方面且量纲不同的统计指标，转 化成相对评价值，并综合这些评价值以得出对被评价事物一个整体评价的方法系统。近 年来，围绕着多指标综合评价，其他领域的相关知识不断渗入，使得多指标综合评价方 法不断丰富，有关这方面的研究也不断深入。目前在工程机械产品评价上常用的有：层 次分析法，模糊综合评价法，灰色关联分析法等【3 2 3 5 1 。 ( 一) 层次分析法 q 第二章评价宠鲨塑垄竖 层次分析法，简称a h p 法( a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ) ，它是由美国著名运筹学专家 t ls a a t y 于7 0 年代中期提出来的一种定性、定量相结合的、系统化、层次化的分析方 法。这种方法将决策者的经验给予量化，特别适用于目标结构复杂且缺乏数据的情况。 它是一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法。 层次分析法的基本原理：它是把一个复杂问题中的各个指标，通过划分相互之间的 关系使其分解为若干个有序层次。每一层次中的元素具有大致相等的地位，并且每一层 与上一层次和下一层次有着一定的联系，层次之间按隶属关系建立起一个有序的递阶层 次模型。层次结构模型一般包括目标层、准则层和方案层等几个基本层次。在递阶层次 模型中，按照对一定客观事实的判断，对每层的重要性以定量的形式加以反映，即通过 两两比较判断的方式确定每个层次中元素的相对重要性，并用定量的方法表示，进而建 立判断矩阵。然后利用数学方法计算每个层次的判断矩阵中各指标的相对重要性权数。 最后通过在递阶层次结构内各层次相对重要性权数的组合，得到全部指标相对于目标的 重要程度权数。 1 层次分析法的优点 ( 1 ) 在有限目标的决策中，大量需要决策的问题既有定性因素，又有定量因素。因 此，要求决策过程把定性分析与定量分析有机的结合起来，避免二者脱节。层次分析法 正是一种把定性分析与定量分析有机结合起来的较好的科学决策方法。它通过两两比较 标度值的方法，把人们依靠主观经验来判断的定性问题定量化，既有效地吸收了定性分 析的结果，又发挥了定量分析的优势；既包含了主观的逻辑判断和分析，又依靠客观的 精确计算和推演，从而使决策过程具有很强的条理性和科学性，能处理许多传统的最优 化技术无法着手的实际问题，应用范围比较广泛。 ( 2 ) 层次分析法分析解决问题，是把问题看成一个系统，在研究系统各个组成部分 相互关系及系统所处环境的基础上进行决策。相当多的系统在结构上具有递进层次的形 式。对于复杂的决策问题，最有效的思维方式就是系统方式。层次分析法恰恰是反映了 这类系统的决策特点。它把待决策的问题分解成若干层次，最上层是决策系统的总目标， 根据对系统总目标影响因素的支配关系的分析，建立准则层和子准则层，然后通过两两 比较判断，计算出每个方案相对于决策系统的总目标的排序权值，整个过程体现出分解、 判断、综合的系统思维方式，也充分体现了辩证的系统思维原则。 2 层次分析法的缺点 ( 1 ) 虽然层次分析法较好地考虑和集成了综合评价过程中的各种定性与定量信息， 1 0 长安大学硕上学位论文 但是在应用中仍摆脱不了评价过程中的随机性和评价专家主观上的不确定性及认识上 的模糊性。例如，即使是同一评价专家，在不同的时间和环境对同一评价对象也往往会 得出不一致的主观判断。这必然使评价过程带有很大程度的主观臆断性，从而使结果的 可信度下降。 ( 2 ) 判断矩阵易出现严重的不一致现象。当同一层次的元素很多时，除了使上述问 题更加突出外，还容易使决策者做出矛盾和混乱的判断，出现诸如“甲比乙重要，乙比 丙重要，丙比甲重要 的违反常识的判断，使判断矩阵出现严重的不一致现象。 ( 二) 模糊综合评价法 模糊数学是描述具有模糊性事物的一种数学工具。