基于成組技術(shù)的多品種小批量武器裝備備件抽樣檢驗(yàn)方法

張士軍， 劉志國(guó)

(軍械工程學(xué)院基礎(chǔ)部， 河北 石家莊 050003)

基于成組技術(shù)的多品種小批量武器裝備備件抽樣檢驗(yàn)方法

張士軍， 劉志國(guó)

(軍械工程學(xué)院基礎(chǔ)部， 河北 石家莊 050003)

針對(duì)多品種、小批量武器裝備備件的檢驗(yàn)、驗(yàn)收問(wèn)題，提出了相似備件成組檢驗(yàn)方法。該方法利用相似原理和成組技術(shù)，通過(guò)識(shí)別相似質(zhì)量特征的備件總體檢驗(yàn)、判定備件質(zhì)量一致性，并將不同品種或規(guī)格的武器裝備備件進(jìn)行成組檢驗(yàn)，最后通過(guò)某軍工企業(yè)的實(shí)例對(duì)其可行性、可信性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明：應(yīng)用相似備件成組檢驗(yàn)方法，通過(guò)合并組批可大幅減少平均抽樣率和檢驗(yàn)工作量，有效提高了武器裝備備件檢驗(yàn)、驗(yàn)收的效率。

多品種小批量； 成組技術(shù)； 抽樣檢驗(yàn)

隨著我軍武器裝備的快速發(fā)展和戰(zhàn)備訓(xùn)練任務(wù)的加強(qiáng)，武器裝備備件的品種顯著增加，年采購(gòu)的總體規(guī)模顯著擴(kuò)大，但同型號(hào)、同品種批量采購(gòu)的數(shù)量并不多，武器裝備備件采購(gòu)訂購(gòu)過(guò)程中小批量、多品種備件的檢驗(yàn)、驗(yàn)收問(wèn)題日趨突出。由于武器裝備備件規(guī)格復(fù)雜、專用性強(qiáng)，不同武器裝備備件涉及的生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備、工藝、人員也各不相同，使得各類(lèi)武器裝備備件的質(zhì)量水平存在很大的波動(dòng)性。若按照傳統(tǒng)的分品種、分規(guī)格的質(zhì)量控制和驗(yàn)收方式，依據(jù)常用的抽樣檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[1-3]來(lái)設(shè)計(jì)抽樣檢驗(yàn)方案，由于采購(gòu)批量過(guò)小，常常檢索不到合適的抽樣方案，或檢索到的方案所需的樣本量較大，有時(shí)甚至需要全檢，使得備件檢驗(yàn)、驗(yàn)收的工作量和費(fèi)用大幅增加。如何利用現(xiàn)代質(zhì)量保證技術(shù)和統(tǒng)計(jì)理論，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)武器裝備備件抽樣檢驗(yàn)方案，在保證備件質(zhì)量的前提下盡量降低檢驗(yàn)的工作量和成本，已成為迫切需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

成組技術(shù)(Group Technology，GT)[4-5]通過(guò)利用事物之間的客觀相似性，按照確定的準(zhǔn)則將相似產(chǎn)品聚類(lèi)，減少產(chǎn)品的品種數(shù)量，從而達(dá)到提高檢驗(yàn)效率、降低檢驗(yàn)成本的目的。該方法已在國(guó)內(nèi)外多品種、小批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，如美國(guó)軍工企業(yè)在20世紀(jì)90年代所采用的3項(xiàng)新技術(shù)之一就是成組技術(shù)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于其軍工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)[6-10]；但將其應(yīng)用于產(chǎn)品檢驗(yàn)、驗(yàn)收的研究成果尚不多見(jiàn)。

筆者針對(duì)小批量、多品種備件檢驗(yàn)、驗(yàn)收的特點(diǎn)，應(yīng)用成組技術(shù)研究了相似備件成組檢驗(yàn)方法。該方法根據(jù)相似性原理識(shí)別出質(zhì)量特征相似的備件，在檢驗(yàn)判定相似備件總體質(zhì)量一致性的基礎(chǔ)上，將不同品種或規(guī)格的備件聯(lián)合組批進(jìn)行成組檢驗(yàn)，進(jìn)而將備件品種由“多”化“少”、將小批量合并為相對(duì)較大的批量，有效地提高了武器裝備備件檢驗(yàn)、驗(yàn)收的效率。

1 成組技術(shù)的基本原理

成組技術(shù)是按照一定的準(zhǔn)則將有關(guān)事物分類(lèi)成組?！敖M”一般為具有某些共同屬性的事物的集合。應(yīng)用成組技術(shù)進(jìn)行備件分類(lèi)時(shí)，常采用“備件族”來(lái)描述具有某些共同屬性的備件集合。通常采用編碼分類(lèi)法進(jìn)行備件分類(lèi)，其主要步驟如下。

