CN110135709B

CN110135709B - 基于electre-1的球阀装配质量评估方法

Info

Publication number: CN110135709B
Application number: CN201910338577.6A
Authority: CN
Inventors: 庞继红; 管翔云; 杨焕; 王国强
Original assignee: Wenzhou University
Current assignee: Wenzhou University
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2039-04-25
Also published as: CN110135709A

Abstract

本发明公开了基于ELECTRE‑1的球阀装配质量评估方法，涉及阀体装配质量领域，其步骤包括：A、建立球阀装配质量特性指标的评估模型，包括成本型指标和效益型指标；B、对球阀装配质量特性指标中的成本型指标和效益型指标分别进行标准化处理；C、构建多组球阀方案之间的装配质量特性指标的级别高于关系，设定各个球阀装配质量特性指标的权重，并且进行和谐性检验以及非和谐性检验；D、确定多组球阀方案之间的装配质量特性指标的级别高于关系。本发明具有思路清晰、计算简单方便的优点。

Description

基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法

技术领域

本发明涉及阀体装配质量领域，具体涉及基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法。

背景技术

近年来，随着我国制造业行业的发展，球阀对促进国民经济发展中扮演了重要的角色，球阀是装备制造业中的一个非常重要的组成部分，发展阀门产业对于促进工业经济的发展和提升实体装备制造水平等方面具有重要意义，球阀是球体由阀杆带动并绕阀杆轴线作旋转运动的一类阀门，其主要用途是截断或接通管路中的介质以及流体的调节与控制，因此，球阀作为管路流体输送系统中控制流体方向、压力的关键控制部件，在机械装备行业有着极其重要的作用和地位。

装配工作是产品制造过程中的最后一道工序，装配质量是装配工作的最直接体现，在装配时，装配质量体现在零件间的配合技术要求，或各零、部件间的相互位置正确等方面，在实际生产中，会根据不同生产需求选择不同类型的阀门，球阀是生产生活常用的一类阀门，拥有结构小、耐磨、操作方便等优点，在多种类型的球阀中，其耐磨性能、密封等级、使用寿命也是有差距的，如何根据实际情况选择一组适用的球阀是亟待解决的一个难题。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供一种思路清晰、计算简单方便的基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法。

本发明所采用的技术方案：基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法，其步骤包括：

A、建立球阀装配质量特性指标的评估模型，包括成本型指标和效益型指标；

B、对球阀装配质量特性指标中的成本型指标和效益型指标分别进行标准化处理；

C、构建多组球阀方案之间的装配质量特性指标的级别高于关系，设定各个球阀装配质量特性指标的权重，并且进行和谐性检验以及非和谐性检验；

D、确定多组球阀方案之间的装配质量特性指标的级别高于关系。

所述步骤A中：

成本型指标包括维修费用和粗糙度；

效益型指标包括密封性能、清洁度、动作性能、表面处理以及平均故障间隔时间。

所述步骤B中，进行标准化处理后的特性指标范围在0-1之间。

所述步骤B中，

对于效益型指标可以采用如下公式：

z_ij＝x_ij/x_imax；

对于成本型指标可以采用如下公式：

z_ij＝x_imin/x_ij；

其中，z_ij为标准化处理后得到的数据，x_ij表示一组数据中的一个具体参数，x_imin和x_imax分别表示一组数据中的最小值和最大值。

所述步骤C包括：

C1、建立在不同质量特性指标和多种球阀方案下的以决策矩阵Y＝{y_ij}；

C2、设定各个质量特性指标的权重比；

C3、对各个球阀方案两两比较各自的特性指标，并将计算结果按照正指标，负指标以及等于进行分类；

C4、进行和谐性指数计算，并且选定判定值a，得到和谐性检验表和不和谐检验表，只有全部的和谐性指数≧a，才通过和谐性检验；

C5、设定阈值，得到基于阈值的不和谐性检验表，进行非和谐性检验。

把所有满足y_j(x_i)＞y_j(x_k)的质量特性指标的集合记作正指标J⁺(X_i,X_k)，满足y_j(x_i)＝y_j(x_k)的质量特性指标的集合记作等于J^＝(X_i,X_k)，满足y_j(x_i)＜y_j(x_k)的质量特性指标的集合记作负指标J^-(X_i,X_k)；即分别得到如下三个公式：

