基于關(guān)聯(lián)矩陣方法的軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)壁壘分析

王 娟，賈現(xiàn)召，張 紀(jì)

（河南科技大學(xué) a.機(jī)電工程學(xué)院；b.河南省機(jī)械設(shè)計(jì)及傳動(dòng)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；c.經(jīng)濟(jì)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003）

關(guān)聯(lián)矩陣法是常用的綜合評(píng)價(jià)法，主要是用矩陣形式表示各替代方案有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)及其重要度與方案關(guān)于具體指標(biāo)的價(jià)值評(píng)定量之間的關(guān)系。系統(tǒng)通常是多目標(biāo)的，因此評(píng)價(jià)指標(biāo)并不唯一，且衡量各個(gè)指標(biāo)的尺度不全相同，系統(tǒng)評(píng)價(jià)問(wèn)題的困難就在于此。根據(jù)具體評(píng)價(jià)系統(tǒng)，確定系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及其相應(yīng)權(quán)重，然后對(duì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)各個(gè)替代方案計(jì)算其綜合評(píng)價(jià)值，即求出各評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)值的加權(quán)和。這是系統(tǒng)評(píng)價(jià)的綜合方法，應(yīng)用關(guān)聯(lián)矩陣法的關(guān)鍵，在于確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相對(duì)重要度（即權(quán)重Wi）以及根據(jù)評(píng)價(jià)主體給定的評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)尺度，確定方案關(guān)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的價(jià)值評(píng)定量（Vji）［1］。

1 軸承產(chǎn)業(yè)目標(biāo)重要度的計(jì)算

在明確軸承產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，以及未來(lái)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)需求的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)的統(tǒng)計(jì)及分析方法，凝練專(zhuān)家對(duì)產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展方向的判定，確定了軸承產(chǎn)業(yè)目標(biāo)［2］，見(jiàn)表1。

表1 產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素

把8個(gè)目標(biāo)分別填入判斷矩陣的第一行和第一列并兩兩比較其相對(duì)重要性，形成矩陣表。以C＝｜c(diǎn)ij｜m×n表示由此形成需要優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)的重要度判斷矩陣。cij表示產(chǎn)業(yè)目標(biāo)i相對(duì)于產(chǎn)業(yè)目標(biāo)j的重要度。

表2 由層次分析法與加權(quán)評(píng)分準(zhǔn)則求出的重要度

2 技術(shù)壁壘分析

技術(shù)壁壘也稱(chēng)技術(shù)性障礙，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)需要攻克的技術(shù)難點(diǎn)。技術(shù)壁壘分析是根據(jù)未來(lái)市場(chǎng)需求以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)，分析影響產(chǎn)業(yè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)（包括工藝）壁壘。核心工作是從現(xiàn)存的技術(shù)壁壘中篩選出較難解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)這些技術(shù)壁壘的突破，帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)［5］。

2.1 技術(shù)壁壘要素的凝練

從帶動(dòng)整個(gè)軸承產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)軸承產(chǎn)業(yè)目標(biāo)出發(fā)，依據(jù)市場(chǎng)需求與產(chǎn)業(yè)目標(biāo)的要求，結(jié)合對(duì)文獻(xiàn)以及軸承企業(yè)的客戶(hù)訪(fǎng)談信息和專(zhuān)家意見(jiàn)，提出軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)難題，凝練軸承產(chǎn)業(yè)的技術(shù)壁壘要素，具體流程如圖1所示。

2.2 技術(shù)壁壘要素凝練過(guò)程

（1）分類(lèi)。根據(jù)這些要素的共同點(diǎn)（如屬性等）共分為6大類(lèi)：①產(chǎn)品設(shè)計(jì)；②材料與熱處理；③加工；④試驗(yàn)與裝置；⑤檢測(cè)；⑥其他。

圖1 技術(shù)壁壘要素凝練流程

（2）歸納。合并概念相同或相近的相關(guān)內(nèi)容并規(guī)范用詞。

（3）分析。刪除不構(gòu)成軸承技術(shù)壁壘的相關(guān)項(xiàng)。

（4）召開(kāi)專(zhuān)家座談會(huì)。召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議，對(duì)是否成為技術(shù)壁壘要素，規(guī)范技術(shù)壁壘要素的表述、用詞等問(wèn)題進(jìn)行了充分的討論，并達(dá)成共識(shí)。

（5）征求專(zhuān)題組長(zhǎng)意見(jiàn)。把通過(guò)分類(lèi)、歸納和凝練整理出來(lái)的“軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)壁壘要素問(wèn)卷”發(fā)給各專(zhuān)題小組組長(zhǎng)，征求組長(zhǎng)的意見(jiàn)。

（6）征求專(zhuān)家意見(jiàn)。把經(jīng)過(guò)專(zhuān)題組長(zhǎng)修改后的“軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)壁壘要素問(wèn)卷”再發(fā)給各專(zhuān)家，征求專(zhuān)家的意見(jiàn)。

通過(guò)分類(lèi)、歸納、分析、綜合、匯集專(zhuān)家的意見(jiàn)后，最終凝練成以下12個(gè)軸承產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)：（A）軸承滾道及擋邊表面淬火技術(shù)；（B）套圈材料的冶煉及鑄造技術(shù)；（C）大型軸承可靠性試驗(yàn)方法；（D）材料無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；（E）內(nèi)、外齒圈淬火技術(shù)；（F）大型重載軸承套圈以車(chē)代磨技術(shù)；（G）零件鍛造技術(shù)研究；（H）大尺寸套圈、滾子精密加工技術(shù)；（I）精密磨削、超精數(shù)控機(jī)床；（J）試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)制造技術(shù)；（K）保持架加工技術(shù)；（L）軸承試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)。

