數學建模對電動自行車規范設計的重要意義

梁 正（江蘇省自行車電動車協會，江蘇 無錫 214000）

數學建模對電動自行車規范設計的重要意義

梁 正
（江蘇省自行車電動車協會，江蘇 無錫 214000）

我國電動自行車是以自行車技術標準為基礎設計而來的，并一直延續至今，沒有形成電動自行車獨立的產品技術標準規范體系，使電動自行車從設計到產品都存在一定的局限性，以至于人們對電動自行車的概念屬性以及一些重要技術參數都存在意見不一的情況。因此，如何科學定義和科學設計電動自行車已是我國電動自行車發展前進路上須要解決的重要課題；而數學建模對電動自行車設計的科學規范具有十分重要的作用和意義。

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數學建模；電動自行車；規范設計

1.電動自行車設計數學建模的必要性

飛機設計是要建模的，汽車設計要是如此，而電動自行車作為一個擁有億萬消費者、年產值數百億元、關系到千萬人人身安全的重要產品，設計建模也是非常必要的。

舉例而言，在修訂電動自行車國標時，有些數據一直存在不確定性，如：電動自行車的自重問題，GB17761-1999規定為40kg，有人提議應為48kg，也有人提議應為60kg。GB17761-1999是沿革了早期電動自行車單純以自行車標準為依據確定的重量，與現實情況確實存在較大距離；而現在的提議是根據顧客騎行的電動自行車的實際狀況確定的重量。二者雖各自都有自己的理由，但都不是建立在具體的數學定量論證基礎上的；論據有“認為”“感覺”“應該”這類拍腦袋之嫌，也有經驗主義的傾向，缺乏說服力。如果數學建模基礎上來認識和設計電動自行車，這樣的問題就可以迎刃而解了。

電動自行車與自行車不一樣，它所涉及的方方面面遠遠超出了自行車涵蓋的范圍，各種相關參量也大相徑庭，而電動自行車現在只有一個終端產品的通用技術條件標準，零部件多借用自行車零部件標準，沒有以電動自行車為對象的完整專業的標準體系，遠遠不能滿足電動自行車發展的需要，拖累了電動自行車產業的正常發展。做好電動自行車數學建模工作，相應的整車設計和零部件的設計選擇都有了可靠數據的支持，并可以在數學建模的基礎上建制完整的電動自行車整車及各種零部件的專業技術標準，促進電動自行車標準化建設，為電動自行車產品設計提供真正意義上的質量規范。

現在社會上時常出現一種對電動自行車負面報道的趨勢，即電動自行車引發的交通事故越來越多，甚至引發了一些城市把電動自行車等同于交通肇事源頭而提出對電動自行車的禁行令。這其中，經常有把汽車撞電動自行車的責任安在了電動自行車的頭上，將強勢交通工具的責任推卸到弱勢代步工具的頭上的情況，混淆了視聽，對電動自行車在城市交通中的位置存在偏頗擺不正的地方。這種對電動自行車的非議，固然是有失公允的；但如果建立起科學的數學模型來，以數據說話，得到合理的結論，電動自行車在城市交通系統中的關系也就容易理順了。

2.電動自行車設計數學建模的現實性

我國電動自行車行業經歷二十多年的成長發展，已經形成為一個蔚為壯觀的產業，對廣大百姓的生活有著重大影響；各電動自行車企業也已經進入到由自我探索、閉門試制、相互模仿、外觀求變，發展到現在必須關注內在質量和個性化市場細分的新階段。整個電動自行車行業都面臨向上突破的局面，電動自行車產品也有向更精、更好、更美、有特色等升級換代的需求；國標也在為適應和促進電動自行車行業發展的要求而有了修訂的必要。然而，升級換代也好，修訂國標也好，都缺少不了經過科學論證的技術數據的支持。它不能是猜測出來的，不能是估計出來的，也不能是憑以往一成不變的經驗得來的；若要數據靠譜，就要精確的數據驗算和論證。數學建模給我們提供了科學解決以上問題的有效途徑。

其次，電動自行車已經積累了二十多年的量產經驗，有數千個品種的產品可以作為數學建模的樣本，有眾多上規模電動自行車廠家的技術支持，電動自行車數學建模的基礎條件已經成熟。電動自行車提升質量、實現從設計源頭到生產制造的標準化、規范化、系統化也已到了不容忽略的階段。中國電動自行車是走低端制造的路，還是走科技創新、標準規范之路？關系到中國電動自行車產業未來的興與衰。因此，數學建模工作是電動自行車啟動科技興業的一把金鑰匙。

