可制造性评价范文（精选7篇）
可制造性评价 第1篇
层次分析法(analytic hierarchy process, AHP),是美国运筹学家匹兹堡大学教授萨迪(T.L.Saaty)于20世纪70年代中期提出来的一种实用多目标决策分析方法。它将定性和定量指标统一在一个模型中,既能进行定量分析,又能进行定性的功能评价。AHP方法具有以下优点:1)系统性:层次分析法把研究对象作为一个系统,按照分解、比较判断、综合的思维方式进行决策;2)实用性:层次分析法把定性和定量方法结合起来,能处理许多用传统的最优化技术无法着手的实际问题。
1 AHP法数学模型
AHP方法包括以下4个步骤:1)建立递阶层次结构模型;2)构造出各层次中的所有判断矩阵;3)层次单排序及一致性检验;4)层次总排序及一致性检验。
其具体数学模型可以描述为:
a) 建立递阶层次结构模型:将各方案的评价因素按其对目标的属性分为若干个分系统,建立层次结构模型如图1:
b) 构造出各层次中的所有判断矩阵A:
undefined
引用数字1～9及其倒数作为标度来确定aij的值。下面列出了1～9标度的含义:
1表示两个因素相比,具有相同重要性;
3表示两个因素相比,前者比后者稍重要;
5表示两个因素相比,前者比后者明显重要;
7表示两个因素相比,前者比后者强烈重要;
9表示两个因素相比,前者比后者极端重要;
2,4,6,8表示上述相邻判断的中间值;
若因素i与因素j的重要性之比为aij,那么因素j与因素i重要性之比为undefined。
c) 进行层次单排序及一致性检验:
判断矩阵A对应于最大特征值λmax的特征向量W,经归一化后即为同一层次相应因素对于上一层次某因素相对重要性的排序权值。
对判断矩阵的一致性检验的步骤如下:
1) 计算一致性指标CI:
undefined
2) 查找相应的平均随机一致性指标RI。对n=1, , 9,萨迪给出了RI的值,如表1所示:
3) 计算一致性比例CR:
undefined
当CR<0.10时,认为判断矩阵的一致性是可以接受的,否则应对判断矩阵作适当修正。
d) 进行层次总排序及一致性检验:
设上一层次(A层)包含A1, , Am共m个因素,它们的层次总排序权重分别为a1, , am。又设其后的下一层次(B层)包含n个因素B1, , Bn,它们关于Aj的层次单排序权重分别为b1j, , bnj(当Bi与Aj无关联时,bij=0)。现求B层中各因素关于总目标的权重,即求B层各因素的层次总排序权重b1, , bn,计算按表2所示方式进行,即undefined。
设B层中与Aj相关的因素的成对比较判断矩阵在单排序中经一致性检验,求得单排序一致性指标为CI(j),(j=1,,m),相应的平均随机一致性指标为RI(j)(CI(j), RI(j)已在层次单排序时求得),则B层总排序随机一致性比例为:
undefined
当CR<0.10时,认为层次总排序结果具有较满意的一致性并接受该分析结果。
2 零件可制造性评价实例分析
下面是减速机主轴的三种设计方案(图3),3个零件均可制造,图2(a)圆角过小,图2(b)没有退刀槽,图2(c)过渡圆角适中,且有退刀槽。因此图2(c)的结构性能比图2(a), 图2(b)要好些。对该零件可制造性评价分析如下:
a) 建立递阶层次结构模型:生产实践中零件制造需要评价内容为:1)结构性;2)加工性;3)装配性;4)制造成本;5)市场评价。建立递阶层次结构模型如图3所示。
第二层中的各因素对目标层的影响两两比较结果列于表3。
b) 构造出各层次中的所有判断矩阵
undefined
undefined
c) 层次单排序的权向量和一致性检验:经计算得CI=0.018, RI=1.12, CR=0.016<0.1。
表明A通过了一致性检验。由计算可知B1～B5通过一致性检验。
d) 计算层次总排序权值和一致性检验:由计算得C1,C2,C3对总目标的权值分别为:0.298,0.239,0.461。决策层对总目标得权向量为:{0.298,0.239,0.461}。又CR=0.015<0.1故,层次总排序通过一致性检验。即各方案得权重排序为C3>C1>C2;故方案三最好。
3 结论
这里介绍AHP方法的数学模型并采用此算法对减速机主轴的可制造性进行了评价,从计算结果上看,符合实际情况,证实了方法的可行性。这说明AHP方法在零件可制造性评价方面有着很好的应用前景。
摘要：AHP法是一种实用多目标决策分析方法。介绍了AHP方法模型算法及实现过程,并采用该方法对减速机主轴的可制造性进行了评价。分析结果表明,此方法符合实际情况,证实了在零件可制造性评价方面的可行性。
关键词：可制造性评价,层次分析法,层次结构
参考文献
[1]褚学宁.基于模糊集理论的产品可制造性综合评价[J].计算机集成制造系统,1998(2).
