重型機床基礎件再制造評價指標體系的建立及指標值求解方法*

盧 超 潘尚峰 孫江宏

(①中國艦船研究設計中心，湖北 武漢 430064; ②清華大學 北京 100084; ③北京信息科技大學，北京 100192)

重型機床再制造是對退役重型機床進行拆卸、清洗、基礎件可再制造性評價、機床再制造方案設計與評價、基礎件再制造修復等再制造流程，使再制造后的新機床功能和性能指標提升，賦予機床全新的生命周期。重型機床基礎件質量大，占有資源較多，對其實施再制造符合循環經濟的發展策略，具有重要的經濟和社會意義。

從技術、經濟、資源和環境等方面，對基礎件的再制造價值和必要性進行量化評估是重型機床再制造的前提。重型機床基礎件可再制造性評價應采用綜合評價，其流程如1所示。

在明確評價對象和評價目標后建立和優化評價指標體系，根據評價指標體系中不同評價指標的重要程度賦予相應的權重。利用評價指標值計算模型確定評價對象各個二級評價指標值，再和綜合指標權重結合求解出評價對象的綜合評價值，進而對基礎件進行再制造優選與決策。

1 評價指標體系的建立

重型機床基礎件的可再制造性受多種因素的影響，且不同影響因素的量化方法不同，因此需要建立全面的評價指標體系進行綜合分析。重型機床基礎件可再制造性評價指標體系的建立方法如圖2所示。

以評價對象為目標初步建立評價指標體系，采用目標層次方法建立目標層次結構的評價指標體系，再通過優化方法產生新的評價指標體系，對新的評價指標體系進行試用和不斷改進。初步建立的評價指標體系包含兩級，為層次結構評價指標體系。評價指標體系建立時應當全面綜合考慮各個影響因素，以確保評價指標體系的完整性。在優化評價指標體系的過程中需要刪除重復的評價指標，以保證評價指標間相互獨立，使綜合評價結果更加準確。

綜合考慮機電產品再制造評價指標體系和重型機床再制造過程的影響因素，重型機床基礎件可再制造性評價指標體系包括技術性、經濟性、資源性、環境性和服役性5個一級評價指標和若干個二級評價指標，如圖3所示。

技術可行性要求退役機床產品進行再制造加工在技術和工藝上可行，同時可以通過升級修復達到原產品的性能；經濟可行性要求退役機床產品進行再制造加工所投入資金小于新品生產費用；資源可行性和環境可行性是指對退役機床產品進行再制造加工所消耗的資源和對環境的負面影響小于新機床生產過程對資源的消耗和對環境的負面影響；服役性要求再制造后機床產品具有一定時間的使用效能。

技術性評價指標包括：可拆卸性、可裝配性、可清洗性、可測試性、可再加工性和再制造修復難易性二級評價指標。

經濟性評價指標包括：再制造成本和再制造時間二級評價指標。

資源性評價指標包括：原材料消耗和能源消耗二級評價指標。

環境性評價指標包括：廢水排放、廢氣排放、噪聲釋放和固體廢棄物排放二級評價指標。

服役性評價指標包括：服役時間和服役性能二級評價指標。

2 評價指標值求解模型

重型機床基礎件可再制造性評價模型包括評價指標體系建立、指標值求解、指標權重求解和綜合評價值求解等內容。指標值求解利用模糊綜合評價法和數學公式法。

2.1 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法通過建立評語集和評語集向量來求解重型機床基礎件可再制造性評價值。評語集是描述評價對象評價結果的模糊語言，評語集向量是評語集中模糊語言的量化數值。選定評價對象和評價指標，取各基礎件二級評價指標對應的評語集為{很好，好，較好，一般，差}，二級評價指標評語集向量為WE=(1,0.8,0.6,0.4,0.2)T。記錄m名專家對評價對象的模糊評價結果，并統計評價對象在各個評價指標集上的頻數。模糊評分表如表1所示。

