维普资讯 http://www.cqvip.com 《机械设计与制造》 文章编号：１００１—３９９７【２００２）０４—００８５—０２ Ａｕｇ．２００２ Ｎｏ ４ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ＆ Ｍａｎｕｆａｔ：ｔｕｒｃ 先进制造企业产品装配质量的模糊综合评估 霍平 崔立红 郑占中（河北理工学院， 唐山０６３００９） Ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ＨＵＯ Ｐｉｎｇ．ＣＵＩ Ｌｉ—ｈｏｎｇ．ＺＨＥＮＧ Ｚｈａｎ—ｓｌ１ｃｎ （Ｈｅｂｅｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３００９ Ｃｈｉ ｎａ） ，ｃ 咒 —，ｃ—ｊ已—，ｃ—ｊ巳—Ｘ—ｊ已—ｘ—ｊ已—， — ＿＾ｅ＿—Ｘ—ｊ巳—， — —ｊ —ｘ—ｊ —Ｘ—ｊ己— 他～’ｃ—ｊ巳—，ｃ— 巳—）ｃ—ｊｃ一地一地一兑 地一 一，巳～，ｃ— ， 他、，ｃ—ｔ— 一 ．，ｃ， 【摘要】对先进制造企业机械产品设计的装配质量评估进行了研究，用综合模糊技术构建机械产 品装配质量的评估模型，该评估方法的可靠性强，并能指导并行的产品设计 、 关键词：评估；装配质量；模糊技术 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｑｕａ，ｌｉｔ），ｏｆｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｓｉｇ，Ｌ ｉｎ １．ｂ，ｃ ｔｎｃｃｈ￣ｔｎ．［ｃａｌ ｔｎ ｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｊｂｒ ｔｈｅ≯ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｆｏｒ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｊ’ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｄｔｔｃｔｉ。ｎ ｓｉ ｃ。ｎｓｔｒ“ｃｚｅｄ ｗｉｔｈｆｕｚｚｙ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｚｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅ ｅｗａｌ“ａｔｉ。ｎ，ｎｅｔｈｏｄ ｉｓ ｒｃｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ，ｎ“ｙ／） ， ￡。ｌ ｇｕｉｄｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ；Ａｓｓｅｍｂｌｙ ｑｕａｌｉｔｙ；Ｆｕｚｚｙ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ 中图分类号：ＴＰ３９１．７ 文献标识码：Ａ １引言 近年来，由于日益激烈的市场竞争形势，国内外许多企业 为了能够获得广阔的发展空问，纷纷引入了成组技术（ＧＴ）、柔 性制造系统（ＦＭＳ）、计算机集成制造系统（ＣＩＭＳ）、并行工程 （ＣＥ）、敏捷制造（ＡＭ）、精良制造（ＬＰ）等先进制造技术来改造自 己，从而提高产品质量，提高生产效率，最终增强企业在市场上 的竞争力。资料表明，在占产品总成本１２％的产品设计却影响 了产品成本的７５％，且制造成本的７０％是由设计阶段确定的， 同时产品质量缺陷的７５％发生在产品的设计阶段【１—４】。由此 町以看出，先进制造企业提出的产品终身质量保证的产品质量 囝１系统结构Ｉ ２信息处理 在ＤＦＡ评估中存在着的最突ｍ的问题就是人 的｛６ｌ 新概念是企业生存的关键，其中如何提高产品的设计质量又是 【｝ 外 提高产品质量的关键之关键。随着先进技术的应用，产品的设 描述信息，同时ＤＦＡ评估结果本身也是模糊的．怎样把这＿计过程越来越表现为“设计一评估一设计”这样一个反复的过 部不精确的信息转化为ＤＦＡ 估软什中能处理『｛勺精确们数ｆ１．