層次分析法在氟塑料軟管組件研制方案中的應(yīng)用

姜宇舜

上海理工大學(xué)（上海 200093）

層次分析法在氟塑料軟管組件研制方案中的應(yīng)用

姜宇舜

上海理工大學(xué)（上海 200093）

應(yīng)用層次分析法（AHP法）建立風(fēng)險評價結(jié)構(gòu)模型，把大型客機(jī)重型高壓（SAE AS604標(biāo)準(zhǔn)）氟塑料軟管研制方案中不能量化的技術(shù)、質(zhì)量、進(jìn)度等風(fēng)險因素劃分成相互聯(lián)系的有序?qū)哟?，通過結(jié)構(gòu)性方法減少主觀因素的影響，從而選出風(fēng)險相對較小的研發(fā)方案供決策人員參考。

層次分析法氟塑料軟管組件研制方案

0 引言

上海市塑料研究所（以下簡稱上海塑研）是國內(nèi)唯一自主研發(fā)生產(chǎn)氟塑料軟管組件的企業(yè)，2009年，經(jīng)中化國際招標(biāo)有限責(zé)任公司評估確認(rèn)為中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司（以下簡稱商飛公司）潛在合格供應(yīng)商，2011年與商飛公司上海飛機(jī)設(shè)計研究所正式簽訂大型客機(jī)氟塑料軟管研制協(xié)議，承接大型客機(jī)重型高壓［符合SAE（美國機(jī)動車工程師學(xué)會）規(guī)定的AS604標(biāo)準(zhǔn)，下同］氟塑料軟管的研制任務(wù)。根據(jù)大型客機(jī)氟塑料軟管研制的特點，開展項目風(fēng)險管理，對項目中各風(fēng)險因素進(jìn)行風(fēng)險評價具有十分重要的現(xiàn)實意義[1]。本文應(yīng)用層次分析法（AHP法）對重型高壓氟塑料軟管研制項目中的研制方案進(jìn)行風(fēng)險分析，得出風(fēng)險相對較小的研制方案供課題組及項目管理人員作決策參考。

1 重型高壓氟塑料軟管研制方案簡介[2]

重型高壓氟塑料軟管組件研制，涉及規(guī)格-10、-12、-16。軟管由導(dǎo)電的聚四氟乙烯內(nèi)管、不銹鋼絲增強(qiáng)層、金屬連接件（接頭、螺母、套筒）組成。

軟管組件的制造工藝主要由三部分組成：內(nèi)管成型工藝→不銹鋼絲增強(qiáng)工藝→金屬連接件裝配工藝。（1）內(nèi)管成型工藝：上海塑研現(xiàn)有內(nèi)管成型工藝可以滿足重型高壓氟塑料軟管生產(chǎn)要求，故內(nèi)管成型工藝風(fēng)險較小。（2）不銹鋼絲增強(qiáng)工藝：重型高壓氟塑料軟管承壓等級為21 MPa，采取不同增強(qiáng)工藝均可以形成滿足承壓等級的軟管，但在考慮軟管重量和彎曲半徑等技術(shù)指標(biāo)情況下，不同增強(qiáng)工藝方案的選擇存在一定的不確定性和風(fēng)險。（3）金屬連接件裝配工藝：軟管組件扣壓參數(shù)主要依據(jù)軟管的增強(qiáng)工藝及外徑，故裝配工藝的風(fēng)險取決于增強(qiáng)工藝的風(fēng)險。

2 層次分析法簡介

層次分析法[3]是20世紀(jì)70年代美國運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)Saaty T L教授提出的。層次分析法可以將無法量化的風(fēng)險按照大小排出順序，把它們彼此區(qū)別開來。

層次分析法的基本原理[4]：在復(fù)雜的決策問題研究中，對于一些無法度量的因素，只要引入合理的度量標(biāo)度，通過構(gòu)造判斷矩陣，就可以來度量各因素之間的相對重要性，從而為有關(guān)決策提供依據(jù)。

層次分析法處理問題的基本步驟包括四個方面：（1）確定評價目標(biāo)，明確方案評價的準(zhǔn)則；（2）應(yīng)用兩兩比較法構(gòu)造所有的判斷矩陣；（3）確定項目風(fēng)險要素的相對重要度；（4）計算綜合重要度。

3 層次分析法在大型客機(jī)氟塑料軟管研制項目風(fēng)險評價中的應(yīng)用

3.1 研制方案選擇

根據(jù)前期風(fēng)險識別及估計，軟管組件的制造工藝中內(nèi)管成型工藝、金屬連接件裝配工藝風(fēng)險較小，而不銹鋼絲增強(qiáng)工藝風(fēng)險較大。目前重型高壓氟塑料軟管組件增強(qiáng)工藝有兩個研制方案：一是采用內(nèi)層纏繞＋外層編織的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)；二是采用內(nèi)層編織＋中間層纏繞＋外層編織的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