J⁺(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＞y_j(x_k)}；

J^＝(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＝y_j(x_k)}；

J^-(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＜y_j(x_k)}；

所述步骤C4中，所述和谐性指数为I_ik和I'_ik，I_ik定义为x_i不劣于x_k的质量特性指标的权重之和在所有质量特性指标权重总和所占的比例，I'_ik定义为优于x_k的所有质量特性指标权重之和与x_i劣于x_k的质量特性指标权重之和的比例，分别采用如下公式：

其中，

为在质量特性指标j上x_i优于x_k的权重比之和，

表示在质量特性指标j上x_i等于x_k的权重比之和，

表示所有质量特性指标权重总和；

表示在属性j上x_i劣于x_k的权重比之和，x_i为第i个球阀方案的数值，x_k为第k个球阀方案的数值。

所述步骤C5中，为每个质量特性指标设定阈值d_j，对任何j，y_j(x_k)-y_j(x_i)≥d_j，则不管其它质量特性指标的数值如何，都不接受其他属性的补偿；其中，j＝1，2，...，n。

所述步骤D中，采用逐点删除法，在和谐性检验表中的数据剔除包含有基于阈值的不和谐性检验表的数据，最后确定级别高于关系。

本发明的有益效果是：本技术方案基于ELECTRE-1，根据不同组球阀质量特性指标以及它们的权重比，对不同组球阀装配质量进行优劣排序，通过一系列的计算对各个方案进行优劣排序，从而逐步缩小方案集，直到决策者从中选出最满意的方案为止。该方法思路清晰、计算略有繁琐但可以通过计算编程程序自动实现，避免了传统排序方法的繁琐和计算困难的问题。

附图说明

图1为本发明实施例基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法的流程图。

图2为球阀质量特性指标分类图。

图3为各个方案优劣关系图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

ELECTRE-1方法的基本思想是通过构造一系列的弱支配关系来淘汰劣方案，从而逐步地缩小方案集，直到决策者能从中选择出最满意的方案为止；由于弱支配关系的构造方法是基于“和谐性”’与“不和谐性”的检验，故ELECTRE-1方法也被称为和谐性分析方法；当某方案中的某些特性属性值越高，所占的权重比越大时，意味着这些特性对该方案的影响越大，反之就越小；为方便计算，本文先将球阀特性指标进行标准化处理，进行标准化处理后的特性指标范围在0-1之间。

1.影响球阀装配质量主要由球阀的规格、性能和结构所决定，并影响球阀的可靠性、实用性。主要由维修费用、清洁度、粗糙度、平均故障间隔时间(Mean Time BetweenFailure，MTBF)、表面处理、动作性、能密封性能决定，如图一所示。

本发明专利将影响球阀装配质量的因素划分为效益型和成本性因素，对于效益型因素，其值越高越符合我们的期望，而对于成本型指标，则相反，越低越符合我们的期待，例如，对于一组球阀，我们期待维修费用(成本)尽可能的低；而清洁度，密封性能优良等级、动作性能等越高越好；其中，维修费用(成本)就属于成本型指标，清洁度和密封性能就属于效益型指标。

2.数据标准化处理：

在进行综合评价时，各个指标由于层级和纲量不同，造成综合评价结果的不准确。为了简化计算，通过对数据进行标准化处理，评价数据可以分为效益型指标和成本型指标。对于效益型指标，其值越高越符合我们的期望，而成本型指标则相反。可以利用以下公式对数据进行标准化处理：

z_ij＝x_ij/x_imax (1)

z_ij＝x_imin/x_ij (2)

其中，公式(1)表示效益型指标，公式(2)表示成本型指标，z_ij表示处理后的得到数据，x_ij表示具体某一参数，x_imin，x_imax分别表示一组数据中的最小值和最大值。

3.级别高于关系的构建

以决策矩阵Y＝{y_ij}为基础，决策矩阵不在规范化，对于X中的每个方案x_i和x_k,为了判定是否存在级别高于关系，需进行和谐型检验和非和谐型检验。具体步骤如下：

