基于ISM的生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量管理研究

劉海明+王東

摘 要：研究利用ISM模型為工業(yè)工程的過(guò)程管理提供一種實(shí)例參考。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)管理中數(shù)控機(jī)床參數(shù)進(jìn)行專家法確定參數(shù)關(guān)系，然后使用ISM的方法進(jìn)行層次的優(yōu)化。通過(guò)技術(shù)管理的方法，得出了刀具參數(shù)的設(shè)置依據(jù)。由于每個(gè)生產(chǎn)設(shè)備的性能及參數(shù)不一樣，我們可以利用這種方法進(jìn)行宏觀的參數(shù)管理。后續(xù)工作可以進(jìn)一步細(xì)化參數(shù)，使生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到又快又好。研究具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：ISM；生產(chǎn)管理；層次；刀具參數(shù)

1 概述

管理決策的科學(xué)性取決于管理方法、手段和技術(shù)的有效性[1]。基于決策學(xué)問(wèn)的系統(tǒng)分析方法是科學(xué)決策的基礎(chǔ)。系統(tǒng)工程把質(zhì)量問(wèn)題作為一個(gè)有機(jī)整體加以綜合分析研究，實(shí)施全員、全過(guò)程、全企業(yè)的管理[2，3]。系統(tǒng)工程發(fā)展了系列理論，很多理論用在具體細(xì)節(jié)實(shí)施上尤其有效。

然而在很多場(chǎng)合我們還是有經(jīng)驗(yàn)優(yōu)先的習(xí)慣，這種經(jīng)驗(yàn)法很多時(shí)候因?yàn)閳?chǎng)合條件的改變而出現(xiàn)偏差。尤其是對(duì)于新的條件無(wú)經(jīng)驗(yàn)可用的情況下，更是一籌莫展。所以科學(xué)的方法可以為解決這些問(wèn)題提供依據(jù)。我國(guó)是制造業(yè)大國(guó)，在制造業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題最普遍也最需要解決。制造業(yè)中加工過(guò)程管理更是需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

2 制造過(guò)程工程管理問(wèn)題提出

以制造業(yè)中最普遍的銑削加工為例，銑削加工的參數(shù)設(shè)置一直以來(lái)都是憑經(jīng)驗(yàn)居多。銑削參數(shù)表面上只有刀具轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、背吃刀量三個(gè)要素，實(shí)際上這些參數(shù)同時(shí)受加工材料、刀具材料、機(jī)床性能、加工質(zhì)量、刀具直徑影響，甚至這三個(gè)參數(shù)之間也相互影響。如此多的八個(gè)要素間的相互影響是給參數(shù)提供定量設(shè)置方法的最大障礙。

學(xué)術(shù)界不少人做過(guò)研究。有基于統(tǒng)計(jì)學(xué)原理提出一種面向單元切削過(guò)程的切削參數(shù)優(yōu)化模型以實(shí)現(xiàn)多切削參數(shù)組優(yōu)化問(wèn)題的解耦[4]。該方法為加工參數(shù)設(shè)置提供了基礎(chǔ)支持。張昆等提出用基因算法實(shí)現(xiàn)切削參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施優(yōu)化，該方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加工的實(shí)時(shí)優(yōu)化具有很好效果[5]。劉海江等提出基于粒子群算法的加工切削參數(shù)優(yōu)化，該方法針對(duì)性強(qiáng)，對(duì)于批量大的產(chǎn)品，其應(yīng)用效果較好[6]。蔣亞軍等提出基于模糊粗糙集理論的模具數(shù)控切削參數(shù)優(yōu)化[7]；韓至駿等提出工藝參數(shù)智能生成系統(tǒng)研究，方法能通過(guò)記憶識(shí)別，優(yōu)選出參數(shù)[8]。

這些方法著眼于細(xì)節(jié)，因此還停留在理論的發(fā)展上，實(shí)際上應(yīng)用上也受各種條件影響，沒(méi)有從宏觀上全面解決問(wèn)題，因此在實(shí)際中沒(méi)有得到很好推廣。