對上述方案已識別出三種風(fēng)險：技術(shù)風(fēng)險、質(zhì)量風(fēng)險、進(jìn)度風(fēng)險。技術(shù)風(fēng)險指對兩種實施方案在技術(shù)上的把握性；質(zhì)量風(fēng)險指兩種技術(shù)方案在實施過程中質(zhì)量控制程度的可靠性；進(jìn)度風(fēng)險指兩種方案在研制進(jìn)度上存在的提前完成、準(zhǔn)時完成、延期完成等潛在風(fēng)險。上述三種風(fēng)險均不易量化。本實驗?zāi)繕?biāo)：通過風(fēng)險評價，選出風(fēng)險最大的研制方案，為決策選用哪種方案開展項目研制作重要參考。

3.2 AHP法的應(yīng)用

3.2.1 構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)模型

根據(jù)上述決策目標(biāo)、評價準(zhǔn)則，構(gòu)建項目的遞階層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

圖1 研制方案遞階層次結(jié)構(gòu)模型

3.2.2 構(gòu)造判斷矩陣A

根據(jù)兩兩比較標(biāo)度，確定各層次不同因素的重要權(quán)數(shù)，得到判斷矩陣A。

方案層有兩個方案，對技術(shù)風(fēng)險、質(zhì)量風(fēng)險和進(jìn)度風(fēng)險進(jìn)行兩兩比較，得到判斷矩陣A1、A2和A3。

3.2.3 判斷矩陣特征向量的計算

分別計算矩陣A、A1、A2、A3的特征向量，分別用W、W1、W2、W3表示。矩陣A、A1、A2、A3的特征向量均經(jīng)過歸一化處理，具體數(shù)值見表1。

表1 矩陣A、A1、A2、A3的特征向量W、W1、W2、W3歸一化后的值

W1表明，從技術(shù)風(fēng)險角度來看，方案一風(fēng)險小于方案二；W2表明，從質(zhì)量風(fēng)險的角度看，方案一風(fēng)險大于方案二；W3表明，從進(jìn)度風(fēng)險的角度看，方案一風(fēng)險小于方案二。

3.2.4 一致性檢驗

在建立判斷矩陣過程中，涉及人的主觀判斷，因而會出現(xiàn)判斷不一致的情況。為保證評價分析的有效性，必須進(jìn)行一致性判斷。計算得出：

判斷矩陣A完全相容時，則其最大特征根λmax= n，若不相容，則λmax＞n，因此可應(yīng)用λmax-n的關(guān)系來界定偏差相容性的程度。設(shè)相容性指標(biāo)為CI，則有CI=(λmax-n)/(n-1)，定義一致性指標(biāo)CR=CI/RI，RI為隨機(jī)性指標(biāo)，當(dāng)一致時，CR=0，不一致時，由于一般情況下λmax＞n，因此CR＞0。隨機(jī)性指標(biāo)RI見表2。

表2 隨機(jī)性指標(biāo)RI數(shù)值

若一致性指標(biāo)CR＜0.1，則認(rèn)為判斷矩陣的一致性可以接受，權(quán)重向量W可以接受。

計算得λmax=3.055 4，CI=0.027 7，查表得RI= 0.58，則CR=0.0277/0.58=0.0477＜0.1。所以判斷矩陣A的一致性符合要求，其權(quán)重向量W可以接受。

3.2.5 計算綜合重要度

特征向量W1、W2、W3分別從技術(shù)風(fēng)險、質(zhì)量風(fēng)險和進(jìn)度風(fēng)險的角度比較了兩個方案，單只給出其相對重要度，而并沒有回答兩個方案的整體風(fēng)險水平和系統(tǒng)重要性。

在計算遞階層次結(jié)構(gòu)各層次要素對上一級要素的相對重要度之后，即可從最上層開始，自上而下地求出各層要素關(guān)于系統(tǒng)總體的綜合重要度。

然后用矩陣B乘以特征向量W，得到矩陣Wf，

矩陣Wf表明，從評價目標(biāo)“選出風(fēng)險最大的研制方案”的角度出發(fā)，綜合了技術(shù)風(fēng)險、質(zhì)量風(fēng)險和進(jìn)度風(fēng)險三個方面之后，方案二風(fēng)險大于方案一。

