加工设备管理分级的可拓方法研究
摘 要：提出了用可拓学的理论研究设备管理分级的新方法，建立了设备重要程度的分级物元模型，研究了基于关联函数的可拓关联度分级方法，并以发动机连杆加工设备为例进行了应用研究，为企业设备管理决策提供了一种新的科学方法。
关键词：设备管理；设备分级；可拓方法
引 言
设备管理的主要目标是在保证生产正常进行的基础上实现设备的运行维修费用最低。为了提高设备管理的效率和效果，必须把设备管理所涉及到的人、财、物按照系统工程的要求组成一个整体，实现最佳组合，追求效益最大化，因此在设备管理中，要抓住主要矛盾，对重点设备重点管理，对一般设备则采取常规管理方法，即采取设备分级管理的方法才能既保证企业生产经营工作的需要，又可以降低管理维修成本。
实施分级管理的核心是确定设备重要程度等级标准及分级方法。等级标准的划分应依据企业的设备构成及生产情况具体确定，一般对技术上先进、数量稀少又无法替代、购置成本高、修理困难或修理成本高，对生产影响较大且有故障频次高的设备作为重点管理对象，采取状态监测、预知维修、精细管理、细节管理等管理方法，其它的则按常规管理。现有设备重要度分级方法有模糊聚类方法和模糊综合评判等方法。但采用经典数学方法很难对复杂的机工加设备进行重要度评价，而基于模糊聚类、模糊综合评判的重要度评价方法又存在需要主观参数多、计算复杂等缺点。因此，本文创新地应用可拓学理论，提出了基于可拓理论的设备重要程度分级方法。
可拓学理论是一种解决矛盾问题的规律和方法，主要研究物元及其变换的理论。基于可拓理论的设备分级方法的基本思路是：首先根据可拓学的物元理论建立分级评价模型，再根据管理经验和实验数据把设备的重要程度分为4个标准级，即次要、一般、重点、关键；结合实践经验采用分析的方法确定各等级标准；再将待评价设备的指标值代人模型，计算多指标的综合评价值并与各等级标准进行比较，关联度越大，与某等级标准的符合程度越高，就可将该设备归人此等级。
1 设备重要程度分级的物元模型
1.1 确定经典域和节域
1.2 确定待评物元
对于设备N，将其特征指标值用物元R的形式可表示为：
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1.3 权系数的计算
权系数可以采用“自顶向下的系统分析法”、相似系数法或层次分析法来确定。
所谓“自顶向下的系统分析法”，就是取各等级经典域集合所确定区间的中点值可得到阈限值矩阵RT：
1.4 关联函数及关联度的计算
联函数表示物元的量值取值为实轴上一点时，物元符合要求的程度。由于可拓集合的关联函数可用代数式来表示，这使得解决不相容问题能够定量化。
2 机械加工企业设备的分级评定
2.1 等级评定指标的选择
为评价设备的重要程度等级，首先要设计评价指标体系。评价指标的选择是否合理、正确，关系到整个评定体系的正确与否，以及设备的分级管理能否达到预期的效果。评价指标的选择应遵循以下原则：a.评价指标应能反映设备的主要特点；b.评价指标要具有可量化性和通用性；c.评价指标要具有可比性；d.评价指标均为定量指标。
针对机加生产设备，结合企业生产中积累的经验，分析表明，设备的重要程度与设备的可替代性、加工精度要求、资产原值、能耗、安全级别、停台时间、维修费用以及平均故障间隔时间的关系非常密切。一般与单位时间内的维修次数、维修时间、停台时间、维修费用成正比，与可替代性及平均故障间隔时间成反比，因此，选择这8项指标来衡量设备的重要程度，这8项指标分别为：
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本文以发动机企业的曲轴生产线7台设备为例进行分析，将近6年的实际数据按此8项指标收集整理，详见表1。
2.2 设备重要程度的分级标准
根据数据统计结果与维修实践经验，一般可将设备的重要程度分为“次要”、“一般”、“重点”、“关键”4个等级。曲轴生产线的设备分级标准见表2。
节域根据评价中的设备重要程度等级指标的取值范围而定。生产线设备的重要程度等级的节域Rp可确定为：
2.3 设备的重要程度等级评定
从表1中可知，设备013-033的加工精度、资产原值、年平均停台时问和平均故障问隔时间的倒数这4个指标的数值在所有设备中较小，年平均维修费用也处于中等水平，具有代表性，所以首先计算设备013-033的综合关联度和等级变量特征值j，其中(i=1，2，…，5；j=1，2，…，4)。
将表1中设备013-033及013-036表示成待评物元R的形式。
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权系数的计算采用“自顶向下的系统分析法”，根据表2的数据，由式(1)得到阈限值矩阵RT：
对其进行无量纲化处理，即每行元素除以该行元素中的最大值，然后对每列进行归一化处理得权系数矩阵为：
由公式(2)计算设备013—033关于各等级的关联度为：
同样，利用式(4)，(5)，计算得各设备重要程度等级综合关联度和等级变量特征值j其所属的级别如表3所示。
3 结论
通过以上分析，可以得出如下结论：a.根据前述评价规则可以得知，关键设备有：034-062，037-046，建议对该设备采用状态监测维修的方式进行管理，重点设备有：013-033，032-026，建议对这类设备采用定期检查的方式进行管理；一般设备有：013-036，032-025，建议对这类设备采用一般管理的方式；次要设备有：017-034，建议对这类设备采用日常保养和点检等方式进行管理。b.用可拓学理论方法进行设备重要程度分级评价、解决设备分级管理问题是可行的。可拓分析方法能将待评事物的量与质相结合、定性分析与定量计算相结合，用于设备分级评价，与现有方法相比具有较大的优越性。c.要提高评价结果的正确性关键在于正确、合理地构建评价指标体系和对各指标的权数分配，此外标准区间的确定也要根据评价对象的不同进行调整，有待于进一步研究。
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