3 基于ISM模型的生產(chǎn)管理應(yīng)用

3.1 ISM模型概述

解析結(jié)構(gòu)模型法是系統(tǒng)工程里的一種方法，也是最為常用的結(jié)構(gòu)模型法簡(jiǎn)稱ISM[9，10]。ISM（interpretative structural modeling）由美國(guó)J. N.Warfield教授開發(fā)，其特點(diǎn)是把復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)（要素），利用人們的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，以及電子計(jì)算機(jī)的幫助，最終將系統(tǒng)構(gòu)造成一個(gè)多級(jí)遞階的結(jié)構(gòu)模型[11，14]。這種模型法剛好與切削參數(shù)的關(guān)系相符，利用這種方法得出的科學(xué)結(jié)論也正好是生產(chǎn)實(shí)際中的需求。ISM的工作程序有：組織實(shí)施ISM的小組；設(shè)定問(wèn)題；選擇構(gòu)成系統(tǒng)的要素；根據(jù)要素明細(xì)表做構(gòu)思模型，并建立鄰接矩陣和可達(dá)矩陣；對(duì)可達(dá)矩陣進(jìn)行分析后建立結(jié)構(gòu)模型；根據(jù)結(jié)構(gòu)模型建立解析結(jié)構(gòu)模型。

3.2 ISM模型應(yīng)用

工作程序的前三個(gè)過(guò)程通過(guò)專家討論及工廠企業(yè)調(diào)查，最后得出構(gòu)成要素為刀具轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切削用量、加工材料、刀具材料、機(jī)床性能、加工質(zhì)量和刀具直徑并明了相互關(guān)系。設(shè)S為各個(gè)節(jié)點(diǎn)的集合，S={Si|i=1，2，3，4，5，6，7，8}。刀具轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切削用量、加工材料、刀具材料、機(jī)床性能、加工質(zhì)量、刀具直徑分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，S8。

根據(jù)已知的關(guān)聯(lián)關(guān)系建立矩陣A如公式（1），并計(jì)算出可達(dá)矩陣如公式（2）。

根據(jù)式（2）對(duì)模型進(jìn)行劃分得到劃分結(jié)果表1

根據(jù)T=T={nj∈N|R（nj）∩A（nj）=A（nj）}，可求出T={4，6，7，8}。因?yàn)镽（4）∩R（6）∩R（7）≠？覫，所以所有要素為一個(gè)連通域。當(dāng)滿足R（）R（）∩A（）時(shí)該值為優(yōu)先級(jí)要素。由表1可知第一級(jí)要素為L(zhǎng)1=L1={2，3}。去除兩個(gè)已知優(yōu)先級(jí)參數(shù)得表2

根據(jù)表2得到二級(jí)要素，L2={1，7，8}再去除1，7，8三個(gè)二級(jí)要素得表3。

根據(jù)表3得到三級(jí)要素，L3={5，6}。最后剩下4為底層要素即L4={4}。利用以上信息，可以得出系統(tǒng)的分級(jí)遞階結(jié)構(gòu)模型如圖1。

4 結(jié)論與展望

通過(guò)系統(tǒng)工程方法對(duì)企業(yè)工程管理的過(guò)程做了具體的優(yōu)化。得到了合理的層次關(guān)系。即圖1自下而上的設(shè)置層次關(guān)系。建立的這個(gè)模型可以供工程管理的決策使用。所以系統(tǒng)工程理論在管理學(xué)上，尤其是技術(shù)管理上的應(yīng)用非常行之有效。

關(guān)于本次研究結(jié)果，只是從宏觀上進(jìn)行了分析，沒(méi)有具體的進(jìn)行展開研究。后續(xù)可以用大數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的方法，將具體設(shè)備上的參數(shù)進(jìn)行量化處理。

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作者簡(jiǎn)介：王東（1983-），男，漢族，天津人，博士研究生，主要研究方向?yàn)橛?jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、系統(tǒng)建模等。