曹光輝 羅紹彬

（中國電子科技集團公司第二十九研究所 四川省成都市 610036）

1 引言

制造成熟度[1]是指產品或設備制造（生產）能力滿足預期生產目標的程度。它是由美國國防部三軍聯(lián)合制造技術委員會基于技術成熟度提出，并與2009年正式發(fā)布實施。我國GJB 8345-2015 標準將制造成熟度分為十級。

隨著電子技術的發(fā)展和更新和市場的需求，設備的數(shù)量和種類有大幅度的增加，客戶要求研制和制造周期大大縮短，并且客戶在一定時期內允許設備同時存在多種技術狀態(tài)存在。這些需求造成了制造風險急劇增加。為了保證設備的質量、成本、制造周期。必須建立制造風險量化指標體系，并基于層次分析法和模糊綜合評價法[2]，先運用層次分析法，計算出各指標的權重向量，再運用多層次模糊綜合評價模型對制造風險進行評估，提高制造成熟度。

2 制造風險因素

為了有效地量化設備研制生產過程中的制造風險因素，需要建立制造成熟度評估的指標體系，再根據(jù)制造成熟度的評價模型，提出從各維度來評估制造風險。制造過程中，風險來自9 個領域，這些領域通常稱為影響制造成熟度的風險因素，它們是：技術和工業(yè)基礎、設計、成本、工藝能力和控制、制造人員、設施、生產管理。上述關聯(lián)因素還可分解為若干子因素，用于詳細描述生產成熟度和生產制造風險。

3 制造成熟度評估指標體系

制造風險評估具有較強的模糊性，首先制造風險概念本身具有模糊性，尚無統(tǒng)一定義，對其影響因素和表現(xiàn)形式的研究也未形成統(tǒng)一的體系。另外影響因素也具有模糊性，由于風險的復雜性，存在許多不穩(wěn)定、不確定因素，而且這些因素之間具有相關性。對制造風險的影響具有非線性和動態(tài)的特點。為了有效的度量生產過程的制造風險，減少隨意性，提高制造風險評估的準確性，從人、機、料、法、環(huán)、測等維度。構建包括結構性指標和分析指標的評估指標體系。如表1所示。

4 制造風險綜合評估

為了減少判斷的隨意性，提高評估結果的準確性，本文運用模糊評價與層次分析法相結合的評估方法，首先在指標體系中采用層次分析法，按照指標的遞階結構，計算出各種指標的權重向量，然后運用多層次模糊綜合評價模型對制造風險進行評估。

4.1 指標體系設立

根據(jù)制造風險的性質，將表1 中結構性指標設為：A={A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9}，各分析指標設為Ai={ai1,ai2…,aij},i=1,2,…9,j 表示結構性指標Ai 中包含分析指標的數(shù)量。

表1：制造成熟度評估指標體系

4.2 確定評語集

根據(jù)實際情況以及制造風險分析的需要，將每個指標按其表現(xiàn)程度劃分評語集為“風險高”，“風險較高”，“風險一般”，“風險較低”，“風險低”5 個等級，設評語集V={v1,v2,v3,v4,v5}。

4.3 模糊綜合評價

4.3.1 建立模糊判斷矩陣

利用德爾菲（Delphi 法），參照評語集依次對對各層級指標進行評價，得到aij(i=1,2,…9)隸屬于第t(t=1,2,…5)個vt的程度rijt=mijt/m,m 為參加模糊評價的專家總數(shù)，mijt為參評的專家中認為指標aij屬于評價等級vt的人數(shù)，由此可以得到模糊評價矩陣Rt:

4.3.2 第一階綜合評判

第一階模糊綜合評判是按結構性指標中的所有分析指標進行評價，根據(jù)模糊評價矩陣Rt:，結合各個分析指標的權重面對每一個分析指標進行綜合評價，得到第一級模糊綜合評判集為（采用加權平均型算子）。

4.3.3 第二階綜合評判

第二階模糊綜合評判是在個結構性指標之間進行評判，將每個結構性指標Ai當作一個因素，用Bi作為Ai的單因素評價，則模糊綜合評判矩陣為：

R=[B1B2B3B4B5B6B7B8B9]=(bit)9x5

因此，可以得到二階模糊綜合評判級為：

B=A。R=(b1b2b3b4b5)

采用加權平均型因子，則

4.3.4 評判指標的處理

進過模糊評價，得到一個模糊向量B=(b1b2b3b4b5)，bt(t=1,2…,5)表示制造風險對第t 個評語vt的隸屬度,最后,可以賦予不同等級評語vt的?t，以隸屬度bt為權重，得到風險評估的綜合估分值：

5 某設備制造成熟度綜合評估

某設備經過一段時間的中試，即將進入首批試制階段，應用以上方法進行制造成熟度評估，以表1 所列出的制造風險評估指標為被評估因素論域A，邀請10 名在該類產品制造領域有制造經驗的專家對該設備投產前的制造風險進行評估。其主要步驟為：

5.1 利用層次分析法確定指標權重

根據(jù)專家對表1 里所列的結構性指標和分析指標進行權重評分并歸一化處理，結果如下：

A={0.07,0.13,0.1,0.1,0.15,0.06,0.07,0.14,0.18}

A1={0.2,0.2,0.3,0.3}

A2={0.1,0.2,0.3,0.3,0.1}

A3={0.3,0.4,0.3}

A4={0.6,0.4}

A5={0.6,0.4}

A6={0.4,0.4,0.2}

A7={0.3,0.3,0.4}

A8={0.6,0.2,0.2}

A9={0.4,0.2,0.4}

5.2 建立模糊綜合評估評判矩陣

專家根據(jù)問卷基于評語集，分別對表1 中各分析指標進行風險權重評分，并經過歸一化后得出二級評判矩陣，再與權重相乘后合并得出一級模糊評判矩陣，權重評分表和一級模糊評判矩陣如表2所示：

表2

由表2 得出一階模糊判斷矩陣：

5.2 制造風險量化評估

B=A。R=(0，0.0455，0.1102，0.379，0.4341)

經過歸一化處理后：B'=A。R=(0，0.0470，0.1137，0.39129，0.4481)。將評語集量化為：V={10，8，6，4，2}，則總制造風險為：?=B'×V=3.52。由此結果可以得出，該設備首批生產時風險值介于“風險較低”和“風險低”之間。產品的制造方案已完成設計，主要工序完成了工藝調整細則的開發(fā)，產品關鍵技術的可生產性已經評估且通過驗證。由于產品設計分為多個狀態(tài)開發(fā)，后續(xù)產品功能會進行擴充，仍有重大設計更改的可能性。對標制造成熟度（MRL）等級劃分，目前已經達到制造成熟度7 級。

6 結論

從評估結果可以看出，該產品目前制造成熟度達到7 級，制造風險不大，但從專家評語集表2 看出計成熟度 (A13)、產品可生產性(A14)、過程質量控制(A81)、供應商質量管理 (A82)的風險因素較高，有待于優(yōu)化產品的設計；加強分系統(tǒng)的過程質量控制，尤其外協(xié)分系統(tǒng)、配套產品的質量管理。降低產品的制造風險。進一步提高產品制造成熟度。

制造成熟度量化評價是有效識別和管理制造風險的重要手段，也是生產組織決策的依據(jù)之一，但由于制造風險因素多，關系復雜。大量的原始數(shù)據(jù)僅靠專家打分的方式獲得，難免會存在隨意性和主觀性，獲得更多維度、科學、準確的原始數(shù)據(jù)，需要更深入的研究。