4 結(jié)論

應(yīng)用AHP法對重型高壓氟塑料軟管組件研制方案中的增強(qiáng)工藝研制方案進(jìn)行風(fēng)險評價，通過前期風(fēng)險識別，建立層次分析結(jié)構(gòu)模型，將研制方案中不能量化且影響研發(fā)的風(fēng)險因素劃分成相互聯(lián)系的有序?qū)哟?，通過結(jié)構(gòu)性方法來減少主觀因素的影響，選出了風(fēng)險相對較小的研發(fā)方案，為相關(guān)課題組設(shè)計人員及項目管理人員進(jìn)行決策提供了重要參考。

項目技術(shù)人員采納上述風(fēng)險評價結(jié)果后，采用方案二的增強(qiáng)工藝進(jìn)行項目研制，根據(jù)后期研制結(jié)果，規(guī)格-10、-12、-16的軟管組件均已成功通過鑒定試驗驗證。

與以往只根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行簡單風(fēng)險判斷而選擇研發(fā)方案相比，采用層次分析法對各評價因素進(jìn)行兩兩評價后計算得到的結(jié)果更科學(xué)。

[1]白思俊主編.現(xiàn)代項目管理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[2]張園春.高壓聚四氟乙烯軟管組件金屬接頭的設(shè)計[J].上海化工,2010,35(6):11-14.

[3]Saaty T L.Highlights and critical points in the theory and application of the Ananlytic Hierarchy Process[J].European Journal ofOperational Research.1994,74(3):426-447.

[4]沈建明主編.項目風(fēng)險管理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004:110-113.

浙江力普精制棉粉碎成套生產(chǎn)線獲國家專利

最近，浙江力普粉碎設(shè)備有限公司在精制棉制備纖維素粉碎加工技術(shù)領(lǐng)域再傳捷報，研發(fā)的“一種精制棉粉碎成套生產(chǎn)線”獲得了國家專利（專利號：ZL. 201320555760.X）。

這是該公司繼“短纖維粉碎機(jī)”、“高效纖維素剪切粉碎機(jī)”獲國家專利；“醫(yī)藥輔料纖維素醚專用高效剪切粉碎機(jī)的研究和產(chǎn)業(yè)化項目”和“GWM-730纖維素高效剪切磨開發(fā)”列入浙江省市科技項目、浙江省新產(chǎn)品計劃之后，在精制棉粉碎設(shè)備領(lǐng)域取得的又一科技成果。

作為中國纖維素行業(yè)協(xié)會會員單位，浙江力普專注、持續(xù)進(jìn)行了系列創(chuàng)新開發(fā)，使專利產(chǎn)品獲得了有益的效果，生產(chǎn)線集打散、檢測、粉碎、集料、除塵于一體，能實現(xiàn)精制棉制備纖維素的規(guī)?；a(chǎn)并有效集塵，杜絕原料中金屬雜質(zhì)對粉碎機(jī)刀片的損壞，對環(huán)境不會造成粉塵污染。

該生產(chǎn)線產(chǎn)量達(dá)200～350 kg/h，粉碎刀片采用高強(qiáng)度、抗沖擊、耐磨性好的進(jìn)口特種耐磨材料，并可重磨使用，使用維護(hù)成本低、穩(wěn)定性好。經(jīng)山東、浙江、江蘇、上海、河南等地企業(yè)使用證實，與同類產(chǎn)品相比，產(chǎn)量可提高40%，耗能降低20%左右。該機(jī)型同樣適合于絨狀、絮狀棉纖維及纖維素醚類產(chǎn)品（如精制棉、棉麻、光纖、芳綸、滌綸等）的超細(xì)粉碎。

目前，該生產(chǎn)線與纖維素成品粉碎機(jī)、濕粉碎機(jī)三項產(chǎn)品已經(jīng)在纖維素行業(yè)中廣泛應(yīng)用，客戶涵蓋國內(nèi)規(guī)模前十位的纖維素醚生產(chǎn)企業(yè)并獲得高度認(rèn)可。此三項設(shè)備的應(yīng)用為國內(nèi)整個纖維素行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

Application of Analytic Hierarchy Process in Development Scheme of PTFE Hose Assembly

Jiang Yushun

Using the analytic hierarchy process to establish the risk assessment structure model,for the heavy PTFE hose assembly used in large aircrafts under high pressure,the risk factors that cannot be quantified in development (including technology risk,quality risk)and schedule risk were divided into interconnected ordered hierarchies.The purpose is to reduce the influence of subjective factors through structured method,thereby selecting the development scheme with minor risk to provide reference for decision makers.

Analytical hierarchy process;PTFE hose assembly;Development scheme

V233.91

2014年3月

姜宇舜男1983年生上海理工大學(xué)項目管理專業(yè)在職研究生目前就職于上海市塑料研究所從事科研項目管理工作