統計評價對象在各個評價指標上的評語集頻數得到矩陣A，aij表示評價對象在評價指標i上評語集j的頻數。在統計得到頻數矩陣A的基礎上，計算表示評價對象在各評語集得分比例的隸屬度矩陣B，bij計算公式為

(1)

式中：bij表示評價對象在評價指標i上評語集j的比重。

表1 模糊評分表

評語評價指標 很好好較好一般差評價指標1評價指標2…評價指標n

采用模糊綜合評價法求出的二級評價指標值為BWE。在重型機床基礎件可再制造性評價指標體系中，技術性和環境性評價指標模糊性較強，該兩項評價指標值采用模糊綜合評價法求解。

2.2 數學公式法

數學公式法是針對能夠直接通過數學公式求出評價指標值的評價指標。經濟性評價指標值、資源性評價指標值和服役時間評價指標值采用數學公式法直接求得。采用數學公式法計算各二級評價指標值的方法如下：

(1)再制造成本C1

(2)

式中：C1rem為基礎件再制造成本；C1new為新基礎件成本。

(2)再制造時間C2

(3)

式中：C2rem為基礎件再制造花費時間；C2new為生產新基礎件花費時間。

(3)原材料消耗R1

(4)

式中：R1rem為基礎件再制造消耗原材料；R1new為生產新基礎件消耗原材料。

(4)能源消耗R2

(5)

式中：R2rem為基礎件再制造消耗能源，R2new為生產新基礎件消耗能源。

(5)服役時間S1

S1=Li/(Li+Ldesign)

(6)

式中：基礎件可用壽命為Li，求解可用壽命時設計壽命為Ldesign。

(6)服役性能S2

基礎件在服役過程中受不定振幅載荷作用，主要發生疲勞破壞，基礎件服役性能受疲勞損傷程度影響，基礎件服役性能評價值為

S2=(Ki/Kmax+Li/Ldesign)/2

(7)

式中：Ki為設計壽命為Ldesign條件下基礎件安全系數，Kmax為最大安全系數。

3 計算實例

利用模糊綜合分析法和數學公式法對INGERSOLL重型龍門銑床各基礎件可再制造性評價指標值進行了計算，計算結果如表2所示。

表2 基礎件可再制造性評價指標值

床身工作臺橫梁銑頭箱頂梁立柱可拆卸性090540884808401092430831108647可裝配性088150874108069084090824408503可清洗性091210912308931089260940409187可測試性092480922508826082470861409321可再加工性086250926908603091550873408451再制造修復難易性086590893308678089430847708035再制造成本08702088210914408477088210872再制造時間08817084470842108852085308405原材料消耗093310895908933082110837708317能源消耗090880887108709082970843208636廢水排放092230919409145090180896709011廢氣排放091640934708853087040912408802噪聲釋放09210895608721084010883808656固體廢棄物排放083520833208491089620842608442服役時間038210487802118024480085400198服役性能049570687701560283400900208

4 結語

重型機床基礎件的可再制造性評價首先要建立評價指標體系，然后求解出各評價指標值，再結合指標權重值可以得到基礎件可再制造性的綜合評價值。本文光通訊的迅猛發展，市場對微V槽等無源光學元件的需求不斷旺盛，同時對其加工精度的要求也日益提高。目前，提高機床加工精度的方法有兩種，即誤差防止法與誤差補償法[2-3]。誤差防止是通過提高機床零部件的制造精度、優化機床系統的裝配結構等措施來提高綜合考慮了影響重型機床基礎件可再制造性的諸因素，確定了基礎件可再制造性評價指標體系，采用了模糊綜合評價法和數學公式法計算各評價指標值。本文建立的基礎件可再制造性評價指標體系及指標值求解方法，對重型機床及其它重型裝備基礎件的可再制造型綜合評價具有參考價值。

[1]劉純.廢舊機床再制造綜合測試與評價技術研究及應用[D].重慶：重慶大學, 2008.

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[3] 王暉, 陳麗，陳星，等.多指標綜合評價方法及權重系數的選擇[J].廣東藥學院學報, 2007, 23(5):583-589.

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