模糊综合评价法，简称f c e 法 ( f u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ) ，就是以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理， 将一些边界不清，不易定量的因素定量化，进行综合评价的一种方法。它是模糊数学在 自然科学领域和社会科学领域中应用的一个重要方面。 模糊综合评判法的基本原理：它首先确定被评判对象的因素( 指标) 集瞻( “1 ， u 2 ，u n ) 和评价集肚( v 1 ，v 2 ，v m ) 。其中，u i 为各单项指标，v i 为对u i 的评价 等级层次，一般可分为五个等级：优、良、中等、差、较差。再分别确定各个因素的权， 重及它们的隶属度向量，获得模糊评判矩阵。最后把模糊评判矩阵与因素的权重集进行暑 模糊运算并进行归一化，得到模糊评价综合结果。 1 模糊综合评判法的优点 ( 1 ) 隶属函数和模糊统计方法为定性指标定量化提供了有效的方法，实现了定性和 定量方法的有效集合。 ( 2 ) 模糊综合评价结果以向量的形式出现，克服了传统数学方法结果单一性的缺陷， 结果包含的信息量丰富。 ( 3 ) 模糊综合评价法的适用性较强，它既可用于主观因素的综合评判，又可以用于 客观因素的综合评判。在客观事物中，一些问题往往不是绝对的肯定或绝对的否定，涉 及到模糊因素，使用模糊综合评价可以发挥模糊方法的优势，很好地解决判断的模糊性 和不确定性问题。 2 模糊综合评判法的缺点 ( 1 ) 不能解决评价指标间相关造成的评价信息重复问题。 ( 2 ) 各因素权重的确定带有一定的主观性。 ( 3 ) 在某些情况下，隶属函数的确定有一定困难。尤其是多目标评价模型，要对每 第二章评俭夏鲨盟垄登 一目标、每个因确定隶属度函数，过于繁琐，实用性不强。 ( 三) 灰色关联分析法 灰色系统及其理论是由华中理工大学邓聚龙教授首先提出，目前在许多方面都获得 了广泛应用。灰色关联分析法，简称g i l a 法( g r e yr e l a t i o n a la n a l y s i s ) ，便是灰色系统理 论应用的主要方面之一。它是针对缺少数据且不明确的情况下，利用既有数据所潜在的 信息来白化处理，并进行预测或决策的方法。 灰色关联分析法的基本原理：灰色关联分析认为若干个统计数列所构成的各条曲线 几何形状越接近，即各条曲线越平行，则它们的变化趋势越接近，其关联度就越大。因 此，可利用各方案与最优方案之间关联度的大小对评价对象进行比较、排序。该方法首 先是求各个方案与由最佳指标组成的理想方案的关联系数矩阵，由关联系数矩阵得到关 联度，再按关联度的大小进行排序、分析，得出结论。 1 灰色关联分析法的优点 ( 1 ) 灰色关联分析法计算简单，通俗易懂，数据不必进行归_ 化处理，可用原始数 据进行直接计算。 ( 2 ) 关联分析法无需大量样本，也不需要经典的分布规律，只要有代表性的少量样 本即可。 2 灰色关联分析法的缺点 ( 1 ) 由于与关联度有关的因素很多，如参考序列、比较序列、规范化方式、分辨系 数等，只要这些取值不同就会导致关联度不唯一。 ( 2 ) 现在常用的灰色关联度量化模型所求出的关联度总为正值，这不能全面反映事 物之间的关系。因为事物之间既可以存在正相关关系，也可以存在负相关关系。而且存 在负相关关系的时间序列曲线的形状大相径庭，若仍采用常用的关联度模型，容易得出 错误的结论。 ( 3 ) 目前建立各种灰色关联度量化模型的理论基础很狭隘，单纯从比较曲线形状的 角度来确定因素之间的关联程度是不合适的。自然界中的事物是普遍联系、相互作用的， 相互联系的因素之间的发展趋势并不总是呈平行方向，它们可以交叉，甚至可以以相反 的方向发展。完全线性相关的序列不仅仅是平行序列，只要是它们的相关程度是相等的。 