标准单元可制造性分级 第2篇
IC工业的发展使得设计工程师不断面临新技术、新挑战。为了满足设计越来越苛刻的要求,设计人员需要考虑的方面也成倍增加从性能、面积到功耗、可测性等。然而当工艺发展到90 nm以下后,一个更加难以测量和控制的因素凸显了出来:良率。
造成良率损失的原因是由于越来越复杂的制造工艺。它大致可分为3个方面:随机缺陷[1],与图形相关的制造缺陷[2],可光刻性的缺陷[3]。其中,后两项构成了当今可制造性设计(Design For Manufacturability,DFM)的主要考虑要素[4]。
为了能使集成电路从设计阶段就将良率考虑进去,对标准单元的可制造性分级显得尤为迫切和重要。本文对设计规则和工艺参数对电路可制造性的影响进行分析,从而对标准单元进行分级。
2 标准单元可制造性分级的必要性
IC设计发展到今天,对标准单元的各种度量(Metrics)已比较成熟,综合工具能够利用这些度量,来综合出设计所需的电路。面积是最容易被精确测量出的参量,一般用平方微米来表示一个单元的大小。性能一般用延时纳秒表示。现在延时一般用几个工艺情况(process corners,e.g.fast,slow,typical)来描述,这样存在不准确的情况。更为严重问题是在深亚微米设计下,连线延时变成了延时的主因[5]。传统的连线延时模型(Wire Load Model)已经不能满足精度的要求,综合工具已经开始更多地把布局信息考虑进去。功耗通常包括动态功耗和漏电功耗这2个部分。但总的来说,这些参量都能够用Spice较好的估算出来。
在理想状况下,可制造性也因该与功耗、性能、面积一样,被综合工具所用,但目前要实现还有一定的难度。首先,可制造性并不像其他度量一样有一个被业界广泛认可的标准,良率的范围也很难被统一地界定。其次,虽然一些研究对标准单元的可制造性进行了优化[6,7],使得良率更高,但要求性能无限制提升是不现实的。因为在不断提高良率的同时,也对掩膜提出了更高的要求,这样会使成本大幅提高,大规模集成也就失去了意义。再有,并不是版图的每一个部分都需要被修改以提高良率,而只需要对某些关键的区域进行修改,便可使整体良率得到提升。亦即只需对关键区域的良率提出更高的要求。从上述几点看来,对版图的可制造性分级就显得十分必要和迫切。
3 考虑工艺变化的标准单元可制造性分级
标准单元的可制造性分级大致分为2种:一种是基于规则(Design Rule)的[8],一种是基于模型的[9]。前者是根据Foundry在长期生产中积累的数据,建立起的比较成熟的规则。它的优点是减少了掩膜制造的复杂度(虽然现在Design Rule中的DFM Rule也在不断增加),并且和传统IC设计流程完全一致,降低了对设计者的要求。缺点是精度不高,且可控性不强即不能对特定的区域指定特定的良率。另一种是基于模型的方法。它是对掩膜进行光刻、CMP等仿真,将得到的图形与版图比对,然后迭代修改直至图形失真达到可接受的程度。它的优点是预测更精确,缺点在于计算及数据量太大,且需要修改流程,对设计者要求更高。此外,实施全芯片仿真迭代并收敛是很困难的。
综合考虑上述可制造性分级的优缺点,本文提出了考虑工艺变化的标准单元可制造性分级。这种方法以DFM rule对版图的约束为基础,综合考量工艺参数变化对其造成的影响,用加权的方法对其分级。这种分级方法比基于规则的分级方法精度更高,可控性更强,而数据量增加有限。更为关键的是,这种分级方法有统一性和标准性,所以它适用于不同的工艺、不同的Foundry。如果能够被业界接受,并被广泛使用,那么可制造性会成为像Spice这一黄金标准(Golden Standard)中的其他参量一样,更好地被设计者估算和运用。
本文分级方法分为设计规则影响因子和工艺参数影响因子2部分,如表1所示。
最终,可制造性指数=∑设计规则影响因子工艺参数影响因子。
首先是设计规则影响因子,它包含了2部分:权重因子和影响因子函数。各主流代工厂如台积电(TSMC)、富士通(Fujitsu)、中芯国际(SMIC)等在工艺达到90 nm或65 nm时,都对自己的标准单元库提出了DFM规则。所谓DFM规则是指在设计规则(Required Design Rule)的基础上,代工厂给出能使良率更高的推荐规则(Recommended Rule)。各代工厂的推荐规则类似但各有不同。本文的分级方法包含了所有的DFM规则,并对DFM规则加以权重,使得对可制造性影响更大的的因素凸现出来。要保证undefined权重因子i=1,这样才会使得分级具有统一性和标准性。此外,如果Foundry A没有Foundry B 的某个DFM规则,只需把权重因子赋为0即可消除此规则。另一部分是影响因子函数,它对最小间距和推荐规则进行了细分,这样使得可制造性精度更高。函数如下所示:在设计规则要求以下是不允许的,因此为0。在设计规则和推荐规则之间可由Foundry 给出递增函数。在大于推荐规则的情况下,y值恒为1。
undefined
其次用工艺参数因子把工艺变化考虑进去。对于同一个DFM规则,每个Foundry的工艺各有不同。即便对于同一Foundry,在工艺实现时也会随着工艺参数变化而变化。以多晶(POLY)间距这一规则为例,即便采用相同的版图规则其间距为一恒定值,但由于制造工艺参数:离焦(Cefocus)不一样,也会使得实际制造出的图形的关键尺寸(Critical Dimension)有很大的变化。基于模型[10]:undefined可得到可光刻性数值,在此也将其转化成权重因子。同时,出现这几种散焦的概率不同,在此用发生概率因子加以区分。发生概率与影响因子乘积的和,便可以体现工艺参数对该规则的影响,这使得分级更精确,可控性更强。
4 可制造性分级举例及分析
本文旨在方法学的探究,因此只取2个DFM规则为例。这种简化在原理上并无差别,因此不失其一般性。以90 nm工艺实例化表1,得表2中各参数。
设计规则影响函数如图1所示。
假设有2个版图,基本图形和参数如图2,表3所示。根据DFM要求只需取多晶层和有源层。
根据表2得到版图1和版图2的可制造性指数分别为0.047 3和0.22。可见版图2的可制造性要远高于版图1。图3为光刻模拟结果,它印证了可自造性指数的有效性。
