經(jīng)濟(jì)FMEA模型在覆土滾筒生產(chǎn)質(zhì)量缺陷識別中的應(yīng)用

侯曉曉+趙永滿++胡斌

摘要：覆土滾筒半軸同軸度影響覆膜播種機(jī)的鋪膜平整性、覆土道一致性和滾筒滾動平穩(wěn)性，識別半軸同軸度超差的關(guān)鍵來源是改善覆土性能的首要任務(wù)。在傳統(tǒng)缺陷模式及影響分析（failure mode & effect analysis，F(xiàn)MEA）法的基礎(chǔ)上提出新的風(fēng)險因子——經(jīng)濟(jì)度（economy，E），制定其評價等級，并采用模糊置信結(jié)構(gòu)和灰色關(guān)聯(lián)投影法對潛在缺陷來源（焊接變形、螺栓緊固變形、翻邊圈圓度超差、調(diào)節(jié)圈圓度超差、中間固定圈圓度超差和中間固定圈總成同軸度超差）的風(fēng)險因子評價信息進(jìn)行處理，從質(zhì)量和成本2個方面綜合評估缺陷風(fēng)險，得到焊接變形是造成覆土滾筒左右半軸同軸度超差的關(guān)鍵來源，研究結(jié)果對我國農(nóng)機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量改進(jìn)有一定參考價值。

關(guān)鍵詞：覆土滾筒；半軸同軸度超差；經(jīng)濟(jì)FMEA；模糊證據(jù)推理；灰色關(guān)聯(lián)投影

中圖分類號： S220 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）05-0207-04

地膜覆蓋栽培技術(shù)在干旱和半干旱地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，覆膜播種機(jī)的覆土部件——覆土滾筒用于膜上種孔覆土，滾筒表面從地膜上滾動過去時將覆土圓盤導(dǎo)入滾筒的土壤覆壓在地膜上，確保地膜不被風(fēng)吹起。左右半軸是覆土滾筒的重力支點和回轉(zhuǎn)中心，兩者的同軸度直接影響覆土機(jī)構(gòu)的運(yùn)動穩(wěn)定性和覆土道的整齊性，因此識別半軸同軸度超差關(guān)鍵缺陷來源對提高覆土性能具有重要意義。

FMEA法通過評價缺陷來源的嚴(yán)重度、發(fā)生度、檢測度得到風(fēng)險優(yōu)先指數(shù)，繼而識別缺陷關(guān)鍵原因，廣泛應(yīng)用于食品、環(huán)境、醫(yī)療、汽車等行業(yè)[1-4]。傳統(tǒng)FMEA法雖應(yīng)用廣泛，但存在諸多問題：（1）無法準(zhǔn)確表達(dá)風(fēng)險因子信息的多樣不確定性；（2）專家打分主觀性強(qiáng)；（3）忽略因子對缺陷的相對權(quán)重；（4）忽略成本風(fēng)險。針對以上問題，國內(nèi)外學(xué)者對FMEA法作了改進(jìn)。在質(zhì)量風(fēng)險評估方面，部分學(xué)者將模糊置信結(jié)構(gòu)、D數(shù)理論、證據(jù)推理理論、灰色關(guān)聯(lián)理論等技術(shù)應(yīng)用到FMEA模型中，同時考慮專家權(quán)重和風(fēng)險因子相對權(quán)重，實現(xiàn)了大量不準(zhǔn)確信息的量化和潛在缺陷風(fēng)險排名優(yōu)化[1-9]。在成本風(fēng)險評估方面，Gilchrist以缺陷數(shù)目和平均缺陷成本為因子，提出基于預(yù)期成本模型，更加經(jīng)濟(jì)實用[10]。Ben-Daya等對Gilchrist提出的模型[10]進(jìn)行修正[11]。Rhee等提出以工時成本、材料成本和機(jī)會成本衡量風(fēng)險，并制定改善措施[12-13]。

以上研究未綜合考慮缺陷質(zhì)量風(fēng)險和成本風(fēng)險。本研究提出基于質(zhì)量和成本的經(jīng)濟(jì)FMEA法，該方法將項目生命周期內(nèi)的產(chǎn)出與投入比定義為經(jīng)濟(jì)度E，作為第4個風(fēng)險因子，并以覆土滾筒為研究對象，采用模糊置信結(jié)構(gòu)和灰色關(guān)聯(lián)投影法對其潛在質(zhì)量缺陷（焊接變形、螺栓緊固變形、翻邊圈圓度超差、調(diào)節(jié)圈圓度超差、中間固定圈圓度超差和中間固定圈總成同軸度超差）的風(fēng)險因子評價信息進(jìn)行處理，識別半軸同軸度超差的關(guān)鍵缺陷來源。