总的来说，目前的“规范性”准则不是十分全面、准确。 ( 4 ) 该方法不能解决评价指标间相关造成的评价信息重复问题，因而指标的选择对 评判结果影响很大。 1 2 长安大学硕上学位论文 综上所述，对于不同的评价方法，都有其各自的优缺点，并且考虑问题的侧重点也 是不一样的。目前在工程机械产品评价研究中，这些方法都有所应用，如应用层次分析 法对工程机械技术状况进行的综合评价研究1 2 8 1 ，对沥青混凝土转运车作业性能进行的评 价研究1 2 5 l ；应用模糊综合评判法对工程机械质量水平进行的模糊评判研究【3 6 l ，对铲土运 输机械的总体性能进行的模糊综合评判研究【3 7 】：应用灰色关联分析法对工程机械技术状 况属性进行的评价研究【3 8 】，对液压静力压桩机工作可靠性进行的评价研究【3 9 1 。这些多指 标综合评价方法的应用，对正确认识和评价工程机械的性能质量和技术水平起到了巨大 作用。但是目前这些评价方法和理论都还不是十分完善，仍有不少的问题正在不断研究 和完善之中，或者还有待于进一步的解决。因此在进行多指标综合评价时，应具体问题 具体分析，根据被评价产品本身的特点，在遵循客观性、可操作性和有效性原则的基础 上选择合适的评价方法。 2 2 搅拌设备性能评价方法的选择 2 2 1 评价方法的选择 对于沥青混合料搅拌设备来说，它是一个由供料、烘干、筛分、称量、搅拌等多个。 总成组成的庞大而复杂的系统，对其进行性能评价，需要综合考虑设备的作业性能、可 靠与维修性能、经济性能、适应性能以及人机关系性能和售后服务性能等各方面因素的 影响，不但因素数量众多，而且各单因素反映整机性能的不同方面，具有不同的性质， 从而构成了一个多层次的大系统。此外，搅拌设备性能所涉及的因素中，诸如生产能力、 计量精度、单位产量能耗、工作噪声、粉尘排放等都是可以进行量化的，而有些因素则 不可量化，诸如服务质量、安装转场方便性、多种材料适应性、结构先进性、选材合理 性等只能定性的进行描述。因此，在进行沥青混合料搅拌设备性能评价的过程中，不仅 要对影响产品性能的众多因素进行合理的层次划分，按照不同层次进行评价，而且也需 要考虑因素的多样性、不确定性等特征。层次分析法在处理类似这种多因素、多层次的 复杂系统上，能够把定性分析与定量分析相结合，把数学处理与人的经验和主观判断相 结合，有着其它评价方法所无法比拟的优点，使决策过程具有很强的条理性和科学性。 因此，基于搅拌设备性能评价具有的多因素、多层次、定性和定量指标相结合的特点， 本文采用层次分析法进行产品性能评价。 为保证评价结果的科学性和准确性，针对层次分析法存在的评价专家主观随机性和 评价不一致性的问题，本文采取如下应对措施： 1 3 第二章评价查鲨的选择 ( 1 ) 评价专家选择8 人。各位专家对沥青混合料搅拌设备性能具有丰富的理论和实 践经验，分别来自高等院校2 人，筑机检测中心2 人，搅拌设备生产企业2 人，以及施 工单位2 人。 ( 2 ) 对判断矩阵进行一致性检验，计算其一致性检验指标。只有在断矩阵具有满意 的一致性时，才接受矩阵计算结果，否则由被调查专家对其给出的评价矩阵进行修正， 直到具有满意的一致性。 2 2 2 评价流程 对于本文评价的沥青混合料搅拌设备，是在层次分析法的基础上，按照建立评价指 标体系、确定评价指标权重、选择评价模型、评价实例应用的步骤开展产品性能评价。 其中，建立评价指标体系采用了专家调查法；确定评价指标权重采用了特征向量法与专 家调查相结合的方法；产品评价模型选择了满足度指数法；评价实例选择了国外玛连尼 公司，国内的西安筑路、华晨华通和辽阳筑路等四家企业生产的4 0 0 0 型沥青混合料搅 拌设备。具体的评价流程可如图2 1 所示。 