5 结 语
在可制造性越来越重要的今天,让设计者对电路的可制造性进行量化处理显得越来越迫切。本文提供了一种对标准单元进行可制造性分级的解决方案。这种设计方法考虑了设计和工艺双重因素,使得分级精度更高,可控性更强,具有统一性和标准性。
本文所用方法需提供给各代工厂一个全面的DFM规则标准,让其自行选择所需要的规则,提供这样全面的标准并不容易。此外标准要考虑光刻性、化学机械抛光等因素,因此完成这样的标准还有很多工作要做。
摘要：随着制造工艺尺寸的缩小,可制造性不只是工厂需要关注的问题,更是设计者需要考虑的重点,从而提高良率和版图面积的利用率。为了使设计者更好地理解和控制可制造性,对标准单元的可制造性分级显得尤为重要。用加权重的方法对标准单元进行可制造性分级,该方法不但包含可制造性规则对版图的约束,还创新性地把工艺参数变化对其造成的影响考虑了进去。用一套简化的可制造性规则和版图来演示此种分级方法的实现,并用模拟结果验证了它的有效性。该分级方法具有统一性和标准性,可以被广泛采用。
关键词：可制造性,标准单元,权重,光刻模拟
参考文献
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概念建模语言的可理解性评价研究 第3篇
1、概念建模语言可理解性的评价指标
概念建模语言的可理解性是指概念建模语言能被用户理解和接受的程度,需要通过用户使用概念建模语言的实际功效来确定。实际功效表现在两个方面:使用效益和使用效率。前者是指用户理解使用建模语言所得结果怎样,工作质量的高低等,着重考核建模语言的有用性。后者是指用户在理解使用建模语言过程中的费力程度,消耗资源程度等,着重考核建模语言的易用性。
1.1 建模语言的使用效益及评价指标
由于用户使用建模语言的目的是对论域进行认知、交流和沟通,因此建模语言的使用效益是指能够帮助用户实现这些目标的程度。只有真实、准确、全面的内容才能为相关人员所认知,才容易取得共识,才能够保证交流和沟通的成功,因此建模语言的使用效益体现在真实性、准确性和完整性上。最后,建模语言的有用性还与用户的特征有关,同样的建模语言对不同的用户而言,其有用性可能不同,也就是所谓的感觉有用性不同。
在以上分析的基础上,本文给出建模语言使用效益的四个评价指标的定义。真实性是指建模语言所传达的语义与客观对象所蕴含内容之间的一致程度。准确性是指建模语言的表示要素与论域要素之间的一一映射程度,完整性是指建模语言的表示要素对论域要素的包含程度。这三个指标是客观性的评价指标,可在具体的任务环境下用理解语言的正确程度,对象要素和语言的表示要素之间的一一映射程度,以及表示要素对对象要素的包含程度等参数评价建模语言的有用性。建模语言有用性的第四个评价指标是感觉有用性,它是一个主观性的评价指标,指用户使用建模语言后对其功效的心理感受,这种评价一般是模糊的,可以采用专门设计的量表收集用户对建模语言有用性的模糊评价结果。同样地,客观评价指标强调评价的精确性和客观性;而主观的评价指标则强调用户的主观感受和评价结果的社会接受程度。一般情况下,应该把客观评价和主观评价两种形式结合起来,让用户基于客观评价结果陈述主观感受,使得有用性的评价更加合理。
1.2 概念建模语言的使用效率及评价指标
建模语言的使用效率是指建模人员使用建模语言完成任务无需努力的程度。努力是一种有限资源,人类可以把它分配在各种活动上实现各种各样的目的。努力意味着消耗资源,相关的资源包括智力、体力、时间、原料或财务成本。一种建模语言能否被用户所采用,不仅取决于他们认为这些建模语言能否帮助其获得高质量的认知,而且取决于这些建模语言是否易用,如果建模语言太难使用,那么为获取有用的认知而付出的代价太高,用户便不愿意接受这种语言。
在建模语言的使用是一种耗费资源过程的前提下,本文提出概念建模语言易用性的两个评价指标:一是使用成本,另一个是感觉易用性。使用成本是一种客观性的评价指标,指在具体的任务环境下,完成理解工作所耗用的时间、所消耗的原料以及所发生的财务成本等。感觉易用性是一种主观性的评价指标,指用户使用建模语言后对其易学程度、可控程度、清晰程度、灵活程度和易于掌握程度等几个方面的心理感觉,可以采用专门设计的量表收集用户对这几个方面的模糊评价结果。同样地,客观评价指标强调评价的精确性和客观性;而主观评价指标则强调用户的主观感受和评价结果的社会接受程度。一般情况下,应该把客观评价和主观评价两种形式结合起来,让用户基于客观评价结果陈述主观感受,使得易用性的评价更加合理。
2、概念建模语言可理解性的影响因素
概念建模语言的使用过程是一个认知、表示和再认知的过程。首次认知过程是指用户通过感官系统对论域现象获得认识的过程;表示过程是按照用户的认知用特定的建模语法和规则通过特定的媒介(如文字、图形、解说和动画等)对论域现象的人工表示过程;而再认知过程是一个把用特定媒介呈现的关于论域的人工表示还原为论域现象原貌并对之进行交流和沟通的过程。因此,在概念建模语言的使用过程中,用户特征、建模语法、论域内容和表示媒介是四个主要因素,将会对可理解性产生影响。
2.1 用户特征对可理解性的影响作用
用户特征是指所具有的知识和经验,以及性别和年龄等因素,本文先考察用户的知识和经验特征,其他的特征留待未来进一步考察。
用户的知识和经验对其理解建模语言会产生怎样的影响呢?具体地说,这里所说的“语言理解”就是指把字面上的语词转换成这些词语所表示的意义的理解过程。一般地说,这主要包括以下的两个阶段:第一,感知阶段。这即是指对输入的语音或书面字形的印象进行早期加工(知觉加工);第二,分析阶段。这首先是指对语句的语法分析并决定词的类别及其某些含义;其次,更为重要的则是根据上下文和已有的知识和经验进行语义分析以决定句子的意义(称为“意义表征”)[1]。以下就是按照“早期加工”、“中期加工”和“后期加工”的程序所作出的关于语句理解的示意图(图1)。由此可见,在语言理解的全部过程中,人们都离不开已有的知识和经验,而这又不仅是指在“早期加工”和“中期加工”中要用到各种语言学的知识,而主要是指正是主体已有的知识和经验为语义的理解提供了必要的背景知识或“上下文联系”。
