基于AHP的塑料模具設計質量評價系統的建立

杜長思

（右任磁電（徐州）有限公司，江蘇徐州221000）

基于AHP的塑料模具設計質量評價系統的建立

杜長思

（右任磁電（徐州）有限公司，江蘇徐州221000）

基于層次分析法（AHP），建立模具設計質量的評價得分模型，通過對模型的建立和求解，運用該評價系統，可有效快捷地得出某塑料模具設計質量的評價得分，使得在以后的塑料模具設計中，有效地保證其設計質量。

層次分析法（AHP）；塑料模具；設計質量；控制

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是可以把那些影響因素多而廣、看起來隱藏不外露的問題進行直觀處理的簡便方法，尤其對于那些不能定量分析的問題。它是美國運籌學家T.L. Saaty教授于上世紀70年代初期提出的。這種處理問題的方法是一種既思路清晰、直觀又實用[1]。層次分析法分析針對影響此類復雜問題的因素和其重要性的排序提供了一種簡便、直觀而實用的建模方法。這種方法體現了可以使復雜問題解析出組成因素，且能看出相互關系進而形成層次結構，再進行相互比較，作出決策方案的相對重要性[2]。層次分析法在工程、機械設備、教育、基礎建設以及社會活動等項目的實施決策中均有較為普遍的應用。用層次分析法建立的塑料膜具質量分析系統的目的在于可以比較直觀地評價其設計質量，尤其對企業在模具設計與管理方面如何能夠更合理、更有效地提高質量及達到持續改進方面具有重要意義。

1 層次分析法的基本原理與步驟

人們在日常工作中會遇到很多影響因素多而且模糊的問題難以解決，諸如工程設計、預算，項目管理、設備精度分析、鑒定等過程。而且這些因素之間是彼此關聯的關系。層次分析法為解決這類問題提供了一種簡便、直觀而實用的建模方法[3]。

運用層次分析法建模，可按以下四個步驟進行：

（1）建立遞階層次結構模型；

（2）構造出各層次中的所有判斷矩陣[4]；

（3）層次單排序及一致性檢驗；

（4）層次總排序及一致性檢驗。

1.1 遞階層次結構的建立與特點

應用層次分析法處理復雜問題時，首先要建立一個清晰、有層次的模型，在模型中體現出問題的有條理、有層次，也就是構造出一個有層次的結構模型[5]。模型顯示這一復雜問題被分解為多個元素的組成部分。這些元素又按其屬性及關系形成若干層次。

這些層次可以分為三類：

（1）目標層：該層次中僅含單一元素，該層次是分析問題的預定目標。

（2）準則層：該層次含若干個層次，含有為完成目標所涉及的中間環節，包括所需考慮的準則、子準則。

（3）方案層：該層次涵蓋了為完成目標能夠選擇的所有方法、決策方案等[6]。

對于塑料模具設計質量功能的展開主要從顧客需求（要求質量到質量特性的分析，再到需求重要度的確定過程）。在塑料模具設計質量評價中某個顧客的需求（準則層）總對應相對的工程措施（方案層）。

根據注塑模具的生產特點和相關工程技術措施，可得到相應的層次分析結構圖如1所示。

圖1 模具設計質量層次結構圖

1.2 矩陣標度

層次結構表示出各因素之間的相互關系，而準則層中的各準則在決策的過程中，它們各自所占的份額不完全一致，分別具有一定的比例。

在評估諸因子在所屬因素中占據的比例時，會發現這些比例可能是難以進行量化考慮的。而且，當多因子影響某一因素時，簡單評估各因子的影響比例時，會因分析沒有到位、數據遺漏、混淆等問題發生，這樣會導致決策者誤判其重要性[7]，以致項目評估結果與實際認為的狀態相差較大。

Saaty等人建議可以采取對因子進行兩兩比較建立成對比較矩陣的辦法。即每次取兩個因子xi和xj，以aij表示xi和xj對某因素Z的影響大小之比，全部比較結果用矩陣A=（aij）n×n表示，稱A為Z-X之間的成對比較判斷矩陣。容易看出，若xi和xj對Z的影響之比為aij，則xj和xi對Z的影響之比應為

定義：若矩陣A=（aij）n×n滿足

則稱之為正反矩陣（易見aii=1，i=1，2，…，n）.