電動自行車雖然已經走進了千家萬戶，我國的電動自行車實用技術在國際上也處于領先位置。但長久以來，給人的印象是電動自行車技術含量不高。電動自行車雖然走出了國門，但貼牌卻幾乎成了我國大多數電動自行車出口的常態。其中雖然原因眾多，不過這與電動自行車行業忽略科學嚴謹的基礎論證，缺乏具有國際影響力的專業技術標準不無一定關系。數學建模可以為科學論證產品質量建立重要理論實驗基礎。

這些年來，業內企業為了搶占市場，盲目擴產，忙得不可開交，生意也確實很紅火；但在產品外觀上翻新多，對產品內在質量技術不如對市場銷售熱心。導致電動自行車業在大好光景的表象之下，暗藏危機。這一切的關鍵是要求產品必須盡快提升技術含量和質量水平。如果在設計中引入數學建模方法，以之為設計規范，將設計過程的技術量值一項項地按數學模型要求，精確計算結果，并在檢驗中驗證符合性，這樣不僅產品設計質量和可靠性得到有力保證，在理論上也既科學又有說服力。

另一方面，從提升我國電動自行車的國際競爭力來看，如果建立了先進可靠的數學模型標準，并以之為依據指導電動自行車的設計、生產，電動自行車有了科學可靠的質量保障，即使某個廠家的品牌競爭影響不高，但電動自行車數學模型規范標準也可以成為一種不言而喻的優質名片。

3.數學建模的優越性

第一，數學建模的優越性在于它的科學性。它不是憑感覺說話，也不是憑經驗說話，它憑的是客觀數據反映的事實說話。以事實為依據，以科學為準繩，具有充分的說服力。比如：我國標準規定時速20km/h，重量40kg，電機功率240W以內，為什么是這樣的？為什么歐美、日本的技術要求與我們有所不同呢？誰更合理？為什么不能與國際接軌？爭論是無謂的。我們必須進行數學建模，將各種因子經過科學篩選，搞清變量函數關系，認真計算，優化分析，獲得準確、合理、可靠、科學的數據，就可以提出有說服力的證據主張和建議，成為定義電動自行車屬性參數有力的基礎。

第二，數學建模的優越性在于它的全面性。它采取廣泛性、開放性、包容性的態度盡量多地吸納各種相關因子，按照科學原則，準確定量，精確計算，并盡可能排除人為因素的影響，為電動自行車設計開發提供了更全面開闊的視角平臺。

第三，數學建模的優越性在于它的客觀公正性。它得到的結果不是結論，而是數據。數據不會說話，也不會表態，但很能說明問題。數學建模是以數學公式、數字顯示、公理運算作為載體，操作結果真實，具有可逆驗證性，從而顯示出客觀公正性，具有不言而喻的公信力。

4.數學建模對電動自行車設計的作用

第一，電動自行車數學建模可以深入促進電動自行車行業樹立科學發展觀。數學建模通過各種因子物理量的精確測定，給電動自行車的材料、結構、內在質量、功能設計、安全系數等提供了全面的界定參照數值，避免了在設計電動自行車時，像小作坊師傅式的“鞍管薄了加厚一點，車輛重了減輕一點，速度快了加根限速線”的設計隨意性習慣；使我們設計電動自行車時，明白電動自行車應該達到什么要求，才是最佳、最合理的設計；在設計中更加尊重科學，注重規范，嚴肅嚴謹，設計制造出優質可靠的電動自行車。

第二，電動自行車數學建模可以為修訂電動自行車標準提供科學的技術指標。當前，在修訂電動自行車國標的過程中，對電動自行車從屬性到技術參數的確定和理解，相關方的意見存在著一定的差距而有爭論，各自表達的理由也難以說服對方。建立數學模型，可以使大家在更具公信力的科學數據面前，客觀公正地認識電動自行車的屬性，制訂標準，確定技術參數指標。

第三，數學建模為電動自行車制造生產、質量檢驗提供科學指導。數學建模是以科學理論為基礎，以實際應用為目的的模型，它對電動自行車企業產品設計開發無疑具有指導和幫助作用，它可以成為制訂電動自行車技術標準的依據，也為電動自行車生產檢驗提供了具體的變量參數量值，對電動自行車產品質量故障嚴重性分級分類、質量檢驗測量、質量控制都有重要的實用價值。

總而言之，電動自行車問世至今，電動自行車行跡遍及全國各地，擁有消費者數以億計。但要使我國的電動自行車保持興盛的發展勢頭，在國際上具有強烈的競爭力，讓廣大的消費者騎得舒心、用得順心，買得放心，具有更好質量可靠性，科學設計電動自行車是必須堅持的原則，而數學建模正好提供了一個科學有效的手段，對電動自行車規范設計及未來發展都具有十分重要的意義。

編輯：傅金睿