由以上分析,我们可以得出这样的结论:如果用户的知识和经验和建模语言的表示内容有某种联系,那么这将会促进用户更有效地理解和使用建模语言,从而使建模语言的可理解性得到提高。本文称之为用户的知识与经验效应。
2.2 建模语法对可理解性的影响作用
建模语言的基本组成成分就是它的语法构件和语法规则,语法构件是建模语言可使用的基本词汇,而语法规则约定语法构件的使用方法。本文先研究语法构件对建模语言可理解性的影响,语法规则的影响作用留待未来作进一步的研究。那么语法构件对建模语言可理解性会产生怎样的影响作用,如何衡量这些影响作用呢?Weber、Wand、Bodart、Burton-Jones和Shanks等人在这方面作了很多的研究工作,他们的研究成果可以帮助解决这个问题。
Weber[2]等研究指出,由于本体(ontology)旨在明确地表示人类对真实世界存在的认识,所以也可把本体构件看作与人的认知构件相关。如果本体构件能很好地映射到认知构件,而语法构件和本体构件之间也有很好的映射关系,那么语法构件就能很好地映射到人类的认知构件。这就是说,如果选择好一个本体构件,它和人的认知构件相关,那么就能把这个本体构件作为基准(称为建模基准构件),衡量语法构件能否和人类的认知构件相关。如果语法构件能够和人类的认知构件相关,那么用这些语法构件创建的建模语言就很容易被人们理解。
在这种观点的支持下,他们进一步提出通过对比语法构件和建模基准构件之间的映射关系,可以揭示语法构件存在的几种缺陷:(1)构件过载(Construct overload)几个本体构件映射为一个语法构件将导致语法构件同名歧义(homonymy)的问题;(2)构件过多(Construct redundancy)几个语法构件映射为一个本体构件将导致语法构件存在同义词(synonymy)的问题;(3)构件不足(Construct deficit)本体构件未必能映射到任意的语法构件上将削弱用户用语法构件完整表示真实系统现象的能力;(4)构件剩余(Construct excess)语法构件未必能映射到任意的本体构件上将使用户搞不清楚多余语法构件的性质和目的。
这四种缺陷可分为两类,一类是语法构件的过载、过多或剩余,它反映了语法构件的清晰程度;另一类是语法构件不足,它反映语法构件的完整程度。Weber在第一类缺陷的基础上提出了语法构件本体清晰性(ontological clarity)的概念,即语法构件不存在构件的过载、过多或剩余缺陷的程度;在第二类缺陷的基础上提出了语法构件本体不完整性(ontological incompleteness)的概念。依据语法构件的本体清晰性概念,Weber进一步提出了以下的假定:语法构件的本体清晰性就越高,用它们创建的建模语言就越容易理解;而语法构件的本体清晰性越低,用它们创建的建模语言就越难理解。
在Weber提出语法构件本体清晰性概念及其对建模语言的可理解性影响的假定后,Bodart[3]、Burton-Jones[4]、Shanks[5-6]等人做了一系列的实证研究,证实了Weber的观点。
由此可见,概念建模语言语法构件的本体清晰性越高,其可理解性也就越高,反之,可理解性越低。
2.3 论域内容对可理解性的影响作用
建模对象是指概念建模的对象,也即论域的内容。由于用户对建模语言的使用是一个对论域内容进行信息加工的过程,所以可以依据西蒙的人类信息加工理论来分析它对建模语言可理解性的影响作用。
西蒙[7]的信息加工理论认为,人类信息加工系统的结构由输入、输出、中间的记忆和围绕着它的控制部分组成。控制部分负责控制信息进入记忆和再从记忆中输出信息。记忆分为短时记忆和长时记忆,记忆量的单位叫组块,组块在短时记忆中保持的时间都不到1秒。短时记忆的输出比较快,1秒种约可以输出5个组块,其输入也比较快。然而短时记忆的容量却很有限,一般是6个左右的组块。人的长时记忆容量是非常大的,但是,它的输入和输出很费时间。一般输入一个组块需要8秒,输出一个组块需要2秒。短时记忆是非常重要的,它直接决定了人当前的理解活动,但由于短时记忆容量有限,即使简单的事情也需要一些长时记忆里的东西,而事情越复杂,需要长时记忆里的东西就越多,人的理解越慢也越困难。
西蒙的信息加工理论揭示了这样的规律,事情越复杂,人类对它的理解越慢也越困难。把这个规律应用到论域内容上,就可以得出这样的结论:论域内容越复杂,用户对它的理解将越慢也越困难,导致建模语言的可理解性就越低;反之,论域内容越简单,建模语言的可理解性就越高。
2.4 表示媒介对可理解性的影响作用
建模语言的表示媒介是指语言的呈现载体,一般包括文字、图画、声音和动画等。认知心理学研究表明[8],虽然文字线性结构对同一命题的表征方法是单一的、但多媒体信息可以用文本、图像、动画、视频、声音等多种形式加以表征,可在某节点上对同一内容进行广度上的延伸。这种多重编码的方式既能让用户多角度重复某一内容的学习,也可使用户学到某一知识点的多重属性,加之采用与文本内容相关的图形、视频、动画、声音等呈现知识信息,均可丰富其表现手段,为某一知识点创设情境,提供丰富的语境信息,促进信息的加工和转化。由此可见,采用多媒体方式能使建模语言的可理解性提高,我们称这种情况为多媒体效应。
3、概念建模语言可理解性评估模型的建立
经过以上分析,本文建立了一个以用户特征、建模语法、论域内容和表示媒介为影响因素的评价建模语言可理解性的理论模型,其中用户特征通过其知识和经验效应对可理解性产生影响,建模语法通过其语法构件本体清晰性对可理解性产生影响,论域内容通过其复杂程度、表示媒介通过多媒体效应对可理解性产生影响。
虽然我们依据该评价模型能够从理论上定性地分析得出四个影响因素中每个因素对建模语言可理解性的影响作用,但我们还无法从理论上定量地描述每个因素对建模语言可理解性影响作用的大小,也不能从理论上定量地描述四种影响因素对建模语言可理解性每个评价指标综合作用的大小。在理论上找到这些定量关系之前,这些工作只能借助于实际的观察和测量,但这并不意味着理论模型不起任何作用,因为只依据于实际观察和测量而不从理论上确认建模语言可理解性之间为什么存在差异会阻碍用户对建模语言所具有的优缺点的理解,因此把理论推测和实际观察结合起来的方法是一种可行的方法。