(1)由决策人设定各属性的权重。

(2)进行和谐型检验。

(2.1)把所有满足y_j(x_i)＞y_j(x_k)的属性J的集合记作J⁺(X_i,X_k)，满足y_j(x_i)＝y_j(x_k)的属性J的集合记作J^＝(X_i,X_k)，满足y_j(x_i)＜y_j(x_k)的属性J的集合记作J^-(X_i,X_k)；即分别得到如下三个公式：

J⁺(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＞y_j(x_k)}； (3)

J^＝(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＝y_j(x_k)}； (4)

J^-(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＜y_j(x_k)}； (5)

(2.2)计算和谐型指数

和谐性指数I_ik定义为x_i不劣于x_k的属性的权重之和在所有属性权重总和所占的比例。

其中，

为在属性j上x_i优于x_k的权重比之和，

表示在属性j上x_i等于x_k的权重比之和，

表示所有属性权重总和。

和谐性指数I'_ik定义为x_i优于x_k的那些属性权重之和与x_i劣于x_k的那些属性权重之和的比例。

其中

表示在属性j上x_i劣于x_k的权重比之和。

(3)进行非和谐性检验。

由决策人为每个属性j设定阈值d_j(j＝1，2，...，n)，若对任何j，y_j(x_k)-y_j(x_i)≥d_j，则不管其他属性的值如何，都不接受其他属性的补偿。

(4)确定级别高于关系的使用。

对于方案集中的每一对方案x_i和x_k，若I'_ik≥1,I_ik≥a，且对所有j，y_j(x_k)-y_j(x_i)＜d_j，x_i的级别高于x_k。

实例具体分析：

第一步：由于市场的不同需求，阀门制造企业会生产不同等级的球阀，而不同等级的球阀特性指标也是不同的，球阀质量特性指标主要有：维修费用(I₁)，清洁度(I₂)，粗糙度(I₃)，密封性能(I₄)，MTBF(I₅)表面处理(I₆)，动作性能(I₇)，本技术方案搜集了5种不同等级的球阀的主要特性指标，如表1所示：

表1球阀质量特性指标

第二步：对球阀质量特性指标数据进行标准化处理，对于效益型指标，可以用公式(1)进行标准化处理；对于成本型指标，可以用公式(2)进行标准化处理；表2为标准化处理后的结果。

表2球阀质量特性指标属性值

第三步：基于不同指标分析下的级别高于关系的构建，如表3所示：

表3不同指标下五种方案的排序表

第四步：决策人可以根据实际情况确定七个评价指标的权重比，本实施例依次设为(0.15、0.12、0.11、0.25、0.14、0.10、0.13)。

第五步：进行和谐性检验

对各个方案的属性值进行比较，利用公式(3)(4)和(5)，将计算结果按照正指标，负指标，等于进行分类，例如，X₁与X₂比较，X₁优于X₂的指标有I₄、I₅、I₆、I₇，记为正指标，劣于X₂的指标有I₁、I₂、I₃，记为负指标，二者相等的指标没有，则可记为0。结果如表4所示。

表4分类指标集合

根据公式(6)(7)进行和谐性指数计算，结果如表5所示。

表5和谐性指数计算

决策人根据实际情况选定a，a是判断通过和谐性检验的的标准值。要求0.5≤a≤1，本实例选定a＝0.5，假如I'_ik≥a,I_ik≥a则通过和谐性检验。得到的和谐型检验表如表6所示：

表6和谐性检验表

表(7)不和谐检验表

由决策人为每个属性设定阈值d_j，j＝1，2，...，n。假如对任何j，y_j(x_k)-y_j(x_i)≥d_j，则不管其他属性的值如何，都不接受其他属性的补偿。本发明专利根据实际情况设定阈值d_j为0.125，则得到的不和谐性检验表如表8所示。

表8基于设定阈值的不和谐性检验表

第六步：确定级别高于关系，表8是根据设定阈值的得到的不和谐性检验表，在表6中剔除表8的数据后得到表9，确定级别高于关系。

表9级别高于关系

基于逐点删除法进行删除，例如X₁与X₂比较，正指标权重和占0.62，负指标权重和只占0.38，因此方案X₁优于X₂，以此类推，删除的顺序是X₃＞X₁＞X₄＞X₅＞X₂。