建立搅拌设备性能评价指标体系 确定评价指标权重 选择搅拌设备性能评价模型 搅拌设备实例评价 专家调查法 特征向量法+ 专家调查法 满足度指数法 四家企业的4 0 0 0 型设备 图2 1 搅拌设备性能评价流程 1 4 长安大学硕j 二学位论文 第三章评价指标体系的建立 3 1 评价指标体系的建立流程 产品性能评价指标体系的建立是实现产品性能评价的基础，指标的选择及指标层次 结构的划分对评价结果都有很大的影响。为使建立的评价指标体系更加合理化、程序化， 本文按照图3 1 所示流程确立沥青混合料搅拌设备的性能评价指标体系。 图3 1 搅拌设备性能评价指标体系建立流程图 1 5 第三章评价坦标体系的建立 3 2 评价指标体系的建立原则与方法 3 2 1 建立的依据 评价指标是评价目标各项细化评价的综合，是产品综合性能的具体表现。工程机械 产品性能评价指标体系的建立，应从国家有关标准与规定以及工程机械的性能特点出 发。对于本次评估的沥青混合料搅拌设备，评价指标体系建立的主要依据有： ( 1 ) 搅拌设备的相关国家和行业标准：中华人民共和国交通行业标准，强制间歇式 沥青混合料搅拌设备( j t t2 7 0 - 2 0 0 2 ) ；中华人民共和国国家标准，沥青混凝土搅拌设 备( g b t1 7 8 0 8 - 1 9 9 9 ) 。 ( 2 ) 我国搅拌设备技术现状，9 8 0 0 以上的都是间歇强制式沥青混合料搅拌设备。 ( 3 ) 搅拌设备的性能特点，要求计量准确、搅拌均匀等。区别于其他工程机械，搅 拌设备的首要性能指标是作业质量，路面施工过程又要求连续进行，因此对机械性能中 的作业质量性能和可靠性能有明确而严格的要求。 ( 4 ) 实际施工中得到的与搅拌设备性能有关的实践经验。 3 2 2 建立的原则 要建立正确客观的指标体系，需要对大量的资料和调查结果进行分析研究，而且并 非是评价指标越多越好，但是也不是越少越好。评价指标过多，存在重复性，会受干扰； 评价指标过少，可能所选的指标缺乏足够的代表性，会产生片面性。因此，在建立评价 指标体系，应该遵循科学性、系统性、一致性、独立性、可操作性以及可比性原则。具 体为： ( 1 ) 科学性原则：以科学理论为指导，以客观系统内部要素以及其本质联系为依据， 定性与定量分析相结合，正确反映系统整体和内部相互关系的数量特征。 ( 2 ) 系统性原则：指标体系应能全面反映被评价产品的本质特征和整体性能，要抓 住主要因素，构建的指标体系应层次分明、简洁清晰，保证评价的全面性和可信度。 ( 3 ) 一致性原则：评价指标体系应与评价目标一致，从而充分体现评价活动的意图。 所选的指标既能反映直接效果，又要反映间接效果，不能把与评价对象、评价内容无关 的指标选择进来。 ( 4 ) 独立性原则：产品性能评价指标项目众多，应尽可能避免相同或含义相近的变 量重复出现，同层次上的指标不应具有包含关系，保证指标能从不同方面反映被评价产 品的实际情况。 1 6 长安大学顾十学位论文 ( 5 ) 可操作性原则：产品性能评价指标应有明确的含义，指标能够被测定或度量， 并且内容简洁、适合实际和方法可行。 ( 6 ) 可比性原则：评价指标和评价标准的制定要客观实际，便于比较。评价指标体 系可比性越强，评价结果的可信度就越大。 3 2 3 建立的方法 评价指标体系的建立通常采用特尔菲方法，经过初步拟定、专家咨询、信息反馈、 指标筛选和综合归纳等环节，最后确定评价指标体系。在对评价指标进行筛选时，不仅 要针对具体的评价对象、评价内容进行分析，还必须采用一些筛选方法对指标中体现的 信息进行分析，剔除不需要的指标，简化指标体系。常采用的评价指标筛选方法主要有 专家调研法，最小均方差法，极大极小离差法等【删。 ( 1 ) 专家调研法 这是一种向专家发函、征求意见的调研方法。评价者可根据评价目标及评价对象的 特征，在所设计的调查表中列出一系列的评价指标，分别征询专家对所设计的评价指标 的意见，然后进行统计处理，并反映咨询结果，经几轮咨询后，如果专家意见趋于集中， 则由最后一