a產(chǎn)品可裝配性評價方法研究

摘 要：本文總結(jié)了影響產(chǎn)品可裝配性的三類因素，包括裝配單元、裝配工藝和裝配資源，歸納了評價可裝配性的三種指標(biāo)：成本指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)和社會指標(biāo)，利用了模糊數(shù)學(xué)的理論，對產(chǎn)品的可裝配性進行了合理、有效的模糊綜合評價。

關(guān)鍵詞：可裝配性；模糊；綜合評價

0 引言

隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益發(fā)展，制造企業(yè)對于工業(yè)自動化的要求越來越高，產(chǎn)品裝配自動化則是其中發(fā)展最為薄弱的環(huán)節(jié)之一。裝配是產(chǎn)品生產(chǎn)階段的重要環(huán)節(jié)。設(shè)計人員必須在產(chǎn)品設(shè)計過程中就考慮影響產(chǎn)品裝配質(zhì)量的因素，在保證產(chǎn)品功能和質(zhì)量的前提下，降低裝配的成本，提高裝配效率和質(zhì)量，這就是所謂的面向裝配設(shè)計DFA（Design for Assembly）。產(chǎn)品的可裝配性就是面向裝配設(shè)計中的重要內(nèi)容，在產(chǎn)品設(shè)計階段，通過對裝配工藝性、裝配生產(chǎn)性進行評價，從而提高產(chǎn)品的經(jīng)濟效益[1]。

1 影響可裝配性的因素

產(chǎn)品的可裝配性評價指標(biāo)有以下三種：技術(shù)指標(biāo)、成本指標(biāo)和社會指標(biāo)[2]。技術(shù)指標(biāo)是指裝配工藝在技術(shù)上必須合理，易于工人、機器的裝配操作；成本指標(biāo)包含時間成本和經(jīng)濟成本，裝配工藝應(yīng)在保證質(zhì)量的前提下，盡量減少裝配時間，降低裝配成本；社會指標(biāo)是指工人在進行裝配操作時對社會環(huán)境的影響。

影響這三種可裝配評價指標(biāo)的因素有多種，大致可以分為三類：裝配單元、裝配工藝和裝配資源[3]。裝配單元對可裝配性的影響是指零部件的外形尺寸等因素對單元抓取、輸送和插入等裝配動作的影響。裝配工藝的主要影響因素是裝配順序、裝配路徑和裝配工位。裝配資源是指用于裝配的夾具、工裝等。具體影響因素如1圖所示：

2 產(chǎn)品可裝配性評價方法

按照評價方法的理論基礎(chǔ)來分類，可以將評價方法分為以下三類：①利用行業(yè)專家的經(jīng)驗、知識進行專家打分，即專家打分法；②利用統(tǒng)計學(xué)、運籌學(xué)等數(shù)學(xué)方法，比如層次分析法等；③綜合方法，將專家經(jīng)驗和數(shù)學(xué)方法相結(jié)合混合計算。

通過對可裝配性影響因素的分析，可裝配性評價技術(shù)具有多樣性、復(fù)雜性和模糊性的特點，同時需要一定的行業(yè)知識經(jīng)驗作為評價的理論參考，所以本文采用的評價方法是模糊綜合評價和專家打分相結(jié)合的方法。

傳統(tǒng)的評價方法是以均點集合論中二值邏輯為基礎(chǔ)，它規(guī)定元素X與集合A的關(guān)鍵只有兩種：屬于集合或不屬于集合。模糊數(shù)學(xué)則將這種二值邏輯擴展為模糊邏輯，即將普通的值域{0，1}擴展為隸屬函數(shù)的值域[0，1]，從而可以對模糊事物進行評價[4]。

本文利用模糊數(shù)學(xué)的理論，分以下步驟建立評價模型：

①建立可裝配性影響因素集。本文將影響可裝配性的因素分為三類九個因素，建立因素集U，即U={u1，u2，…，un} n=9

②建立評價集。將評判者可能對被評價對象做出的多種評價結(jié)果組合成的集合，我們稱為評價集，一般用V表示，即

V={v1，v2，…，vm} m=4

本文中將評價結(jié)果分為四個等級：優(yōu)秀、良好、合格和不合格。

③確定權(quán)重系數(shù)。對于同一評價指標(biāo)，不同的影響因素的重要性是不一樣的，為了體現(xiàn)這種重要性的大小，我們對每一個因素ui賦予一個單獨的權(quán)重系數(shù)wi，組成一下集合：

W=（w1，w2，…，，wn） w=1 wi≥0

④單指標(biāo)模糊評價。建立一個n個影響因素對單一指標(biāo)的模糊評價矩陣R=

R

R

.

.

.

R=

r

r ...

r

r

r ...

r

. . .

. . ... .

. . .

r

r ...

r

考慮權(quán)重系數(shù)建立評價矩陣

B=（w1，w2，…，wn）·

r

r ...

r

r

r ...

r

. . .

. . ... .

. . .

r

r ...

r =（b1，b2，…，bm）

式中合成運算“”的選擇應(yīng)根據(jù)實際的項目要求來進行選擇，本文選擇的是先乘后加的加權(quán)平均模型。

bj=wirij j=1，2，…，m

運算后，得到評判結(jié)果bj，本文采用最大隸屬度原則，選擇最大的bj作為評判結(jié)果。

⑤多指標(biāo)綜合評價。本文中提出三個評價指標(biāo)：成本、技術(shù)和社會，不同的設(shè)計方案對這三個指標(biāo)的要求不盡相同，所以綜合考慮這些影響因素對三個指標(biāo)的影響，建立綜合評價模型：

F=d1bmax1+d2bmax2+d3bmax3

式中，d1，d2，d3三個評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，bmax1，bmax2，bmax3是這三個指標(biāo)單獨評價時的評價結(jié)果，F(xiàn)為可裝配性的綜合評價結(jié)果。

3 總結(jié)

本文以產(chǎn)品的可裝配性評價方法為研究內(nèi)容，以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，形成了一套完整的模糊綜合評價方法。但是方法中仍然存在著一些缺點有待解決：對專家的經(jīng)驗知識依賴較大，很多方面都要依靠專家的主觀意見；影響產(chǎn)品可裝配性因素有很多，本文中只是總結(jié)出了部分[5]；模糊數(shù)學(xué)中的某些計算方法需要按照具體情況考慮使用。

參考文獻：

[1]徐璐.復(fù)雜產(chǎn)品的可裝配性評價技術(shù)研究[D].沈陽理工大學(xué)，2008.[2]顧寄南，蔡健敏.產(chǎn)品可裝配性評價技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J].機械設(shè)計，2003，20（12）：1-3.

[3]趙榮遠.汽車虛擬裝配技術(shù)及其可裝配性評價分析[J].上海汽車，2011（3）：45-49.

[4]徐兵，芮延年，曹春泉.基于模糊理論的CB型齒輪泵可裝配性評價[J].江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報，2007，13（4）：44-47.

[5]楊建國.可裝配性設(shè)計：現(xiàn)代設(shè)計方法[M].上海：中國紡織大學(xué)出版社，2001.

作者簡介：李元源，供職于鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，碩士，研究方向：機電一體化。