1) 備件編碼。備件編碼是指采用字符(數(shù)字、字母或符號(hào))對(duì)備件各有關(guān)特征和屬性進(jìn)行描述和標(biāo)志。通過(guò)備件編碼可使備件有關(guān)信息代碼化，為設(shè)計(jì)分類(lèi)算法奠定基礎(chǔ)。

一般通過(guò)設(shè)計(jì)備件分類(lèi)編碼系統(tǒng)進(jìn)行備件編碼。備件編碼分為橫向環(huán)節(jié)(又稱粗分環(huán)節(jié))和縱向環(huán)節(jié)(又稱細(xì)分環(huán)節(jié))，每一橫向環(huán)節(jié)都包括若干縱向環(huán)節(jié)。在編碼系統(tǒng)中，橫向環(huán)節(jié)為“碼位”，縱向環(huán)節(jié)為“特征項(xiàng)”或“特征信息”。通過(guò)編碼就可采用規(guī)定的字符來(lái)代表每個(gè)縱向環(huán)節(jié)上所描述的備件特征和屬性。

2) 制訂相似性標(biāo)準(zhǔn)。合理制定備件族相似性標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)施編碼分類(lèi)的關(guān)鍵。相似性標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致備件分類(lèi)過(guò)細(xì)，難以成組；相似性標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致分類(lèi)過(guò)粗，使同一組內(nèi)的備件種類(lèi)太多，組內(nèi)各備件之間差異性太大。

目前，相似性標(biāo)準(zhǔn)制定方法主要有特征碼位法、碼域法及特征位碼域法，其中：特征碼位法只要求備件在若干特征碼位上的某個(gè)特征屬性相似；碼域法可適當(dāng)放寬每一碼位相似的范圍，從而使編碼不同、但具有一定特征相似性的備件仍可屬于同一備件族；特征位碼域法對(duì)各碼位都規(guī)定了相應(yīng)的碼域，僅對(duì)非特征碼位放寬到全碼域。因此，特征位碼域法綜合了特征碼位法和碼域法的特點(diǎn)，既抓住了備件分類(lèi)的主要特征，又適當(dāng)放寬了其相似性要求，可得到滿意的分類(lèi)結(jié)果。

3) 形成備件族。應(yīng)用特征碼域法制定若干相似性矩陣，將備件編碼與各相似性矩陣逐個(gè)進(jìn)行比較，若備件編碼與某一備件族特征矩陣相匹配，則該備件就屬于此備件族，進(jìn)而將不同種類(lèi)的備件合并為數(shù)量較少的備件族。

2 成組檢驗(yàn)步驟

2.1 相似備件總體識(shí)別

結(jié)合“人、機(jī)、料、法、環(huán)測(cè)”質(zhì)量影響因素，應(yīng)用編碼分類(lèi)法及備件編碼系統(tǒng)進(jìn)行備件編碼，根據(jù)制定的相似性矩陣初步識(shí)別質(zhì)量特征相似的備件總體。

利用特征位碼域法制定相似性矩陣，需要確定特征碼位及其碼域：1)應(yīng)用層次分析法確定各個(gè)特征碼位的權(quán)重，并選取權(quán)重系數(shù)較大的若干碼位作為特征碼位；2)應(yīng)用模糊隸屬度方法[11]確定碼域。首先確定一個(gè)基準(zhǔn)的特征碼，然后根據(jù)貼近度對(duì)其他特征碼的隸屬等級(jí)進(jìn)行綜合評(píng)判，最終確定特征碼位的碼域。

2.2 相似備件質(zhì)量一致性檢驗(yàn)

由于不同種類(lèi)的備件涉及的生產(chǎn)過(guò)程、設(shè)備、工藝、人員各不相同，即使備件在許多方面都是相似的，其質(zhì)量水平也會(huì)有很大的波動(dòng)，而批內(nèi)質(zhì)量的一致性是實(shí)施成組檢驗(yàn)、制定統(tǒng)一抽樣方案的前提。設(shè)有a種備件，其不合格品率為pi(i=1,2,…,a)，若p1=p2=…=pa，表明a種備件的質(zhì)量水平一致；否則，其質(zhì)量水平不一致。因此，質(zhì)量水平一致性檢驗(yàn)問(wèn)題可歸結(jié)為如下的統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn):H0:p1=p2=…=pa;H1:p1,p2…pa不全相等。該問(wèn)題屬于擬合優(yōu)度檢驗(yàn)或離散多元分析中“齊一性的檢驗(yàn)”問(wèn)題。應(yīng)用χ2檢驗(yàn)法[12]進(jìn)行齊一性檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)步驟如下。