根据以上计算，可以得出结论，最优方案为X₃是最符合我们期望的方案。X₁,X₄X₅次之，X₂为最劣方案。因此，我们可以选择X₃(维修费用为16.1千元，清洁度为0.127，粗糙度等级为8，密封性能由量等级为9.5，MTBF为2290小时，表面处理为94.2％，动作性能为97.9％)作为最优选。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims

1.基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法，其特征在于，其步骤包括：

D、确定多组球阀方案之间的装配质量特性指标的级别高于关系；

所述步骤A中：

成本型指标包括维修费用I₁和粗糙度I₃；

效益型指标包括密封性能I₄、清洁度I₂、动作性能I₇、表面处理I₆以及平均故障间隔时间I₅；

所述步骤C包括：

C1、建立在不同质量特性指标和多种球阀方案下的决策矩阵Y＝{y_ij}，其中y表示给定的决策人的偏好次序和属性矩阵，i表示某一个球阀方案的序号，j表示某一个质量特性指标，即属性；

C2、设定各个质量特性指标的权重比，权重比(I₁、I₂、I₃、I₄、I₅、I₆、I₇)依次为(0.15、0.12、0.11、0.25、0.14、0.10、0.13)；

C4、进行和谐性指数计算，并且选定判定值a，得到和谐性检验表和不和谐检验表，只有全部的和谐性指数≥a，才通过和谐性检验；

C5、设定阈值，得到基于阈值的不和谐性检验表，进行非和谐性检验；

2.根据权利要求1所述的基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法，其特征在于，所述步骤B中，进行标准化处理后的特性指标范围在0-1之间。

3.根据权利要求2所述的基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法，其特征在于，所述步骤B中，

对于效益型指标可以采用如下公式：

z_ij＝x_ij/x_imax；

对于成本型指标可以采用如下公式：

z_ij＝x_imin/x_ij；

其中，z_ij为标准化处理后得到的数据，x_ij表示一组数据中的一个具体参数，x_i是给定方案集X的一个子集，x_ij则表示子集x_i在属性j上的具体参数，即x_i在质量特性指标j上的具体参数，x_imin和x_imax分别表示一组数据中的最小值和最大值。

4.根据权利要求3所述的基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法，其特征在于：把所有满足y_j(x_i)＞y_j(x_k)的质量特性指标的集合记作正指标J⁺(X_i,X_k)，满足y_j(x_i)＝y_j(x_k)的质量特性指标的集合记作等于J^＝(X_i,X_k)，满足y_j(x_i)＜y_j(x_k)的质量特性指标的集合记作负指标J^-(X_i,X_k)；即分别得到如下三个公式：

J⁺(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＞y_j(x_k)}；

J^＝(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＝y_j(x_k)}；

J^-(x_i,x_k)＝{j|1≤j≤n,y_j(x_i)＜y_j(x_k)}；

根据属性j，若方案x_i优于x_k，记为y_j(x_i)＞y_j(x_k)；若方案x_i等于x_k，记为y_j(x_i)＝y_j(x_k)；若方案x_i劣于x_k，则记为y_j(x_i)＜y_j(x_k)；x_i为方案集合X_i的一个子集，x_k为方案集合X_k的一个子集；属性j表示决策人给定评价一个方案x的质量特性指标，n＝7。

5.根据权利要求4所述的基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法，其特征在于：所述步骤C4中，所述和谐性指数为I_ik和I'_ik，I_ik定义为x_i不劣于x_k的质量特性指标的权重之和在所有质量特性指标权重总和所占的比例，I'_ik定义为x_i优于x_k的所有质量特性指标权重之和与x_i劣于x_k的质量特性指标权重之和的比例，分别采用如下公式：

其中,

为在质量特性指标j上x_i优于x_k的权重比之和，表示

在质量特性指标j上x_i等于x_k的权重比之和，

表示所有质量特性指标权重总和；

表示在属性j上x_i劣于x_k的权重比之和。

6.根据权利要求5所述的基于ELECTRE-1的球阀装配质量评估方法，其特征在于：所述步骤C5中，为每个质量特性指标设定阈值d_j，对任何j，y_j(x_k)-y_j(x_i)≥d_j，则不管其它质量特性指标的数值如何，都不接受其他属性的补偿；其中，j＝1，2，...，n。