CN113065789A - 一种基于三标度层次分析法的制造成熟度等级快速自评方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于三标度层次分析法的制造成熟度等级快速自评方法，其特征是它包括以下步骤：1.建立层次分析结构模型；2.使用三标度层次分析法快速计算各指标权重；3.对评价指标体系内各指标进行量化处理；4.以指标量化值加权计算制造成熟度综合评分，进而评估该制造成熟度等级。本发明采用比广泛应用的九标度法构建判断矩阵时的比较次数大幅减少，且采用数学方法对比较矩阵中的元素优化，将其转化为一致性矩阵，可直接求得各个目标的权重，避免了对判断矩阵的反复一致性检测，在保证专家对指标真实评价的同时，提高了评价效率；另一方面，也避免了当评价指标过多时，九标度层次分析法迭代次数多、计算量大的问题，从而为制造成熟度等级自评价提供了一种有效的快速评估方法。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种产品制造成熟度等级快速评估方法，用于制造成熟度等级自评。具体地说是一种利用三标度层次分析法(AHP)对产品制造成熟度进行等级自评判断，采用基于三标度的层次分析法确定指标权重，克服广泛应用的九标度层次分析法迭代次数多、计算量大及判断矩阵反复一致性检测问题，有效提高了制造成熟度等级自评价效率。
背景技术
在制造业项目管理中，通常采用制造成熟度评价来评估产品的制造能力，判断其能否产品达到规定的制造成熟度等级；能否按照规定的成本、周期和产量要求，生产出符合质量要求的产品，进而有效地进行制造项目控制并降低制造项目风险。
制造成熟度等级评价有自评和他评两种形式。自评是企业自身及时了解产品制造发展程度的自我评价，而他评是由第三方组织实施的对企业制造能力的评价。制造成熟度等级自评为他评奠定基础，在保证一定评价精度的前提下，更加强调评价效率。
目前针对制造成熟度评价的方法有很多，以层次分析法的使用居多。层次分析法属于一种多准则决策方式，是极具代表意义的问题分析方法，其适用于多层次的指标系统，能够很好的处理难以定量描述的复杂问题。层次分析法广泛采用1-9标度法，当指标过多时，使用1-9标度法会导致矩阵一致性检测的复杂性及庞大的计算量，最终导致评价周期过长；且九标度层次分析法需要对判断矩阵进行反复的一致性检验和判断矩阵的调整，而判断矩阵的调整将违背专家对指标重要性判断的实际态度。针对制造成熟度自评价，本发明采用三标度层次分析法进行制造成熟度等级快速评估。采用三标度法创建比较矩阵，大大降低了指标间的比较次数。运用数学方法求解判断矩阵，确定最优一致性矩阵，根据最优一致性矩阵可直接求解各指标权重，计算量小，且无需调整判断矩阵，可保证专家对指标重要性的实际评价态度，在保证专家实际评价态度的同时有效提高了制造成熟度等级评估效率，从而为制造成熟度等级自评价提供了一种快速估算方法。
发明内容
本发明的目的针对现有的基于1-9标度法的层次分析法对产品制造的制造成熟度评价时存在指标过多，导致矩阵一致性检测的复杂性及庞大的计算量，最终导致评价周期过长的问题，发明一种基于三标度层次分析法的制造成熟度等级快速自评方法，以降低指标间的比较次数，运用数学方法求解判断矩阵，确定最优一致性矩阵，根据最优一致性矩阵可直接求解各指标权重，计算量小，且无需调整判断矩阵，可保证专家对指标重要性的实际评价态度，在保证专家实际评价态度的同时有效提高了制造成熟度等级评估效率，从而为制造成熟度等级自评价提供了一种快速估算方法。
本发明的技术方案是：
一种定量的制造成熟度等级快速自评方法，其特征是，首先在确定指标评价体系的基础上，使用三标度层次分析法构建比较矩阵，对比较矩阵进行数学运算求解判断矩阵，进而确定最优一致性矩阵，求解各指标权重，最后对该指标体系进行加权处理，求解最终的综合评分，判定综合评分等级，决策是否满足进行下一等级的制造成熟度评价要求，最终评估产品的制造成熟度等级。
所述的基于三标度AHP的制造成熟度等级评估计算方法，具体包括以下步骤：
步骤1、建立层次结构模型，根据制造成熟度评价指标体系，按照决策目标、决策准则和决策因素的关系建立层次结构模型；
步骤2、使用三标度层次分析法来确定制造成熟度评价指标体系各指标的权重；
具体步骤如下：
步骤2.1、构建判断矩阵：构建评价指标体系各层级的判断矩阵，使用三标度法，即用0、1和2表示指标间相对重要性来构建比较矩阵，对比较矩阵进行运算求解判断矩阵，采用三标度法构造比较矩阵，大大降低了指标间的比较次数，很大程度上减少了指标重要性判断的模糊性。
步骤2.2、确定最优传递矩阵：对判断矩阵进行lg运算求解最优传递矩阵。