｛＿． 程，这就要求通过加强产品开发项目成员组之问的交流来为设 即表达上的定性化与定量化之问的矛盾．这里Ｈ］摸湖数学【｝Ｉ的 计者提供产品开发目标功能设计．详细方案设计，质量评估决 模糊方法来处理模糊性描述信息，用模糊的综合评判办法评 策等参考资料，从而在产品的设计阶段尽早地使产品满足产品 产品的装配质量ｆ６，７］、使得评仙结果 贴近 实陬、Ｉ＇ｌ诂 强。在处理模糊变量时，通ｇｑ￣Ａｑｉ，１ 配特征所｛ｌ｝ ∞ 竖 世 行分类处理，通过大挝的分析、统计．总结规律．Ｊｉ 々家∞忻 全生命周期中众多环节（包括产品功能，材料，制造过程，可加 工性，可装配性，可测试性，可维护性和可回收性等）的要求，如 何对产品的设计质量进行及时的、正确的评估，是保证产品没 导下给出其模糊集合的隶属度函数 ｌ川时要综合考虑太达的 汁质量、减少设汁重复以及提高效率的一个重要环节。 面向装配的设计（ＤＦＡ），在产品的设计中占有极其重要的 地 ，而产品装配质量的评估又是ＤＦＡ中的一个重要环节 ｆ５１ 根据生产模式和生产方式的不同，其评估的指标、因素和 活性和实现性，对应于不同的特征变量在系统一Ｉ，建立¨｛直们 合。一般情况下根据产品的装配特 的特点，把装托持 息 分为两类：一类为语言变量信息，另・类为数值变 信息． ．变量有多种，但一般多为语 等级变埘、用ｉ井 ｒｌ ｍ ｌ１．ｈｉｇｈ描述时，隶属发函数值“『以川 槲集术太小、『ｌＩｉ： 方式也就不同．这里讨论在先进制造企业中面向自动化装配的 Ｈｉ广：品装配质量评估的模型及方法，以下称为ＤＦＡ评估。ＤＦＡ评 估软件装配评估工程数据痒的系统结构如图ｌ。 ★来稿日期：２００１—０ｌ一１９ ｌｏｗ＝｛０．９５／Ｈ，０．６／Ｍ，０．２／Ｉ ｒａｃｄｉｕｍ：｛０．７／Ｈ．０．９５／Ｍ．０．７／，¨： 维普资讯 http://www.cqvip.com 一８６一 《机械设计与制造 Ａｕｇ．２００２ Ｎｏ ４ Ｍａｃｈｉｎｅｄ Ｉ）ｅｓｉｇｎ＆ Ｍａｒｅ ｔ￣ａｅｔｕｒｔ ｈｉｇｈ＝ｌ０．０２／Ｈ，０．６／Ｍ，０、９５／Ｌ｝。 集，Ｕ：｛Ｕ－，Ｕ ．…．【，ｆＩ． ， 心满址： 对于数值变量，要根据数值分布的特点，例如采用百型函 数、指数型函数或三角形函数等对其进行模糊化的处理。如指 数型函数的形式为： （ ）＝ｅ“… “。＝ ｉ：１ ｎ Ｅｚ ＝ ，（ｉ≠ ） 对每个Ｕ ＝｛ ， 高因素子集（１＝５）．并 一， Ｉ ，把冬 城 ｛一 分乃５ １ 舒 为 什 定：， （ 、 、 、 其特点是随 值的增加，其函数值 （ ）迅速地减小。利用 形状特征、零件的几ｆｕ』轮廓特 、 ｆｑ：ｒ＇ｌ＇．ｊ Ｊ叟”ｆ，ｌｉ、 ｒ ０物ＪＩＪ Ｉｎ 何・个 ｛ ｆｉｉ： 义 分为下一级的低闲素装配特 ，ｆｉ【１ 零什的儿ｆ『ＩＪ轮呐：持仆ｆｆ、义 此函数的这一特点，我们把 、／３对称度变量进行指数型函数的 特征和零件的装配 艺特 模糊化处理。取ｋ＝ｌ／ｌ８０，ｎ＝０，以 对称度变量为例，对其进 行模糊化处理： ｌｌＩｈ＝ｅ…Ⅲｎ ＾ ＝０．５ ＝ｌ一 ＝１一Ｐ 隶属度函数的确定带有很大的主观性和经验性，在评估中 垃＝作常关键的一环。 ３评估模型 在产品初步设计完成以后，根据产品装配特性和产品物理 几何特征的映射关系，把影响产品装配质量的装配特征提取出 来，进行ＤＦＡ评估。ＤＦＡ评估主要评估产品结构的合理性，产品 能 能装配以及好不好装配的问题。针对传统ＤＦＡ评估的局限 与不足，如评估因素不全面，不能实现智能生产以及不能指导 先进企业产品设计等，这里的评估是在ＣＡＤ设计的基础之上， 提取产品的装配特征，对产品的装配特征用综合的模糊评估技 术进行砰估。ＤＦＡ评估指标分为三个层次，即零件级、操作级和 用级的产品装配质量评估，对应的产品装配质量特征也相应 划分为零件级的装配特征（取决于单个零件的可装配性）、工艺 级的装配特征（取决于装配操作和装配工艺）和产品级的装配 特征（取决于产品零件问的相互作用）。在ＤＦＡ评估中，评价目 标不同，选择的评价因素也就不同，其评估方法就不同。 