復(fù)合材料生產(chǎn)狀況評價體系的建立

周 青 費 洋

復(fù)合材料生產(chǎn)狀況評價體系的建立

周 青 費 洋

結(jié)合碳纖維復(fù)合材料傳動軸的結(jié)構(gòu)特點和制造工藝，在工藝合理性的基礎(chǔ)上分析得出評價復(fù)合材料生產(chǎn)狀況的指標，并利用層次分析法和無量綱標準化結(jié)合的方法確定了指標權(quán)重的計算方法，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)此評判出是否達到最優(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)域越來越受到青睞，無論是在常規(guī)的制品還是在復(fù)雜的制品中，先進復(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)被重點開發(fā)。我國目前對復(fù)合材料成本的研究主要集中在對復(fù)合材料制造成本估算模型的研究。該文把成本控制和價值工程的方法用于復(fù)合材料的制造過程，綜合考慮了復(fù)合材料的成本、質(zhì)量以及工藝時間，建立了一套復(fù)合材料的生產(chǎn)狀況的綜合評價方法，企業(yè)可以據(jù)此判斷復(fù)合材料的生產(chǎn)能力是否達到最佳狀態(tài)，改進自身的生產(chǎn)能力，從而提高企業(yè)的市場競爭力。

以常州F公司的碳纖維復(fù)合材料傳動軸的生產(chǎn)為例，來進行復(fù)合材料生產(chǎn)性評價指標的建立，進而評價出復(fù)合材料生產(chǎn)過程的合理性。

復(fù)合材料生產(chǎn)狀況評價體系建立

復(fù)合材料生產(chǎn)性評價指標的選取

復(fù)合材料制造總成本絕大部分發(fā)生在制造階段，所以對復(fù)合材料的生產(chǎn)性的評價關(guān)鍵是對制造階段的評價。在整個復(fù)合材料制造過程中涉及時間（T）、質(zhì)量（Q）、成本（C）的問題，這三個要素就是評價生產(chǎn)性的主要因素，為一級指標。

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

基于T、Q、C因素的復(fù)合材料生產(chǎn)性評價指標體系如表1所示。

表1 生產(chǎn)性指標評價體系

生產(chǎn)性評價指標的無量綱處理

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

首先，根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)計算各指標值，將大于1的指標值轉(zhuǎn)化為0到1的合理值，二級指標中只有質(zhì)量等級積分是大于1的值，只要將這個值進行轉(zhuǎn)化。引入質(zhì)量滿意度對質(zhì)量積分的指標值進行轉(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%。

正指標通過正指標無量綱方程計算獲得指標值，正指標無量綱方程如下:

負指標通過負指標無量綱方程計算獲得指標值，正指標無量綱方程如下:

利用層次分析法確定生產(chǎn)能力指標權(quán)重

根據(jù)復(fù)合材料的使用和制造需求進行層次分析，確定各個指標的總權(quán)重。對于一級指標的權(quán)重，可以由公司的決策層意見給出合理的一級判斷指標矩陣。對于二級指標權(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)合材料傳動軸實際制造情況給出。

指標權(quán)重的確定也按照層次分析法的一般步驟，建立每個指標的判斷矩陣，并進行一致性檢驗，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)指標評價權(quán)重表

復(fù)合材料生產(chǎn)系數(shù)計算

通過二級指標的無量綱處理，計算出12個指標的無量綱值，得到了一個指標向量U，通過層次分析法，根據(jù)指標的重要程度卻定了12個指標的評價總權(quán)重，其權(quán)重向量為。定義復(fù)合材料生產(chǎn)評價指數(shù)為WTQC，計算公式為:

該指數(shù)反應(yīng)的是精益生產(chǎn)下準時化、低成本、高質(zhì)量的生產(chǎn)過程，WTQC的值越接近于1，說明產(chǎn)能越好。一般要求在0.9以上。同時，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，實現(xiàn)對成本進行優(yōu)化控制的目的。

復(fù)合材料傳動軸生產(chǎn)狀況評價

根據(jù)F公司內(nèi)部的統(tǒng)計的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場測算的數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到表3。

表3 CFRP傳動軸生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

根據(jù)表3計算各個二級指標值，其中質(zhì)量等級積分依照式1進行轉(zhuǎn)化，評價指標計算值如表4所示。

表4 CFRP傳動軸生產(chǎn)性指標值表

把數(shù)據(jù)表4中的數(shù)據(jù)按照式2、3進行無量綱處理，得到的各個指標的無量綱值:

由表4可以得到各個指標的權(quán)重:

結(jié)語

通過以上分析，該CFRP傳動軸的生產(chǎn)性指數(shù)值為0.862＜0.9，而未達到精益生產(chǎn)的要求，所以該生產(chǎn)還有一定改進的空間。通過數(shù)據(jù)可以看出，設(shè)備調(diào)率和等待時間率的比例相對過高，可以將改進重點放在這方面。同時，生產(chǎn)的實際成本超過了目標成本，而進行成本估算的數(shù)據(jù)表面，生產(chǎn)中有一定的材料浪費，所以也可以在這方面進行控制優(yōu)化。

周 青 費 洋

武漢理工大學(xué)機電工程學(xué)院

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001