周 青 費(fèi) 洋

復(fù)合材料生產(chǎn)狀況評(píng)價(jià)體系的建立

周 青 費(fèi) 洋

結(jié)合碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和制造工藝，在工藝合理性的基礎(chǔ)上分析得出評(píng)價(jià)復(fù)合材料生產(chǎn)狀況的指標(biāo)，并利用層次分析法和無(wú)量綱標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)合的方法確定了指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算方法，在此基礎(chǔ)上定義了復(fù)合材料生產(chǎn)系數(shù)。企業(yè)可以據(jù)此評(píng)判出是否達(dá)到最優(yōu)生產(chǎn)能力，優(yōu)化生產(chǎn)，提升企業(yè)管理水平。

隨著復(fù)合材料在工程材料應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越受到青睞，無(wú)論是在常規(guī)的制品還是在復(fù)雜的制品中，先進(jìn)復(fù)合材料都得到廣泛應(yīng)用。但是由于復(fù)合材料制造的成本仍然很高，所以成本低的復(fù)合成型技術(shù)被重點(diǎn)開(kāi)發(fā)。我國(guó)目前對(duì)復(fù)合材料成本的研究主要集中在對(duì)復(fù)合材料制造成本估算模型的研究。該文把成本控制和價(jià)值工程的方法用于復(fù)合材料的制造過(guò)程，綜合考慮了復(fù)合材料的成本、質(zhì)量以及工藝時(shí)間，建立了一套復(fù)合材料的生產(chǎn)狀況的綜合評(píng)價(jià)方法，企業(yè)可以據(jù)此判斷復(fù)合材料的生產(chǎn)能力是否達(dá)到最佳狀態(tài)，改進(jìn)自身的生產(chǎn)能力，從而提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

以常州F公司的碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸的生產(chǎn)為例，來(lái)進(jìn)行復(fù)合材料生產(chǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立，進(jìn)而評(píng)價(jià)出復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程的合理性。

復(fù)合材料生產(chǎn)狀況評(píng)價(jià)體系建立

復(fù)合材料生產(chǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

復(fù)合材料制造總成本絕大部分發(fā)生在制造階段，所以對(duì)復(fù)合材料的生產(chǎn)性的評(píng)價(jià)關(guān)鍵是對(duì)制造階段的評(píng)價(jià)。在整個(gè)復(fù)合材料制造過(guò)程中涉及時(shí)間（T）、質(zhì)量（Q）、成本（C）的問(wèn)題，這三個(gè)要素就是評(píng)價(jià)生產(chǎn)性的主要因素，為一級(jí)指標(biāo)。

其中反映時(shí)間效率的指標(biāo)有4個(gè)，分別是設(shè)備調(diào)整率，等待時(shí)間率，人工作業(yè)效率，鋪層周期率；反映質(zhì)量因素的有4個(gè)，分別是制件合格率，員工素質(zhì)，自動(dòng)化設(shè)備使用率，質(zhì)量等級(jí)積分；反映成本因素的有4個(gè)，質(zhì)量成本率，目標(biāo)成本率，管理成本率，設(shè)備（包括模具）投入資本率，這12個(gè)指標(biāo)為二級(jí)指標(biāo)。

基于T、Q、C因素的復(fù)合材料生產(chǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表1所示。

表1 生產(chǎn)性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系

生產(chǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)的無(wú)量綱處理

雖然這些指標(biāo)可以算出具體值，但是各個(gè)指標(biāo)的類別不同，不能將他們直接比較，需要將他們轉(zhuǎn)化成同一指標(biāo)進(jìn)行衡量。這些指標(biāo)值有些在0到1之間，有些不是；有些是正指標(biāo)，其對(duì)目標(biāo)的貢獻(xiàn)值服從遞增函數(shù)（即指標(biāo)值越大越目標(biāo)值靠近理想的目標(biāo)值），有些是負(fù)指標(biāo)，對(duì)目標(biāo)的貢獻(xiàn)值服從遞減函數(shù)。但是這些指標(biāo)的變化都會(huì)使制造成本發(fā)生變化，所以我們可以利用制造成本的變化規(guī)律確定各個(gè)指標(biāo)值。