3 產(chǎn)業(yè)目標(biāo)與技術(shù)壁壘關(guān)聯(lián)分析

產(chǎn)業(yè)目標(biāo)與技術(shù)壁壘關(guān)聯(lián)分析的目的，是利用矩陣分析法建立產(chǎn)業(yè)目標(biāo)與技術(shù)壁壘關(guān)聯(lián)分析矩陣，最終獲得與產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素相關(guān)聯(lián)的技術(shù)壁壘要素的順序。

以確定出的主要產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素為基礎(chǔ)，根據(jù)專(zhuān)家判斷得到的技術(shù)壁壘要素，構(gòu)建分析矩陣，篩選出為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)需要優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)。見(jiàn)表3［6］。矩陣的橫向列為產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素序列，由數(shù)字1，2，3，…，8代表；矩陣的縱向列為技術(shù)壁壘要素序列；由A，B，C，…，L代表。

表3 產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素與技術(shù)壁壘要素關(guān)聯(lián)分析（一）

技術(shù)壁壘要素判斷值Vki是專(zhuān)家針對(duì)技術(shù)壁壘要素與產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素的關(guān)聯(lián)性給出的判斷值，分為正、負(fù)兩類(lèi)，可用多級(jí)指標(biāo)表示。專(zhuān)家進(jìn)行判斷的依據(jù)是實(shí)現(xiàn)某個(gè)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)時(shí)，技術(shù)壁壘對(duì)其阻礙程度，阻礙程度的大小分為+3，+2，+1，0，-1，-2，-3，由問(wèn)卷調(diào)查及統(tǒng)計(jì)分析得到。

由表3數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)值計(jì)算得到表4。關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)值Gk＝∑（Vi×Vki）。

表4 產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素與技術(shù)壁壘要素關(guān)聯(lián)分析（二）

把技術(shù)壁壘實(shí)現(xiàn)的難易程度排序結(jié)果以問(wèn)卷形式再發(fā)給各專(zhuān)家，征求意見(jiàn)，并達(dá)成一致結(jié)果（表4）。由表4可以看出縱向的技術(shù)壁壘中所對(duì)應(yīng)的橫向的產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素，以排名第6為界，排名前6的表明該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)對(duì)這8個(gè)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)阻礙程度較大，排名后6的表明該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)對(duì)這8個(gè)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)阻礙程度不大。評(píng)價(jià)值的取得，是根據(jù)每一關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素關(guān)聯(lián)后，綜合考慮各項(xiàng)值所得的最終值。從這一排序結(jié)果可知：在關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)中，大型軸承可靠性試驗(yàn)方法為最難解決的技術(shù)難點(diǎn)，因?yàn)樗c各個(gè)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素的實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)性最大，其他類(lèi)推。

4 分析

產(chǎn)業(yè)目標(biāo)要素與技術(shù)壁壘要素關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果，與我國(guó)現(xiàn)階段軸承產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀基本吻合。

（1）大型軸承可靠性試驗(yàn)方法。目前我國(guó)只有洛陽(yáng)LYC軸承有限公司有相近的大型轉(zhuǎn)盤(pán)軸承的綜合性能試驗(yàn)臺(tái)。未來(lái)幾年要著重建立相應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行軸承壽命試驗(yàn)，提高可靠性。

（2）軸承試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)技術(shù)。由于與國(guó)外差距很大，通過(guò)選擇試驗(yàn)方法，進(jìn)行相似試驗(yàn)研究及確定加載方式提高設(shè)計(jì)技術(shù)。

（3）試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)制造技術(shù)。為了與先進(jìn)水平國(guó)家縮小差距，關(guān)鍵從工況的模擬，狀態(tài)的檢測(cè)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及處理3個(gè)方面去改進(jìn)。

（4）零件材料的冶煉及鑄造技術(shù)。熱處理工藝不穩(wěn)定，高精度、高可靠性的軸承材料還需要從國(guó)外引進(jìn)是我國(guó)的現(xiàn)狀，通過(guò)冶煉及鑄造工藝研究以及基于材料的機(jī)械性能、加工性能、熱處理性能的淬硬性和淬透性研究，提高冶煉和鑄造技術(shù)。

（5）零件鍛造技術(shù)研究。目前我國(guó)鍛造工藝與國(guó)外有很大差別，幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)不穩(wěn)定，因此進(jìn)行仿真分析，確定鍛造工藝中的溫度、壓力、鍛造速度等關(guān)鍵參數(shù)是很必要的。

（6）軸承滾道及擋邊表面淬火技術(shù)。由于我國(guó)熱處理工藝不穩(wěn)定，未來(lái)著重是設(shè)計(jì)合理的淬火裝置，確定最佳的調(diào)質(zhì)工藝，選擇合理的熱處理工藝參數(shù)，提高軸承滾道及擋邊表面淬火技術(shù)。

（7）零件精密加工技術(shù)研究。自動(dòng)化水平低，缺少大型數(shù)控機(jī)床和加工中心是我國(guó)的現(xiàn)狀，通過(guò)選擇合適的加工方法、確定合理的加工工藝參數(shù)，提高精密加工技術(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，軸承產(chǎn)業(yè)要突破技術(shù)壁壘，應(yīng)循序漸進(jìn)從重點(diǎn)需要突破。而其他非重點(diǎn)的技術(shù)壁壘，有選擇地進(jìn)行突破，通過(guò)這樣一系列的突破，能帶動(dòng)整個(gè)軸承產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)軸承產(chǎn)業(yè)目標(biāo)。