步骤2.3、确定最优一致性矩阵：对最优传递矩阵进行幂运算求解最优一致性矩阵。构造最优一致矩阵，避免了九标度层次分析法的反复一致性检测问题，减少了指标过多时繁琐的计算量，同时保证了专家评审的真实态度。
步骤2.4、求解权重：计算最优一致性矩阵的特征向量，即将最优一致性矩阵每行元素进行连乘，然后对其取n次方根，得到
进而求得各指标权重wi。由最优一致矩阵直接求解特征向量即指标权重，无需进行一致性检验，提高了制造成熟度评估速率。为综合专家对权重的评价，采用截尾平均法求取各指标最终权重，消除极端值对平均值的影响。
步骤3、对评价指标体系内各指标进行量化处理，将评价指标的得分统一换算成百分制，换算过程依据国内外设定的标准参照值和国内外公认值。评分机制有百分制和等级制两种，百分制较等级制精确，本发明采用的是一种定量的制造成熟度等级估算方法，指标评价部分需要进行精确评价才可帮助研制部门精准了解产品指标满足程度，进而研制更满意的产品。
步骤4、确定产品的制造成熟度等级：针对产品对各指标进行评分，将评分结果与权重进行加权处理，得到该等级制造成熟度综合评分，进而评估该制造成熟度等级。
本发明的有益效果是：
本发明将基于三标度法的层次分析法应用到制造成熟度自评价中，能够克服九标度层次分析法反复一致性检测的问题，帮助企业高效评估产品制造成熟度等级。
本发明采用三标度法确定影响因素比较矩阵，比广泛应用的九标度法构建判断矩阵时的比较次数大幅减少，且采用数学方法对比较矩阵中的元素优化，将其转化为一致性矩阵，可直接求得各个目标的权重，避免了对判断矩阵的反复一致性检测，在保证专家对指标真实评价的同时，提高了评价效率；另一方面，也避免了当评价指标过多时，九标度层次分析法迭代次数多、计算量大的问题。从而为制造成熟度等级自评价提供了一种有效的快速评估方法。
产品制造成熟度的评价可以帮助企业掌握产品制造发展情况，找出制约产品制造能力提升的瓶颈，是实现产品制造风险管控的有效手段。
附图说明
图1为本发明的基于三标度法层次分析法制造成熟度等级快速自评流程图。
图2为本发明建立的层次分析结构模型。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示。
本发明针对产品制造的制造成熟度评价，而产品制造成熟度的评价可以帮助企业掌握产品制造发展情况，找出制约产品制造能力提升的瓶颈，是实现产品制造风险管控的有效手段。本发明提出了一种定量的制造成熟度评价方法，将基于三标度法的层次分析法应用于制造成熟度等级自评价，力求通过此方法为制造成熟度等级评估提供一种有效的快速评估方法，通过对产品制造成熟度系统地评价，全面了解产品制造过程中存在的风险因素，实现产品制造风险的有效管控。
参照图1，图1为本发明基于三标度层次分析法的制造成熟度等级自评价流程示意图。
具体步骤为：
步骤1、建立层次结构模型，根据制造成熟度评价指标体系，按照决策目标、决策准则和决策因素的关系建立层次结构模型；
步骤2、使用三标度层次分析法确定制造成熟度评价指标体系各指标的权重，设有n个指标；
具体步骤如下：
步骤2.1、构建判断矩阵：构建评价指标体系各层级的判断矩阵，使用三标度法，即用0、1和2表示指标间相对重要性来构建比较矩阵，对比较矩阵进行运算求解判断矩阵，采用三标度法构造比较矩阵，大大降低了指标间的比较次数。三标度法具体如表2所示。
表2三标度法定义
| 标度 | 定义 |
| 1 | 表示两个因素相比，具有同等的重要性 |
| 2 | 表示两个因素相比，因素i比另一个因素j重要 |
| 0 | 表示两个因素相比，因素j比另一个因素i重要 |
其比较矩阵的形式为
构造判断矩阵V，使用公式(2)对比较矩阵进行运算：
其中
由(2)式可知，判断矩阵满足互反矩阵，即vij＝1/vji。
步骤2.2、确定最优传递矩阵：对判断矩阵进行lg运算求解最优传递矩阵C，其实现公式(5)为
步骤2.3、确定最优一致性矩阵：对最优传递矩阵进行幂运算求解最优一致性矩阵A,其实现公式(6)为
构造最优一致矩阵，避免了九标度层次分析法的反复一致性检测问题，减少了指标过多时繁琐的计算量，同时保证了专家评审的真实态度。
步骤2.4、求解权重：计算最优一致性矩阵的特征向量，即为各指标权重wi。
将最优一致性矩阵每行元素进行连乘，然后对其取n次方根，即得到
计算公式如式(7)(8)所示
由最优一致矩阵直接求解特征向量即指标权重，无需进行一致性检验，提高了制造成熟度评估速率。为综合专家对权重的评价，采用截尾平均法求取各指标最终权重，消除极端值对平均值的影响。
