基于QFD的加工中心可用性保障技术研究

发布时间：2019-03-08 21:32

【摘要】：数控机床作为先进制造技术基础装备，其质量与水平是衡量一个国家工业现代化水平和综合国力的重要标志。在中国从制造业大国向制造业强国迈进的历史背景下，世界数控机床企业纷纷把中国作为首选市场，中国已经成为世界机床强势企业竞争和博弈的重要舞台。与世界数控机床制造业强国相比，我国中高端数控机床的研发相对落后，可用性较差，市场占有率偏低。提高国产数控机床研发能力、产品质量和可用性，是提高我国机床产业自主创新水平、市场占有率及提升我国装备制造业水平和综合国力的迫切需要。本文结合国家自然基金课题，将市场规律驱动质量保障的方法论，引入数控机床可用性保障技术的研究中。提出数控机床“可用性功能展开”（Availability Function Deployment，AFD）和构建“可用性屋”（House of availability，HOA)的新构思。从数控机床市场用户对可用性的需求出发，运用网络层次分析法(Analytic Network Process，ANP)、结构方程模型(Structure Equation Modeling，SEM)以及基于灰色理论的故障风险评估技术将机床用户对可用性的需求，转化到数控机床产品的设计、制造装配、外购外协等产品链环节中，构筑数控机床可用性保障机制的理论体系和应用基础。以量大面广的数控机床代表性产品——加工中心为对象，结合数控机床的功能和故障特点以及用户需求信息和机床故障信息的不确定性，进行基于QFD（Quality Function Deployment，QFD）的加工中心可用性保障技术研究。主要内容如下：加工中心可用性需求指标体系构建。引入QFD中从用户对产品可用性需求出发的理念，在前期研究基础上，通过相关文献资料查阅，借助深度访谈法获得加工中心可用性需求初始指标，然后借助两轮专家咨询法进行指标筛选，最后通过预调研问卷验证，采用因子分析和信度分析进行指标删减完善，以确定加工中心可用性需求指标体系，为后续可用性屋构建奠定基础。加工中心用户可用性需求指标组合重要度分析。获取顾客需求重要度是QFD构建关键的步骤。顾客需求重要度体现了顾客对产品属性的偏好，在QFD规划时，是用于分配资源和进行科学决策的根据。本文采用基于ANP-SEM法进行用户可用性需求指标基本重要度分析，由市场竞争评价矩阵引入熵权法确定用户可用性需求修正重要度，采用几何平均法综合这两个重要度建立组合权重向量，实现用户可用性需求组合重要度确定，结果表明MTBF和故障诊断是最重要的可用性需求指标，这为加工中心可用性技术需求分析和可用性保障技术的制定提供依据。基于QFD的加工中心可用性技术需求分析。基于QFD原理构建加工中心可用性屋，将用户对产品可用性的需求，转化到加工中心产品生产链的各个环节中，通过对各个故障因素进行挖掘，从而确定可用性技术需求改进目标，为建立可用性保障机制提供技术支撑。首先对矩阵中定量和定性指标的计算方法进行了探索，采用小样本建模方法对加工中心子系统和故障模式进行可靠性建模与维修性建模，采用混合蛙跳算法求解，得到定量指标值；考虑指标模糊性，引入云模型，实现了定性指标的定量转变；然后，应用QFD——灰色风险评估模型对加工中心技术需求风险进行分析；最后，借助矩阵转换，将用户可用性需求转换为加工中心可用性技术需求，所确定关键技术需求为外购外协与制造装配。加工中心可用性保障技术提出。提出了从满足MTBF和故障诊断两个最重要的用户可用性需求出发进行加工中心可用性保障技术研究的思路。在MTBF方面，提出外购外协件可靠性保障、制造装配过程可靠性保障两方面具体技术。对于外购外协件可靠性保障，采用了F-EAHP法（Fuzzy-Extension analytic hierarchy process， F-EAHP）进行供应商可靠性能力评价以选择供应商，并制定了外购外协件验收流程与验收检核表。对于制造装配过程可靠性保障，，提出了在装配过程中须注意的具体要领。在故障诊断方面，提出了基于DEMATEL-ISM的加工中心故障诊断技术。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659

【参考文献】