1) 收集統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),建立如表1所示的列聯(lián)表。

表1 列聯(lián)表

2) 利用表1所示的數(shù)據(jù)構(gòu)造統(tǒng)計(jì)量

若原假設(shè)H0成立，當(dāng)樣本容量n→∞時(shí)，Z的分布趨向于自由度為a-1的χ2分布，即χ2(a-1)[12]。

由此可得：對(duì)于給定的檢驗(yàn)水平α，記統(tǒng)計(jì)量Z的值為Z0，當(dāng)Z0>χα2(a-1)時(shí)，否定H0，即判定p1,p2,…,pa不全相等；否則，判定p1=p2=…=pa,a種備件的質(zhì)量水平是一致的。

3 案例分析

某軍工企業(yè)近年來(lái)承接生產(chǎn)的備件品種逐年顯著增加，但同型號(hào)、同品種的備件數(shù)量卻較少。其中：訂購(gòu)量在100件以下的約占總訂購(gòu)量的90%;訂購(gòu)量在10件以下的占總訂購(gòu)量的10%。

3.1 備件編碼

根據(jù)備件的結(jié)構(gòu)、功能等因素，可將機(jī)械類(lèi)備件分為齒輪類(lèi)、軸類(lèi)、箱體類(lèi)和板塊類(lèi)。按備件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度中等、訂購(gòu)批量適中(10～30)的原則，從每類(lèi)中選擇若干品種的備件，表2為齒輪類(lèi)和軸類(lèi)備件中選擇的若干品種。

結(jié)合備件檢驗(yàn)?zāi)康募疤攸c(diǎn)設(shè)計(jì)了備件編碼系統(tǒng)，如表3所示。該編碼系統(tǒng)采用阿拉伯?dāng)?shù)字編碼，共有7個(gè)碼位，碼值為0～9。其中：第1-5碼位分別為備件類(lèi)型、原材料、設(shè)備類(lèi)別、表面處理和熱處理；第6碼位為尺寸精度等級(jí);第7碼位為尺寸公差等級(jí)。由表3可看出每個(gè)碼位下的特征項(xiàng)：原材料特征項(xiàng)為備件所用的鋼材型號(hào)；設(shè)備類(lèi)別特征項(xiàng)為加工備件所用的機(jī)床類(lèi)型；表面處理和熱處理特征項(xiàng)為備件的加工方法，其中磷化+涂漆表示在表面處理時(shí)先進(jìn)行磷化處理再進(jìn)行涂漆處理;尺寸精度特征項(xiàng)為備件的尺寸精度等級(jí)，對(duì)于齒輪類(lèi)備件，按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求分為4-9級(jí)，由于軸類(lèi)、箱體類(lèi)和板塊類(lèi)備件沒(méi)有明確劃分尺寸精度等級(jí)，故該類(lèi)備件的尺寸精度等級(jí)均為無(wú)等級(jí)。尺寸公差特征項(xiàng)分為IT5-IT11。

表2 齒輪類(lèi)、軸類(lèi)備件中選擇的若干品種

利用編碼系統(tǒng)對(duì)選擇的備件品種進(jìn)行編碼，其中齒輪類(lèi)和軸類(lèi)備件品種的編碼如表4所示。

表3 備件編碼系統(tǒng)

表4 選擇的齒輪類(lèi)和軸類(lèi)備件品種的編碼

3.2 相似備件總體識(shí)別

利用層次分析法確定各碼位的權(quán)重，并進(jìn)行排序。齒輪類(lèi)備件的碼位權(quán)重排序?yàn)閣6>w7>w5>w4>w3>w2;軸類(lèi)備件的碼位權(quán)重排序?yàn)閣7>w5>w3>w4>w2。

由此可見(jiàn)：原材料對(duì)最終結(jié)果的影響最小，故將2碼位放寬到全碼域。對(duì)于其他碼位，由于不同類(lèi)型的備件其重要程度各不相同，應(yīng)確定為特征碼位。根據(jù)碼位權(quán)重排序結(jié)果，應(yīng)用模糊隸屬度方法確定各特征碼位的碼域。根據(jù)特征碼位和碼域，制定各備件族的相似性特征矩陣，將備件合并成若干備件族。表5為某備件族的相似性特征矩陣。

表5 某備件族的相似性特征矩陣

3.3 形成備件族

將選取的備件編碼與上述相似性特征矩陣進(jìn)行比較，可得合并后的齒輪類(lèi)和軸類(lèi)的備件族，如表6所示。

表6 合并后的齒輪類(lèi)和軸類(lèi)備件族

3.4 質(zhì)量一致性檢驗(yàn)