關于如何確定aij的值，Saaty等建議引用數字1～9及其倒數作為標度。表1列出了1～9標度的含義。

表1 矩陣標度意義表

1.3 構造準則層判斷矩陣

（1）準則層判斷矩陣的構造

根據相關文獻及專家教授的相關內容和決策，可以得出塑料模具設計質量中準則層的判斷矩陣如下：

（2）將所得矩陣A進行列向量歸一化：

（3）準則層的處理結果為：

因為Aw=λw，故：

1.4 一致性檢驗[8]

CI=0，有完全的一致性；CI接近于0，有滿意的一致性；CI越大，不一致性越嚴重。為衡量CI的大小，引入隨機一致性指標RI，具體如表2所列。

表2 RI指標表

一般，當一致性比率CR＜0.1時，認為C的不一致程度在容許范圍內，有滿意的一致性。因0.035 2＜0.1，故，C具有滿意的一致性。

1.5 構造方案層判斷矩陣

（1）方案層判斷矩陣的構造

（2）方案層的處理結果為：

同理可求出λi：

（3）一致性檢驗

同理可以得出CRi：

因為，一致性比率CR＜0.1時，認為Pi的不一致程度在容許范圍內，有滿意的一致性。因CR＜0.1，故，Pi具有滿意的一致性。

2 塑料模具設計質量評價系統的建立

2.1 評分模型的建立

通過以上層次分析可以很好地得到塑料模具設計質量的評分標準：

式中：Z為某塑料模具的設計質量得分；ωi為上述計算中，第i個準則對應的權得；ωij為上述算中，第i個準則的第j個方案對應的權得；fij為實際生活中，第i個準則的第j個方案對應的評分（100′制）。

2.2 AHP權重下的準則和方案的分值分布

根據上述建立的評分模型，設當塑料模具設計質量得分為100分時，可以得出AHP權重下的準則和方案的分值分布情況，詳見表3所列。

表3 AHP權重下的準則和方案的分值分布情況表

2.3 塑料模具設計質量評分規定

90′≤Z≤100′（塑料模具設計質量為優秀）；

80′≤Z＜90′（塑料模具設計質量為良好）；

70′≤Z＜80′（塑料模具設計質量為中等）；

60′≤Z＜70′（塑料模具設計質量為合格）；

Z＜60′（塑料模具設計質量為不合格）。

3 該塑料模具設計質量評分模型計分方法

設某塑料模具設計質量評價中，在冷卻系統中，運水進出、運水截面積、水孔與干涉的距離、運水接頭和運水回路的評價分分別為：85′、75′、98′、65′和90′，則冷卻系統的得分為：

C5=0.26×85+0.26×75+0.14×98+0.08×65

+0.26×90=83.92′

根據上述的計算，可以得出，對于塑料模具的設計質量中，該模具的冷卻系統設計質量的AHP評分為83.92′，質量良好。

同理，若根據上述計算方法，分別得出模架、成型零/部件、流道接口、抽芯機構、冷卻系統和頂出系統的AHP評分為：80.23′、75.25′、90.12′、86.63′、83.92′和98.22′，則該塑料模具設計質量的AHP總評分為：

根據上述的計算，可以得出，對于塑料模具的設計質量中，該塑料模具設計質量的AHP總評分為84.603 4′，質量良好。

4 結束語

本文分析了現今在塑料模具的設計中，對塑料模具的設計質量的總因素（準則）和分因素（方案），針對這些影響塑料模具設計質量的因素，建立AHP模型，通過相應的計算求出各因素的權重，建立塑料模具設計質量的評價得分模型。

該塑料模具設計質量評價得分模型的建立，可以比較簡便快捷地對某塑料模具的設計質量情況進行客觀的評價，使塑料模具在以后的設計中，有效的保證設計質量。

[1]江正華.AHP中正互反判斷矩陣一致性調整的新方法[J].南京大學學報（數學半年刊），2013，30（2）：224-237.

[2]江文奇.AHP判斷矩陣調整中的一致性問題研究[J].運籌與管理，2007，16（6）：94-96.

[3]許樹柏.層次分析法[M].天津：天津大學出版社，1989.

[4]李楊，韋偉，劉永忠，等.一種基于AHP的信息安全威脅評估模型研究[J].計算機科學，2012，39（1）：61-64.

[5]劉相利.層次分析法的一致性改進及其應用[J].艦船電子對抗，2015，38（5）：5-9.

[6]嚴世華，田效.基于層次分析法的判斷矩陣一致性調整方法[J].兵工自動化，2008，27（4）：8-10.

[7]王建，黃鳳崗，景韶光.AHP中判斷矩陣一致性調整方法研究[J].系統工程理論與實踐，2005（8）：16-20.

[8]韋灼彬，吳森，王懷峰.基于改進層次分析法的機場道面綜合評價[J].中國民航大學學報，2010，29（4）：13-16.

Establishment of Quality Evaluation System for Plastic Mould Design Based on AHP

DU Chang-si
（Amoeba Magnetic（Xuzhou）Co.，Ltd.，Xuzhou Jiangsu 221000，China）

Based on the analytic hierarchy process(AHP)，the establishment of model，the score of the quality of mold design by building and solving the model，the use of the evaluation system，which can effectively quickly concluded that a plastic mold design quality evaluation scores.Made in plastic mold design，effectively ensure the quality of its design.

analytic hierarchy process(AHP)；plastic mold；design quality；control

HT116

A

1672-545X（2017）03-0107-04

2016-12-16

杜長思（1966-），男，江蘇人，總工程師，大專，研究方向：模具設計與制造。