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基于AHP和灰色理论的数控机床可靠性综合评价方法

作者:赵云波时间:2016-03-28来源:电子产品世界收藏
编者按:本文提出了AHP分析法 (按层次等级处理分析法,Analysis Hierarchical Process)和灰色理论对数控机床的可靠性进行实用、有效、科学的一致性综合评价。AHP方法的核心是对现场收集到的实际数据进行加权以减少误差和提高精度,而灰色理论是在经验丰富专家打分的基础上加权,以减少主观因素的影响。

摘要:本文提出了分析法 (按层次等级处理分析法,Analysis Hierarchical Process)和的可靠性进行实用、有效、科学的一致性综合评价。方法的核心是对现场收集到的实际数据进行加权以减少误差和提高精度,而是在经验丰富专家打分的基础上加权,以减少主观因素的影响。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201603/288914.htm

引言

  机械制造业是一个国家核心竞争力的重要体现,制造业的发展直接影响着国家的发展。又是机械制造业的生产母机,因此制造业的发展离不开的发展,它们相互影响,密不可分。而数控机床可靠性的提高一直是困扰其产业技术发展的工程难题[1-2]。然而,由于数控机床的复杂性和不确定性,对于构造的综合评价模型,总会遇到很多不确定的或者难以量化的因素,而且这些因素又很难给出明确的判断,为了解决上述问题,运用来解决其存在的不确定问题[4]。因此,本文运用的方法将数控机床及其子系统看作灰色系统对其可靠性进行综合评价。

  AHP方法的核心是建立分层递阶层次结构模型,其实质是一种通过确定权重进行系统综合的一种方法。AHP方法的特点是:为系统分析人员提供一种系统分析与系统综合过程系统化,模块化的思维方法。最终可将判别矩阵进行一致性检验,以体现主观判断的准确性[5-6]

  灰色系统理论广泛应用于各个领域。在现实生活中,存在大量的不是白色系统(信息完全明确)也不是黑色系统(信息完全不明确)的灰色系统。由于数控机床的可靠性正是出于这种很多不确定因素。因此,本文采用灰色理论来实现对数控机床可靠性的综合评价。

1 基于AHP的灰色理论综合评价模型

1.1 建立多级递阶层次结构

  根据对实际数控机床的调研和及现场收集的数据,数控机床可靠性的多级递阶层次结构模型如图所示。从该数控机床可靠性的评价模型可以看出,影响数控机床可靠性的指标有很多,主要由四大部分组成:机械指标(A1)、液压与气动指标(A2)、电气指标(A3)和其他指标(A4)。另外,每一层一级评价指标又分别由若干个二级指标组成。

1.2 AHP确定指标权重

  通过两两比较,确定相对指标权重,从而可以构建出一级指标和二级指标的判别矩阵,然后再求出该判别矩阵的最大特征根及其对应的特征向量。一般来说,必须要对判别矩阵进行一致性检验,这样可以消除误差,提高准确率。

  一致性指标为C.I.

  其中n为判断矩阵的阶数。

  一般情况下,若,就认为判别矩阵具有一致性。而据此计算的结果被视为可接受的。

1.3 制定评分标准

  在本文中,将数控机床可靠性的指标优劣等级划分为4个级别,分别为{可靠好,可靠性较好,可靠性一般,可靠性差},并将其分值分别给予4,3,2,1分,其指标等级也可以介于上述分值之间,并且分数越高表示其可靠性越好。

  根据评价标准,对其各级指标进行综合评定,最终确定评价样本矩阵D(s):

1.4 确定评价灰类

  本文中对于数控机床可靠性一共有四种评价结果,则其相对应的评价结果分别对应着四种函数,灰类序号定义为e,即e=1,2,3,4。他们分别是“可靠好”,“可靠性较好”,“可靠性一般”,“可靠性差”,其相应的灰数和白化权函数如下。

  第一灰类“可靠好”(e=1),灰数,白化权函数为f1,表达式如下:

  第二灰类“可靠性较好”(e=2),灰数,白化权函数为f2,表达式如下:

  第三灰类“可靠性一般”(e=3),灰数,白化权函数为f3,表达式如下:

  第四灰类“可靠性差”(e=4),灰数,白化权函数为f4,表达式如下:

1.5 计算灰色评价系数和灰色评价权矩阵

  将第e个评价灰类的灰色评价系数记为,其表达式如下:

  在将上述求得的灰色评价系数相加,即可求得各个评价灰类的总灰色评价数,其表达式如下:

  因此,再将第e个评价灰类的灰色评价系数除以总灰色评价数,可以得到第e个灰类的灰色评价权,记为,其表达式如下:

  由于本章节设有四个灰类,即e=1,2,3,4。他们分别是“可靠好”,“可靠性较好”,“可靠性一般”,“可靠性差”,因此各灰类的灰色评价权向量也应该由四个数值构成,由下式表示:

  即相应的灰色评价权矩阵也可以求出,由下式表示:

1.6 计算综合评价值

  由上面的计算可以得到综合评价结果,由下式表示:

  而各评价灰类的等值化向量由C表示,,最终,可以得到其综合评价值,由下式表示:

2 实例分析

  本文综合数控机床的故障分析、设计、检测检验、试验的分析和现场的实际调研,考虑不同的加权系数,最终确定机械指标、液压与气动指标、电气指标和其他指标的加权数分别为0.25、0.3、0.3和0.15。


本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2016年第3期第67页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



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