步骤3、对评价指标体系内各指标进行量化处理，将评价指标的得分统一换算成百分制，换算过程依据国内外设定的标准参照值和国内外公认值。评分机制有百分制和等级制两种，百分制较等级制精确，本发明采用的是一种定量的制造成熟度等级估算方法，指标评价部分需要进行精确评价才可帮助研制部门精准了解产品指标满足程度，进而研制更满意的产品。下面以制造成熟度指标体系中某二级指标为例讲解量化过程：当小部分满足该二级指标的要求可给予10-20分，当初步满足该二级指标的要求可给予30-50分，当基本满足该二级指标的要求可给予60-80分，当要求几乎全部满足该二级指标的要求可给予80-100分。
步骤4、评估产品的制造成熟度等级：针对产品对各指标进行评分，将评分结果与权重进行加权处理，得到该等级制造成熟度综合评分，进而评估该制造成熟度等级。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (7)
1.一种基于三标度层次分析法的制造成熟度等级快速自评方法，其特征在于，首先在确定指标评价体系的基础上，使用三标度层次分析法构建比较矩阵，对比较矩阵进行数学运算求解判断矩阵，进而确定最优一致性矩阵，求解各指标权重，最后对该指标体系进行加权处理，求解最终的综合评分，判定综合评分等级，决策是否满足进行下一等级的制造成熟度评价要求，最终评估产品的制造成熟度等级。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，它包括以下步骤：
步骤1、建立层次分析结构模型，根据制造成熟度评价指标体系，按照决策目标、决策准则和决策因素的关系建立层次结构模型；
步骤2、使用三标度层次分析法确定制造成熟度评价指标体系各指标的权重；
步骤如下：
步骤2.1、构建判断矩阵：构建评价指标体系各层级的判断矩阵，使用三标度法，即用0、1和2表示指标间相对重要性来构建比较矩阵，对比较矩阵进行运算求解判断矩阵，采用三标度法构造比较矩阵，以减少指标间的比较次数；
步骤2.2、确定最优传递矩阵：对判断矩阵进行lg运算求解最优传递矩阵；
步骤2.3、确定最优一致性矩阵：对最优传递矩阵进行幂运算求解最优一致性矩阵；构造最优一致性矩阵，避免广泛应用的九标度层次分析法的反复一致性检测问题，减少指标过多时大量的计算，同时保证专家评审的真实态度；
步骤2.4、求解权重：计算最优一致性矩阵的特征向量，即将最优一致性矩阵每行元素进行连乘，然后对其取n次方根，得到
进而求得各指标权重wi；由最优一致性矩阵直接求解特征向量即指标权重，无需进行一致性检验，以提高制造成熟度评估效率；为综合专家对权重的评价，采用截尾平均法求取各指标最终权重，消除极端值对平均值的影响；
步骤3、对评价指标体系内各指标进行量化处理，将评价指标的得分统一换算成百分制，换算过程依据国内外设定的标准参照值和国内外公认值；评分机制有百分制和等级制两种，百分制较等级制精确；
步骤4、评估产品的制造成熟度等级：针对产品对各指标进行量化评分，将评分结果与权重进行加权处理，得到该等级制造成熟度综合评分，进而评估该制造成熟度等级，帮助企业了解产品制造技术处于什么水平。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的比较矩阵的为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的判断矩阵V通过使用公式(2)对比较矩阵进行运算而得
其中
由(2)式可知，判断矩阵满足互反矩阵，即vij＝1/vji。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的最优传递矩阵C通过对判断矩阵进行lg运算求解而成，其实现公式(5)为
6.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的最优一致性矩阵A是对最优传递矩阵进行幂运算求解得到,其实现公式(6)为：
构造最优一致矩阵，避免了九标度层次分析法的反复一致性检测问题，减少了指标过多时繁琐的计算量，同时保证了专家评审的真实态度。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的求解权重是通过计算最优一致性矩阵的特征向量获得，即为各指标权重wi；将最优一致性矩阵每行元素进行连乘，然后对其取n次方根，即得到
计算公式如式(7)、(8)所示；
由最优一致矩阵直接求解特征向量即指标权重，无需进行一致性检验，提高了制造成熟度评估速率。
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