基于ISM的生產過程中質量管理研究

劉海明+王東

摘 要：研究利用ISM模型為工業工程的過程管理提供一種實例參考。通過對生產管理中數控機床參數進行專家法確定參數關系，然后使用ISM的方法進行層次的優化。通過技術管理的方法，得出了刀具參數的設置依據。由于每個生產設備的性能及參數不一樣，我們可以利用這種方法進行宏觀的參數管理。后續工作可以進一步細化參數，使生產過程達到又快又好。研究具有實際指導意義。

關鍵詞：ISM；生產管理；層次；刀具參數

1 概述

管理決策的科學性取決于管理方法、手段和技術的有效性[1]。基于決策學問的系統分析方法是科學決策的基礎。系統工程把質量問題作為一個有機整體加以綜合分析研究，實施全員、全過程、全企業的管理[2，3]。系統工程發展了系列理論，很多理論用在具體細節實施上尤其有效。

然而在很多場合我們還是有經驗優先的習慣，這種經驗法很多時候因為場合條件的改變而出現偏差。尤其是對于新的條件無經驗可用的情況下，更是一籌莫展。所以科學的方法可以為解決這些問題提供依據。我國是制造業大國，在制造業中出現的問題最普遍也最需要解決。制造業中加工過程管理更是需要解決的現實問題。

2 制造過程工程管理問題提出

以制造業中最普遍的銑削加工為例，銑削加工的參數設置一直以來都是憑經驗居多。銑削參數表面上只有刀具轉速、進給速度、背吃刀量三個要素，實際上這些參數同時受加工材料、刀具材料、機床性能、加工質量、刀具直徑影響，甚至這三個參數之間也相互影響。如此多的八個要素間的相互影響是給參數提供定量設置方法的最大障礙。

學術界不少人做過研究。有基于統計學原理提出一種面向單元切削過程的切削參數優化模型以實現多切削參數組優化問題的解耦[4]。該方法為加工參數設置提供了基礎支持。張昆等提出用基因算法實現切削參數的現場實施優化，該方法對現場加工的實時優化具有很好效果[5]。劉海江等提出基于粒子群算法的加工切削參數優化，該方法針對性強，對于批量大的產品，其應用效果較好[6]。蔣亞軍等提出基于模糊粗糙集理論的模具數控切削參數優化[7]；韓至駿等提出工藝參數智能生成系統研究，方法能通過記憶識別，優選出參數[8]。

這些方法著眼于細節，因此還停留在理論的發展上，實際上應用上也受各種條件影響，沒有從宏觀上全面解決問題，因此在實際中沒有得到很好推廣。

3 基于ISM模型的生產管理應用

3.1 ISM模型概述

解析結構模型法是系統工程里的一種方法，也是最為常用的結構模型法簡稱ISM[9，10]。ISM（interpretative structural modeling）由美國J. N.Warfield教授開發，其特點是把復雜的系統分解為若干子系統（要素），利用人們的時間經驗和知識，以及電子計算機的幫助，最終將系統構造成一個多級遞階的結構模型[11，14]。這種模型法剛好與切削參數的關系相符，利用這種方法得出的科學結論也正好是生產實際中的需求。ISM的工作程序有：組織實施ISM的小組；設定問題；選擇構成系統的要素；根據要素明細表做構思模型，并建立鄰接矩陣和可達矩陣；對可達矩陣進行分析后建立結構模型；根據結構模型建立解析結構模型。

3.2 ISM模型應用

工作程序的前三個過程通過專家討論及工廠企業調查，最后得出構成要素為刀具轉速、進給速度、切削用量、加工材料、刀具材料、機床性能、加工質量和刀具直徑并明了相互關系。設S為各個節點的集合，S={Si|i=1，2，3，4，5，6，7，8}。刀具轉速、進給速度、切削用量、加工材料、刀具材料、機床性能、加工質量、刀具直徑分別為S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7，S8。

根據已知的關聯關系建立矩陣A如公式（1），并計算出可達矩陣如公式（2）。

根據式（2）對模型進行劃分得到劃分結果表1

根據T=T={nj∈N|R（nj）∩A（nj）=A（nj）}，可求出T={4，6，7，8}。因為R（4）∩R（6）∩R（7）≠？覫，所以所有要素為一個連通域。當滿足R（）R（）∩A（）時該值為優先級要素。由表1可知第一級要素為L1=L1={2，3}。去除兩個已知優先級參數得表2

根據表2得到二級要素，L2={1，7，8}再去除1，7，8三個二級要素得表3。

根據表3得到三級要素，L3={5，6}。最后剩下4為底層要素即L4={4}。利用以上信息，可以得出系統的分級遞階結構模型如圖1。

4 結論與展望

通過系統工程方法對企業工程管理的過程做了具體的優化。得到了合理的層次關系。即圖1自下而上的設置層次關系。建立的這個模型可以供工程管理的決策使用。所以系統工程理論在管理學上，尤其是技術管理上的應用非常行之有效。

關于本次研究結果，只是從宏觀上進行了分析，沒有具體的進行展開研究。后續可以用大數據進行統計的方法，將具體設備上的參數進行量化處理。

參考文獻

[1]郭漢丁，鄭丕諤.系統分析方法在建設工程管理決策中的應用[J].土木建筑與環境工程，2002，24（6）：72-76.

[2]劉忠.六西格瑪管理、ISO9000和TQM的整合及其在供電企業的應用[D].南京理工大學，2005.

[3]黃金舟.FSK公司卓越績效準則管理研究[D].大連理工大學，2009.

[4]陳志同，張保國.面向單元切削過程的切削參數優化模型[J].機械工程學報，2009，45（5）：230-236.

[5]張昆，韓至駿.用基因算法實現切削參數的現場實時優化[J].清華大學學報（自然科學版），1999（2）：27-29.

[6]劉海江，黃煒.基于粒子群算法的數控加工切削參數優化[J].同濟大學學報（自然科學版），2008，36（6）：803-806.

[7]蔣亞軍，婁臻亮，李明輝.基于模糊粗糙集理論的模具數控切削參數優化[J].上海交通大學學報，2005，39（7）：1115-1118.

[8]石曉波，許娟，常江.新農村住宅建設質量影響因素的解釋結構模型分析[J].安徽農業科學，2009，37（26）：12853-12854.

[9]張賓，龔俊華，賀昌政.基于客觀系統分析的解釋結構模型[J].系統工程與電子技術，2005，27（3）：453-455.

[10]羅丞.基于ISM模型的企業財務管理目標體系結構分析[J].山西經濟管理干部學院學報，2005，13（2）：39-41.

[11]趙奎.基于INTRANET的群體AHP的信用評級系統及其實現[D].合肥工業大學，2004.

[12]羅丞.基于ISM模型的企業財務管理目標體系結構分析[J].山西經濟管理干部學院學報，2005，13（2）：39-41.

[13]石曉波，許娟，常江.新農村住宅建設質量影響因素的解釋結構模型分析[J].安徽農業科學，2009，37（26）：12853-12854.

[14]張賓，龔俊華，賀昌政.基于客觀系統分析的解釋結構模型[J].系統工程與電子技術，2005，27（3）：453-455.

作者簡介：王東（1983-），男，漢族，天津人，博士研究生，主要研究方向為計量經濟學、管理應用統計學、系統建模等。