因此,在上述理论模型的基础上,我们可以建立如下的建模语言可理解性评估的实证研究模型:理论模型中所定义的建模语言可理解性的六个评价指标(使用效益和效率)可作为实证研究中因变量,这些因变量可直接测量。理论模型中所提出的四个影响因素(用户特征、建模语法、论域内容、表示媒介)可作为实证研究中的自变量或控制变量,它们的不同水平组合导致了因变量具有不同的状态,而理论模型中所提出四种影响关系(知识与经验效应、建模语法构件的本体清晰性影响、论域内容复杂程度的影响、多媒体效应)能够为实证研究中的假设开发提供理论支持。最后,实证评价建模语言可理解性的模型如图2所示。
4、结论
建模语言是对论域内容的描述工具,其可理解性对概念建模质量保证工作具有重要的作用。本文并依据认知心理学等相关理论建立了一个实证评价建模语言可理解性的模型。实证评价模型确定了建模语言可理解性的六个评价指标,提出四个影响因素及其影响机理,能够为建模语言可理解性的实证评价工作提供指导。
该评价模型存在的不足之处在于:首先,建模语言可理解性影响因素组分的考虑还不全面,例如,用户特征中只考虑了用户的知识和经验,未考虑用户的性别、年龄、情绪等成分的影响,建模语言因素中只考虑了语法构件,未考虑语法规则的影响。其次,评价模型还停留在定性描述的层面上,未能深入到定量描述的层面上。这些不足都是未来需要进一步探索的问题。
摘要：可理解性是概念建模语言的一种质量特征,可理解性评价对于选择概念建模语言具有指导作用。本文从认知心理学的角度出发,提出了概念建模语言可理解性的评价指标,分析了可理解性的影响因素及影响机理,建立了一个用实证研究方法评价概念建模语言可理解性的模型。
关键词：概念建模语言,可理解性,实证评价,认知心理学
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可制造性评价 第4篇
近年来,突发事件频繁发生,从“911”、“SA R S”、“卡特利娜飓风”到2008年初中国的南方雪灾和“5.12汶川大地震”,无一不对人类的生命财产造成了巨大危害,并严重影响了人们的正常生活和社会稳定。应急管理研究可以帮助我们减少突发事件的不确定性,降低其造成的损失,为突发事件的应对提供科学的决策依据。
评价是应急管理中一项复杂而重要的工作,它不仅是突发事件预防、救援和应对的基础,而且是科学决策的依据。现在,很多的评估方法已经运用到应急管理中,风险评价和损失评价是目前研究的比较多的两种评价方法。风险评价通常是从事件发生的可能性和其造成后果的严重程度两方面来对风险进行分级,一般是在突发事件发生前进行评估[1,2]。作为一种事后评估,损失评价包括对直接损失和间接损失两方面的评价,通常是在事件发生、损失已经造成后进行的[3,4,5]。在风险评价和损失评价中,运用了大量的评估方法,如主成份分析、加权、层次分析法、聚类等等。
目前的突发事件研究中,大多数的评估都集中在事件发生以后或者损失造成以后,并不能有效的降低损失。那么应该采取何种措施来减缓突发事件的发生发展从而降低损失并赢得更多的救援时间呢?现在,这个方面研究的比较多的就是“防灾减灾”问题,有一些学者运用数学方法计算最佳的撤离路线,运用卫星遥感等先进技术及时获取突发事件的相关信息从而更加有效的应对突发事件,如制定应急预案,加固房屋,提升救援设备等都属于“防灾减灾”的范畴,应该说它更侧重于长期的工作,针对性的研究突发事件应对的某一方面的具体策略[6,7]。
针对以上问题,在本文中,我们提出了“可减缓性”(Mitigability,或Reducability)评价这一新的概念,它告诉我们对一个突发事件的影响能力,也就是说突发事件在何种程度上可以被减缓,评估我们的“防灾减灾”能力。为了定量的来描述,我们从时间维度和价值维度两方面来计算,它可以告诉我们以人类目前的技术和能力,我们所能赢得的时间和减低的损失,从而为应急方案的选取和各阶段应调配投入的人力物力提供参考。
文章接下的第二部分对国内外应急管理和突发事件的评估研究进行了综述;在第三部分,提出了“可减缓性”的概念并根据“可减缓性”的度量维度对突发事件进行了分类,依据分类提出了对应的评价模型;在第四部分中分别用两个实例做了说明并对结果做出解释;最后总结了“可减缓性”的研究并提出了下一步要进行的工作。
二、文献综述
应急管理可以定义为:为了降低突发灾难性事件的危害,基于造成突发事件的原因、突发事件发生发展过程以及所产生的负面影响的科学分析,有效集成社会各方面的资源,对突发事件进行有效地应对、控制和处理的一整套理论、方法和技术体系[8]。很多政府和学者对突发事件的理论和实践都投入了大量的研究,从不同的角度可以将突发事件分成很多不同的类列,我国的《突发事件应对法》将其分成自然灾害、事故灾难、公共卫生事件和社会安全事件四类。
每个国家的应急管理体系都有其独特的设置,地方层和国家层的双层系统被各国广泛应用,应急预案为突发事件的管理、指挥和救援提供了理论和操作的事先安排,其具体实施是在地方上,这也使地方层的应急管理成为整个应急管理体系的重要部分。国家层的应急管理部门为地方层提供法律基础、资源保障等,现在的应急预案和模型多数是在假定情形下进行的分析计划,当突发事件发生后,最切合的方案被筛选出来,供应急管理者进行决策和应对。
1979年3月发生在美国宾夕法尼亚州萨斯奎哈河三哩岛核电站的严重放射性物质泄漏事故,使应急管理的研究开始引起重视。这次事件带来了应急反应的全面调整,提升了该领域的应急管理研究[9]。自此研究者也开始关注其他领域的应急管理,尤其是自然灾害的研究,如台风、地震、火山等等[10-11]。
评估在应急管理中扮演着非常重要的作用,评估方法纷繁复杂,很多学科都有涉及,如统计分析,决策支持,模糊理论,人工智能等等。
数据包络分析(D E A)和主成分分析(P C A)是主要的统计学评估方法。数据包络分析是是1986年由CH A R N ES和COOPER创建的,是解决对多投入/多产出的多个决策单元的效率评价方法,可广泛应用于业绩评价,有CCR模型和BCC模型[12,13]。主成分分析是将多个变量通过线性变换以选出较少个数重要变量的一种多元统计分析方法,是用来降维的重要方法[14]。