該企業(yè)通過(guò)應(yīng)用相似備件成組檢驗(yàn)方法，將24種備件合并成了11個(gè)備件族，備件種類(lèi)減少了54.1%，實(shí)現(xiàn)品種由“多”化“少”。經(jīng)過(guò)合并組批，批量大都在50以上，少數(shù)批量達(dá)到90，從而實(shí)現(xiàn)了批量由“小”化“大”。按照原來(lái)的分品種和分規(guī)格的檢驗(yàn)、驗(yàn)收方式，需要抽取的樣本量為85；而按照相似備件成組檢驗(yàn)方法，抽取的樣本量?jī)H為55，平均抽樣率減少了42%，檢驗(yàn)工作量減少了35%。

4 結(jié)論

本文提出的相似備件合并成組檢驗(yàn)方法，綜合利用了成組技術(shù)、層次分析法、模糊隸屬度方法、χ2檢驗(yàn)法等工程技術(shù)與數(shù)學(xué)理論，充分考慮了“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等方面的質(zhì)量特征及質(zhì)量波動(dòng)，較好地解決了多品種、小批量武器裝備備件檢驗(yàn)這一熱點(diǎn)問(wèn)題。該方法主要應(yīng)用于機(jī)械類(lèi)備件的檢驗(yàn)，對(duì)于電子類(lèi)備件及結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的備件檢驗(yàn)尚需進(jìn)一步研究。

[1] GJB179A—96 計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序及表[S].

[2] GB/T6378.1—2008 計(jì)量抽樣檢驗(yàn)程序第1部分：按接收質(zhì)量限檢索的對(duì)單一質(zhì)量特性和單個(gè)AQL的逐批檢驗(yàn)的一次抽樣方案[S].

[3] GB/T13264—2008 不合格品百分?jǐn)?shù)的小批計(jì)數(shù)抽樣檢驗(yàn)程序及抽樣表[S].

[4] 許惠香，蔡建國(guó).成組技術(shù)[M].2版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997:14-17.

[5] 金以元. 成組技術(shù)的研究與探討[J]. 航天制造技術(shù)，2005(3)：32-35.

[6] 顧永鳳，楊辰，佘建國(guó). 仿真系統(tǒng)中基于成組技術(shù)的柔性胎架三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 艦船科學(xué)技術(shù)，2015，37(6)：127-129.

[7] 成國(guó)煌，夏勝雄，王宇，等. 基于成組技術(shù)的車(chē)間實(shí)時(shí)反饋模型研究[J].數(shù)字軍工，2012(2)：41-44.

[8] 石曉強(qiáng). 成組技術(shù)在典型航天產(chǎn)品生產(chǎn)調(diào)度中的應(yīng)用[J].航空制造技術(shù)，2009(23)：83-85.

[9] 朱曉燕.利用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)多品種小批量生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制[J].中國(guó)質(zhì)量，2007(5):11-12.

[10] 郭燕紅.多品種小批量生產(chǎn)與成組技術(shù)[J].航天制造技術(shù),2002(3):38-39.

[11] 葛江濤，劉雅奇.基于模糊隸屬度的雷達(dá)對(duì)抗系統(tǒng)作戰(zhàn)試驗(yàn)鑒定[J].航天電子對(duì)抗,2014,30(1):56-57.

[12] 陳希孺. 數(shù)理統(tǒng)計(jì)引論[M]. 北京：科學(xué)出版社，2007：310-315.

(責(zé)任編輯: 王生鳳)

Method of Sampling Inspection for Weapon Spares of Multi-varieties and Small Batch Based on Group Technology

ZHANG Shi-jun, LIU Zhi-guo

(Department of Fundamental Courses, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)

The method of group inspection for similar spare parts of weaponry is proposed against the pro-blem of inspection and acceptance of multi-varieties and small batch weapon equipment. This method utilizes the similarity principle and the group technology to examine and judge the quality consistency of spare parts through identifying products of similar quality, and group inspection is carried out for different quality or size of spare parts. Finally, the feasibility and validity are verified by some example sat a military factory. Results show that the inspection method using similar spare parts and grouping can improve the test and acceptance of weapon equipment effectively and technically by reducing the workload of testing and average sampling ratio.

multi-varieties and small batch; group technology; sampling inspection

1672-1497(2015)06-0010-04

2015-06-28

張士軍(1968-)，男，副教授，博士。

F273.2

A

10.3969/j.issn.1672-1497.2015.06.003