例如，在零件级装配质量评估中，根据装配特征因素的特 点，采 【ｆｊ多级和广义合成运算的模糊综合评估模型对产品的ｆＪＪ 步设计进行ＤＦＡ评估，多级模糊综合评估模型如下： 我们用三元组（ 尺）来表示模糊评估的数学模型。 评估因素集Ｕ＝｛ …．¨ｆｌ，它表达了ＤＦＡ评估中的 各项装配质量评估的指标。 评估等级集 ：｛ “…． ｝，它表达了评估的等级。 摸糊评估矩阵Ｒ （Ｕ×Ｖ），它是由所有评估因素所对应 的评估等级集的隶属度组成的。 权重分配集Ａ：（ …， …，ｎ ），其中 ｎ．＝ｌ，它 ２ Ｉ 表明了各评估因素对产品装配质量指标影响的权重集合。 最后由各个因素的权重分配矩阵，Ｉ和和相应的模糊评估 矩阵 参与运算，逐级迭代之后得到最后的综合评估结果Ｂ： ４。Ｒ。该结果反馈给设计人员，以供参考，同时如果系统认为 该设计需要改进的话，还会给出相应的改进建议。 ４评估实例 以零件级装配质量评估为例，评估因素集 划分为１个子 分为如下三个 索（Ｈ＝４）：№ 、 、址 ＿ｆ｛：。分＂ ≮什的Ｊ ｔ 特征、重最持征、稳定性持 和抓 【ｆＩ．持 ． ．首先在低层冈素上进行练合 判， 州Ｖ ｉ ｒ－Ｉ１．２．…．／Ｉ １寸评岁ＩＪ空Ｊ ｆ￡ 。．Ｉ 尺．）逊ｆ 乡 ： ，＼ｉ’ｒ Ｉｊ ｊ ０ ｒｊ ． （，¨ ‘： ’ 的单 素评判矩阵。设ｕ ｒＩ， 求的仪币分 Ｉ。：ｆ，｛１． 『ｌ１． …， ），此时，综合 划结果 ＝ｌ 。，ｃ． ．其次足逐次在高层装配 索卜进行ｉ１ 价 最ｎ《・ｈ 价审 ｆ Ｕ． Ｒ）进行评价．其中Ｕ＝｛ｆ 『１． ．… ｆ ／ ｌ ｆｎ】愀 ｆ 阵Ｒ则由较低层次的综合 判输Ｈ：，ｊ 沟战： ’ｗ‘眦 ‘ ｉ ●Ｉ： ＩＩ 口 －…一 图２产品装配质量评估总界面圈 ３产品 美 质 俯释向 中各因素圭ｆｌ的权艰分 为Ａ＝（…．ｎ 一．ｎ，１．则 判， 问（Ｕ，Ｖ，Ｒ）上的评判结果，也就是位后ｎ勺 判 ＾泶为： ： ｌ。 。通过以上计算，得到零件组装 ｒ艺性的综 １『ｆ绱 、 口是 上的模糊集。 ＤＦＡ评估系统 ’ｌＮ９８ １：境１ ，被 川ｖＩ｛豫 ．’。 现自动化的产品设计和ｌ评估提供Ｊ 什， ｌ址１）ｌ・¨ 一Ｉ】录冼 的总界面，图２是评估刘象的…・个界咖。【ｌ１软ｒＩ：遗ｎ 【ＩＪ以 出零件轴承端盖的评判结果为｛０．２６／【 ．０．２８／Ｍ，０．４４，…｝， 合评分为７Ｉ．３分、按最人隶属度原则．木零Ｐ｛：属Ａ级 ５结论 在先进技术思想的指导卜．运用模棚的综／、 技术埘产 品初期设计阶段的产品装配质 进 ｒ评估．ｉ亥软件的 似方 法简便易行，但需要大量的调研：积累数扒，需要专家进 ¨分， 有很好评估的效果。在先进制造技术中ｌ订『以为产 ＾设计提ｆ｛ｃ一 要的评估信息，对提高企业的效率和产品质挝彳丁 定的意义 参考文献 １ Ｍ，Ｍｙｍｐ Ａｎｄｒｅａｓｅｎ，Ｓ Ｋａｈｌｅｒ ａｎｄ。１．１．’’ｕｎｄ，Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｏｒ，＼＇ｓｓｅｎ，ｈ１）．１Ｆ％ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ，ＵＫ。１９８６． ！Ｐ．Ｇ．［ｅａｎｅ） ａｎｄ Ｇｕｒｔｅｒ．＼＼＂ｉｔｔｅｕｂｃｒ） ．Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｏｒ Ａｓｓｅｍｂｌ３ ． ｌ’ｈｅ Ｅｖａｌｕａ ｔｌｏｎ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｈｉｔａｔｈｉ．Ｂｏｏｔｈｒｏ？（１ ａｎｄ Ｉ｜ｌ…ｌ ．＾ｓ ｆＴｌｈ【、Ａｕｔｏｍａｔｉｏｒ￣Ｖｏｌ １２Ｎｏ．２．１９９２，ｐｐ８～１７ ３ Ｔｈｕ—ｈｕａ Ｌｉｕ，Ｇ．Ｗ．Ｆｉｓｃｈｅｒ．Ａｓｓｃｍｂ１）’ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｙｌ ｆｏｒ ＰＤＥＳ／ ＳＴＥＰ—ｂａｓｅｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ，－ｆ．Ｄｅｓ．Ｍａｎｕ．．１９９４，４（Ｉ）：Ｉ～１９．