层次分析法(AHP)是多准则决策的最重要的评估方法,它是美国匹兹堡大学的教授Satty在20世纪70年代提出的。对于一个决策问题,其因素往往是相互制约、相互影响的,无法用定量的方式描述,而层次分析法可以将复杂的决策系统层次化,通过逐层比较各种关联因素的重要性来为分析、决策提供定量的依据[15]。
通常,在评估时,我们会首先选择用数值来给出我们对某一事物的观点和判断,但当我们确实无法准确定量描述时,就会转而选择用描述性的定性变量来表示[16,17]。模糊层次分析法通过引入模糊矩阵,解决了层次分析法中判断矩阵不一致的问题,可以用定性指标来反应评估结果[18,19]。
灰色系统理论是20世纪80年代,由中国华中理工大学邓聚龙教授首先提出并创立的一门新兴学科,它是基于数学理论的系统工程学科,主要解决一些包含未知因素的特殊领域的问题,是一种研究少数据、贫信息、不确定性问题的新方法。通过对已知信息的生成、开发,提取有价值的信息,实现对系统运行行为、演化规律的正确描述[20]。
人工神经网络(ANN),是一种模仿动物神经网络行为特征,进行分布式并行信息处理的算法数学模型。这种网络依靠系统的复杂程度,通过调整内部大量节点之间相互连接的关系,从而达到处理信息的目的。人工神经网络具有自学习和自适应的能力,可以通过预先提供的一批相互对应的输入-输出数据,分析掌握两者之间潜在的规律,最终根据这些规律,用新的输入数据来推算输出结果。人工神经网络被广泛的运用于各种类型的风险评估问题中,如破产预测,经营风险审计,金融市场预测,债务风险评估和安全评估[21]。Marshal在华盛顿儿童保护服务风险评估数据中运用了人工神经网络方法[22]。在早期的预警系统中,基于人工神经网络的预测工具也应用在商业银行贷款风险[23]。
以上这些方法都可以用在“可减缓性”度量评价中,可以根据问题对方法的不同需求做相应的调整和改变。
三、可减缓性的定义及特征
“可减缓性”用来度量一个突发事件可以被减缓的程度,它包括时间层次和价值层次两个维度,也就是说我们可以用推迟的时间和降低的损失来进行计算。在“可减缓性”度量中,应急管理人员分析突发事件的影响因素,采取可行的所有措施来降低突发事件造成的损失,推迟其发生发展的时间。
图1描述了可减缓性的含义,图中水平虚线代表正常运行时的水平,y轴是某一事物的价值水平,x轴是突发事件的发生发展时间。在没有人为干预的自然状态下,突发事件随时间的发展在价值水平上造成的变化曲线为图中的实线,通常曲线趋势与对数函数的趋势一致。当应急管理者采取措施以后,推迟的时间和降低的损失(虚线的箭头)就是“可减缓性”。在大多数情况下,我们并不能改变这种趋势,但是我们可以延缓损失减少的发展过程,这也是“可减缓性”度量提出的意义所在,在实际应用中,推迟时间和降低的损失可以通过其他一些数学方法加应急管理专家的预测等进行计算。
不同于应急管理中的其他传统评估方法,“可减缓性”评估有其自身的一些特点:
1)“可减缓性”评价是面向未来的。由于我们测算的是对突发事件未来发展的影响程度,已经发生了的事情也就不存在减缓的说法了,所以说“可减缓性”评价是面向未来的。
2)“可减缓性”评价更多意义上是一个“能不能”的问题,而不是“值不值得”的问题,当突发事件造成的结果我们无法预期时,所能做的就是尽可能的减缓其发生,降低其损失,而不是权衡收益与代价,因为潜在的隐形收益是我们无法预期的。
3)“可减缓性”评价是一个动态的过程,随着时间的推移,事件的不断发展,各种条件在不断变化,因此应该重复评估过程,从而得到更为准确的结果。
4)我们目前提出的“可减缓性”评价目前只针对单一事件,由于不同突发事件的影响范围和可能造成的损失总价值存在很大差异,这一方法目前还不能直接通过比较两者的“可减缓性”大小来判断两者的相对关系。
1、基于“可减缓性”评价的突发事件的分类
目前我国的突发事件分类以《突发事件应对法》中的四分类为标准,即:自然灾害,事故灾害,公共卫生事件和社会安全事件。根据“可减缓性”评价的定义,从“推迟时间”和“减低损失”的角度来考虑,我们将突发事件分为两类:
(1)可以影响其发展过程的突发事件MitⅠ
这类突发事件主要是指一些人为的事故灾害,公共卫生事件和社会安全事件,对于它们的成因、机理我们已有很多经验和应对的技术,由于这类事件一般都有一个发展过程,在不同的阶段我们可以通过收集到的信息来采取措施,一方面减缓其发展蔓延的速度,获取更多的时间,另一方面也可挽救更多的生命财产。因此这一类突发事件我们可以同时“推迟时间”和“降低损失”。
(2)无法影响其发展过程的突发事件MitⅡ
由于突发事件发生发展机理的复杂性,很多时候人类无法左右,尤其是对一些突发性的自然灾害,像地震、火山、台风等等,人类在短时间内无法改变其发生和蔓延,我们所能做的就是利用已有的经验和先进的技术来预测这一类突发事件,尽可能的采取措施来降低损失,由于其发生发展过程是既定的,因此“推迟时间”的维度对这类突发事件来说就是0,“可减缓性”度量取决于“降低的损失”。
2、“可减缓性”评价模型
由于突发事件有其自身的特点,根据上面的两分类模型我们给出了相应的“可减缓性”评价的简单模型:
(1)模型一
根据第一类突发事件的特点,假设sinital是事件的第一个阶段,sfinal是事件的最后一个阶段,s1和s2是我们度量选取的两个阶段,满足sinital s1s2sfinal,T(s1,s2)和T'(s1,s2)是采取措施前后,从s1发展到s2阶段的时间,VⅠ(s1,s2)和V'Ⅰ(s1,s2)是采取措施前后s1和s2阶段的损失。α是衡量两个维度相对重要性的系数,一般根据实际情形由应急管理者决定:
(2)模型二
对于第二类突发事件,其“可减缓性”主要考虑“推迟时间”的维度,假设ti n it a l为事件开始时间,tf i n a l为事件结束时间,t1和t2是我们评价的两个时间点,tinitalt1t2tfinal,VⅡ(t1,t2)是自然状态下t1到t2时间内突发事件造成的损失,V'Ⅱ(t1,t2)是采取措施以后t1到t2时间内突发事件造成的损失,那么选取t1时间点以t2为标度点度量的突发事件“可减缓性”模型如下:
3、“可减缓性”度量的步骤
由于突发事件的不同,“可减缓性”度量对于某一特定的事件会有不同的特点,一般而言,“可减缓性”度量遵从以下四步(见图2):
信息收集。随着科技的发展,监测技术(如GIS)的不断提高,突发事件的相关信息可以迅速收集,如预测预报发生时间、蔓延状况、造成的伤亡损失等等,从而判断事件的发展状况,给我们提供决策基础。
突发事件的分类。基于我们收集到的信息、已有的经验,根据前面我们从“可减缓性”度量角度进行的分类依据,判断突发事件的类型,从而选择我们的度量维度。
应急措施实施。掌握突发事件的相关信息后,尽最大的能力采取措施来减缓突发事件的发展速度,抢救更多的人员物资,降低其造成的损失。
“可减缓性”度量。依据前面的分类和后面可能会采取的措施,选择“可减缓性”度量的时间点或者度量阶段,然后选择对应的模型进行计算。
四、案例分析
1、可以影响其发展过程的突发事件MitⅠ
此处我们以火灾为例,火灾根据火势的不同可以分为不同的阶段,我们假设火灾从发生到结束分为四个阶段,在自然状态下,火灾从发生到火势不断增大最后熄灭,当我们采取灭火措施以后,一方面通过抢救人员和物资可以降低损失,另一方面通过喷洒灭火剂,隔离易燃物品等我们可以减缓其蔓延速度,从而推迟其每一阶段的发生时间。
假设在自然状态下,火灾从s1阶段发展到s2阶段所需的时间T(s1,s2)=3.5,当我们采取上述的措施以后,时间会拉长,变为T'(s1,s2)=5(单位为小时),自然状态下两阶段间造成的损失VⅠ(s1,s2)=10,采取措施以后的损失为V'Ⅰ(s1,s2)=6(单位为百万元),
这里假设权系数α=0.2,那么根据“可减缓性”度量模型的公式(1):
2、无法影响其发展过程的突发事件MitⅡ
对于这种类型的突发事件,我们以台风为例,通过监测技术,我们可以预报台风登陆的时间和其级别,但是我们短时间内并没有办法阻止其登陆或者降低其级别,我们所能做的就是采取一些措施来加固房屋门窗,转移安置受威胁的人员,尽可能的降低其损失。
假定在没有采取任何措施的情况下,台风在t1到t2时间内造成的损失是VⅠ(t1,t2)=200,采取措施以后的损失是V'Ⅰ(t1,t2)=150(单位为百万元),根据“可减缓性”度量模型的公式(2):
讨论:
在这里通过计算可以得出,对于案例中的火灾和台风,其可减缓性分别是0.41和0.25,也就是说当我们把时间也简单的化为价值以后,火灾可减缓的价值为41%,台风可减缓的价值为25%,单从数值而言,前者大于后者,但是由于台风和火灾的影响范围、涉及的总价值不同,所以我们不能简单的说台风的“可减缓性”大于火灾的“可减缓性”,也就是说可减缓性是对单一事件而言的。
五.结论和展望
在本文中,我们着重论述了应急管理中的一个新概念“可减缓性”,用来评价一个突发事件可以被干预的程度,我们从时间和价值维度来度量它的值,作为应急管理中的一个新概念,仍然需要理论和实践中的验证。
尽管本篇论文中,“可减缓性”的研究只是一个初级阶段,但是其理念和方法可以演化更有实践价值的方法[24]。例如,在目前的研究中我们给出了一个比较简单的初级模型,但是通过更加精确的计算和模拟我们可以改进模型。“可减缓性”评价在应急救援中具有重要的作用,在以后的研究中,要把“可减缓性”放到具体的实践中,验证并完善理论和模型。
摘要：快速有效的评估是应急管理理论和实践中非常重要的一项工作,风险评价和损失评价早已有之,但是由于突发事件的复杂性等特点,现有的评价方法仍然存在不足。本文提出了一个新的概念——“可减缓性”评价,它评测一个突发事件发生后可以被减缓的程度,从而使应急管理人员更加及时有效地采取措施,在灾害造成更大损失前尽可能多地保全人员和物资财产。本文根据突发事件的不同特点和分类建立了相应的模型,从推迟的时间和降低的损失两个维度对“可减缓性”进行了度量,最后用两个例子对模型的应用进行了说明。
大凌河义县水源区可开发利用性评价 第5篇
大凌河义县水源区位于义县城关乡西起四方台村、东至九道岭镇星星屯, 南北两侧至阶地后缘, 地势平坦, 水源区面积105.30km2, 外围丘陵区面积392.87km2。本水源区主要水源地有义县自来水公司、阜新自来水公司2处水源地, 总取水量2 420万m3/a;零散企业自备井总取水量41.5m3/a。农业灌溉用水973.4万m3/a、农业生活用水104.7m3/a, 以上合计开采量3 539.6万m3/a。
2水源地概况
义县自来水公司水源地处义县城关乡后五里营、八里堡村大凌河右岸, 主要为城镇生活用水。该水源地现有生产井4眼为岸边渗渠集水井, 现状供水能力为232.37万m3/a, 现状年取水量为232.37万m3/a。
阜新自来水凌河水厂水源隶属阜新自来水公司, 地处义县复兴堡镇大凌河左岸, 主要为城镇生活及工业用水。该水源地现有生产井4眼为岸边渗渠集水井, 现状年取水量为2 070万m3/a, 可开采量2 070万m3/a, 现状条件下能够达到设计取水量。
3地下水源地水量及可持续利用性评价
地下水资源计算采用均衡法, 在划定的区域内, 进行地下水补给量、排泄量 (采用开发量) 及平衡计算, 根据区域有关资料降雨渗补系数采用0.34、渗透系数采用389.56m/d、灌溉水回渗系数采用0.34、给水度采用0.30。典型年采用《辽宁省水资源》, 详见表1。
3.1 地下水补给量计算
计算区范围西起四方台村、东至星星屯, 南北两侧至阶地后缘, 面积105.30km2, 外围丘陵区面积392.87km2。
在现状条件下, 采用补给量综合法按下式计算:
Q补=Q降渗+Q侧+Q径+Q河渗+Q灌渗
3.1.1 降水入渗补给量 (Q降) 计算:
Q降渗=Xi.F.a
式中:Q降渗降水入渗补给量 (万m3) ;Xi降水量 (mm) ;a降水入渗补给系数;F均衡计算区计算面积 (km2) 。计算成果见表2。
3.1.2 丘陵区侧向补给量 (Q侧) 计算
Q降渗=Xi.F.a
式中:F.丘陵区侧向补给面积 (km2) ;Mi典型年开采剩余地下水径流模数 (L/Skm2) ;计算成果见表3。
3.1.3 河谷平原地下径流流入补给量 (Q径) 计算