1經(jīng)濟(jì)度及其評價等級

1.1經(jīng)濟(jì)度E

定義經(jīng)濟(jì)度E為產(chǎn)品生命周期內(nèi)的最終產(chǎn)出與所投生產(chǎn)要素總成本的比值。投入成本包括建設(shè)期投入總成本和生產(chǎn)期投入總成本，則經(jīng)濟(jì)度公式為：

[JZ（]E=[SX（]O1I0+I[SX）]。[JZ）][JY]（1）

式中：I0為建設(shè)期生產(chǎn)要素投入總成本；I為生產(chǎn)期要素投入總成本；

3結(jié)論

基于過程質(zhì)量和成本2個方面風(fēng)險考慮，繼S、O和D之后引入E，提出了包含4個風(fēng)險因子的經(jīng)濟(jì)FMEA法。利用該方法，根據(jù)覆土滾筒同軸度超差歷史數(shù)據(jù)和專家打分，通過計算焊接變形、螺栓緊固變形、[JP2]翻邊圈圓度超差、調(diào)節(jié)圈圓度超差、中間固定圈圓度超差和中間固定圈總成同軸度超差等6個缺陷的RPN值，科學(xué)準(zhǔn)確地識別危害最大的缺陷，即焊接變形嚴(yán)重。與傳統(tǒng)模型相比，該模型具有以下特點：（1）采用模糊置信結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確表達(dá)半軸同軸度超差來源評價信息的不確定性、不完整性和多樣性；（2）考慮各缺陷的風(fēng)險因子權(quán)重；（3）利用各缺陷風(fēng)險分別在風(fēng)險最大方案和風(fēng)險最小方案上的關(guān)聯(lián)投影值對缺陷進(jìn)行風(fēng)險優(yōu)先排序；（4）以S、O、D和E為風(fēng)險因子，綜合考慮質(zhì)量風(fēng)險和成本風(fēng)險；（5）將E作為風(fēng)險因子，為資金周轉(zhuǎn)較難的中小型企業(yè)的質(zhì)量控制提供參考。[JP]

參考文獻(xiàn)：

[1]Bowles J B，Pelaez C E. Fuzzy logic prioritization of failures in a system failure mode，effects and criticality anaylsis[J]. Reliability Engineering and System Safety，1995，50（2）：203-213.

[2]Chin K S，Wang Y M，Poon G K K，et al. Failure mode and effects analysis using a group-based evidential reasoning approach[J]. Computers and Operations Research，2009，36（6）：1768-1779.

[3]Hadi-Vencheh A，Hejazi S，Eslaminasab Z. A fuzzy linear[JP3] programming model for risk evaluation in failure mode and effects analysis[J]. Neural Computing and Applications，2013，22（6）：1105-1113.[JP]

[4]門峰，姬升啟. 基于模糊集與灰色關(guān)聯(lián)的改進(jìn)FMEA方法[J]. 工業(yè)工程與管理，2008（2）：55-59.

[5]劉朧，劉虎沉，林清戀. 基于模糊證據(jù)推理和灰色關(guān)聯(lián)理論的FMEA方法[J]. 模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué)，2011，25（2）：71-80.

[6]Deng Y. D numbers：theory and applications[J]. Journal of Information & Computational Science，2012，9：2421-2428.

[7]Liu H C，You J X，F(xiàn)an X J，et al. Failure mode and effects analysis using D numbers and grey relational projection method[J]. Expert Systems with Applications，2014，41 （10）：4670-4679.

[8]Du Y X，Mo H M，Deng X Y，et al. A new method in failure mode and effects analysis based on evidential reasoning[J]. International Journal of System Assurance Engineering and Management，2014，5（1）：1-10.

[9]Vahdani B，Salimi M，Charkhchian M. A new FMEA method by integrating fuzzy belief structure and TOPSIS to improve risk evaluation process[J].The International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2015，77（1）：357-368.[ZK）]

[10]Gilchrist W. Modelling failure modes and effects analysis[J]. International Journal of Quality & Reliability Management，1993，10（5）：16-23.

[11]Ben-Daya M，Raouf A. A revised failure mode and effects analysis model[J]. International Journal of Quality & Reliability Management，1996，13（1）：43-47.

[12]Rhee S J，Ishii K. Using cost based FMEA to enhance reliability and serviceability[J]. Advanced Engineering Informatics，2003，17（3/4）：179-188.

[13]胡璽良，張代勝，劉煥廣. 探析基于壽命成本的FMEA[J]. 現(xiàn)代機(jī)械，2007（1）：4-7.

[14]Liu H C，Liu L，Lin Q L. Fuzzy failure mode and effects analysis using fuzzy evidential reasoning and belief rule-based methodology[J]. IEEE Transactions on Realiability，2013，62（1）：23-36.

[15]Deng J L. Introduction to grey system theory[J]. Grey System，1989，1（1）：1-24.