首先，根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算各指標(biāo)值，將大于1的指標(biāo)值轉(zhuǎn)化為0到1的合理值，二級(jí)指標(biāo)中只有質(zhì)量等級(jí)積分是大于1的值，只要將這個(gè)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化。引入質(zhì)量滿意度對(duì)質(zhì)量積分的指標(biāo)值進(jìn)行轉(zhuǎn)化，假設(shè)一等品的滿意程度為90%，而二等品的滿意度為80%，三等品的滿意度為70%。

正指標(biāo)通過(guò)正指標(biāo)無(wú)量綱方程計(jì)算獲得指標(biāo)值，正指標(biāo)無(wú)量綱方程如下:

負(fù)指標(biāo)通過(guò)負(fù)指標(biāo)無(wú)量綱方程計(jì)算獲得指標(biāo)值，正指標(biāo)無(wú)量綱方程如下:

利用層次分析法確定生產(chǎn)能力指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)復(fù)合材料的使用和制造需求進(jìn)行層次分析，確定各個(gè)指標(biāo)的總權(quán)重。對(duì)于一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，可以由公司的決策層意見(jiàn)給出合理的一級(jí)判斷指標(biāo)矩陣。對(duì)于二級(jí)指標(biāo)權(quán)重的判斷矩陣，由專業(yè)的技術(shù)人有根據(jù)碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸實(shí)際制造情況給出。

指標(biāo)權(quán)重的確定也按照層次分析法的一般步驟，建立每個(gè)指標(biāo)的判斷矩陣，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，綜合分析最后得到的總的權(quán)重如表2所示。

表2 復(fù)合材料生產(chǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)權(quán)重表

復(fù)合材料生產(chǎn)系數(shù)計(jì)算

通過(guò)二級(jí)指標(biāo)的無(wú)量綱處理，計(jì)算出12個(gè)指標(biāo)的無(wú)量綱值，得到了一個(gè)指標(biāo)向量U，通過(guò)層次分析法，根據(jù)指標(biāo)的重要程度卻定了12個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)總權(quán)重，其權(quán)重向量為。定義復(fù)合材料生產(chǎn)評(píng)價(jià)指數(shù)為WTQC，計(jì)算公式為:

該指數(shù)反應(yīng)的是精益生產(chǎn)下準(zhǔn)時(shí)化、低成本、高質(zhì)量的生產(chǎn)過(guò)程，WTQC的值越接近于1，說(shuō)明產(chǎn)能越好。一般要求在0.9以上。同時(shí)，可以根據(jù)生產(chǎn)系數(shù)的大小，選擇合理的生產(chǎn)優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)成本進(jìn)行優(yōu)化控制的目的。

復(fù)合材料傳動(dòng)軸生產(chǎn)狀況評(píng)價(jià)

根據(jù)F公司內(nèi)部的統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到表3。

表3 CFRP傳動(dòng)軸生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表3計(jì)算各個(gè)二級(jí)指標(biāo)值，其中質(zhì)量等級(jí)積分依照式1進(jìn)行轉(zhuǎn)化，評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算值如表4所示。

表4 CFRP傳動(dòng)軸生產(chǎn)性指標(biāo)值表

把數(shù)據(jù)表4中的數(shù)據(jù)按照式2、3進(jìn)行無(wú)量綱處理，得到的各個(gè)指標(biāo)的無(wú)量綱值:

由表4可以得到各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重:

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析，該CFRP傳動(dòng)軸的生產(chǎn)性指數(shù)值為0.862＜0.9，而未達(dá)到精益生產(chǎn)的要求，所以該生產(chǎn)還有一定改進(jìn)的空間。通過(guò)數(shù)據(jù)可以看出，設(shè)備調(diào)率和等待時(shí)間率的比例相對(duì)過(guò)高，可以將改進(jìn)重點(diǎn)放在這方面。同時(shí)，生產(chǎn)的實(shí)際成本超過(guò)了目標(biāo)成本，而進(jìn)行成本估算的數(shù)據(jù)表面，生產(chǎn)中有一定的材料浪費(fèi)，所以也可以在這方面進(jìn)行控制優(yōu)化。

周 青 費(fèi) 洋

武漢理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001