Q径=0.0365BHcpKcpI
式中:B为过水断面宽度 (m) ;Hcp为含水层厚度 (m) ;Kcp为含水层渗透系数 (m/d) ;I为地下水力坡度;计算成果表见表4。
3.1.4 河水入渗补给量 (Q河渗) 计算。
河水入渗补给量取决于沿岸地下水开采状况及河流径流量的大小, 根据大凌河义县水文资料计算河水入渗补给量。
Q河渗=0.0291137Q, 计算成果表见表5。
3.1.5 灌溉水回渗透补给量 (Q灌渗) 计算a
Q灌渗=Q灌.a
式中:Q灌灌溉用水量;a灌溉回渗系数;计算成果表见表6。
3.1.6 总补给量计算。
经计算地下水总补给量见表7。
3.2 地下水存储量 (Q储) 计算按下列公式计算Q储=10-4.F.Hcp.μ
式中:F计算区含水层分布面积 (km2) ;Hcp含水层厚度 (m) ;μ含水层重力给水度;计算成果表见表8。
3.3 地下水量平衡计算及可持续利用性评价
义县大凌河地下水源区各项补给量和排泄量平衡计算表见表9。
根据上述均衡计算结果分析, 对水源区地下水开采资源评价如下:在枯水期 (P=75%、P=95%) 地下水天然补给量小于开采排泄量, 处于疏干开采状态, 疏干量为236.4～1108.9万m3/a, 地下水位下降;在平水年 (P=50%) 地下水天然补给量大于开采排泄量处于补偿开采状态, 可用作补偿的补给量为1416.5万m3/a。
4结论
某公司水龙头产品设计可装配性评价 第6篇
中国卫浴行业面临越发激烈的市场竞争, 一方面积极提高产品研发效率, 缩短开发周期及降低产品成本, 另一方面也逐步向精细化、复杂化、多功能集成化的方向发展, 由此也增大了水头龙产品的装配难度。因装配问题导致产品费用增加、影响客户安全使用、交货期推迟的事情也时有发生, 既影响了产品功能价值的实现, 又影响了企业经济效益的提升以及品牌的推广。因此加强装配环节的有效性研究性具有重要的现实意义。
1 公司概述
我国某卫浴企业, 以成为卫浴创新技术的领导者为企业目标, 不断地扩大市场占有率和创新产品技术。2014年实现了水龙头产品销售量400多万套, 年销售总额超过了50亿元, 远远领先于其他品牌。近年来为了满足不同消费文化和消费群体的市场需求, 该企业尽管加大了多款产品的创新设计, 但因设计失误导致的产品内部试产时出现装配问题频繁发生, 不仅增加了企业很多不必要的研发成本, 而且也影响了新产品投入市场、抢占市场的先机。此外即使部分装配性较差的产品在内部试产时侥幸通过, 但在后续的市场量产投入及客户反馈问题中, 都带了较差的影响, 如2015年一季度公司订单的发货准时率仅为75%, 较去年同期下降了20%, 不仅影响公司良好的企业形象, 也造成了大量生产物料堆积。因此如何避免产品装配问题、提高产品的按时发货率是该公司应立即解决的问题。
2 面向装配的设计及其评价技术
相关研究表明, 产品设计阶段虽然只占产品开发成本的5%, 但却决定了70%的产品总成本。究其原因:一方面上游设计的合理性对下游决策会产生“波浪效应”, 并最终影响整个企业的决策规划;另一方面产品设计也影响着装配、测试等环节的实验效果, 因此现代产品的设计必须要用全局观点考虑, 尽可能的考虑到影响产品装配性能的相关因素, 避免装配成本的增加。
面向装配的设计 (DFA) 技术就是一种兼顾装配环节的设计方法, 该技术主要包括了:可装配性设计信息描述、可装配性分析和评价、可装配性再设计。总体设计中需要考虑以下影响可装配的因素:
(1) 产品主要结构的设计方案应当与现有的工艺水平、制造能力相一致。 (2) 主要结构的连接形式应当合理, 满足产品装配精度、装配互换性与协调性要求。 (3) 产品中的新材料、新工艺和新技术应当经过试验验证, 具备了制造的条件。 (4) 产品的设计分离面、工艺分离面、设计基准等设计是否合理, 是否可以保证最终装配的互换性与协调性, 具备产品从试制到批量生产的生产条件, 符合最终的装配作业要求。 (5) 产品的部、总装是否具有可检测性。并且要加强工艺设计管理, 提高数字化设计能力, 建立设计知识库、数据库系统, 通过严格、科学的工艺性审查保证产品具有良好的装配工艺性[1]。
对产品设计进行可装配性评价是DFA技术中的关键环节, 它是从装配的角度出发, 对设计的优劣、薄弱环节进行识别, 并给出相关的修改意见, 以完善设计方案, 因此在卫浴行业的引入具有较好的应用前景。
3 该公司水龙头产品可装配性影响因素分析
根据水龙头手工装配工序可以得知, 水龙头的主要装配动作包括:零件的抓取、零件的调整、安装的旋转对齐等。概括来说也即是零部件因素、工艺因素和系统因素。
3.1 零部件因素
在产品装配中, 零部件作为装配的基本单元, 其自身的性质对产品的可装配性的影响很大。在零部件搬运阶段, 零部件因素的影响主要表现在零件的尺寸、重量和形状等方面。尺寸特别小或特别大的零件难以搬运;形状复杂的零件难以迅速判断方向, 并使零件定位困难[2]。
在零部件插入与固定阶段, 零部件因素的影响主要反映在零部件的稳定性、易对准及插入等方面。零部件的稳定性差使零部件在连续装配的过程中, 必须通过额外操作才能完成零部件装配。显然如果零部件依赖自身的特征能够提高装配的可操作性, 则有利于减少装配的时间。
3.2 工艺因素
在零部件装配的过程中, 工艺因素依赖于产品装配中采用何种方法、过程、途径来实现零部件的装配。同样, 工艺因素对装配的影响也反映在两个阶段。
在搬运阶段, 工艺因素对可装配性的影响有许多方面, 如零部件的搬运方式、搬运距离等, 它决定了零部件从进料处到达装配位置的难易程度。在零部件的插入与固定阶段, 影响产品可装配性的工艺因素是指零部件的连接、紧固方法、装配的路径等。不同的连接和紧固方法, 具有不同的装配成本。如直线的装配路径比曲线的装配路径更有利于装配的实现等[3]。
3.3 系统因素
系统因素是指产品在装配过程中零件与零件的相互作用及表现的系统特征, 如零件数量、零件标准化程度、装配基准等。
在零部件搬运阶段, 零部件之间的作用包括零部件之间的嵌套、缠绕, 零部件由于嵌套和缠绕使零部件的搬运难度和时间增加, 需要人工或专门的机械以改变零部件之间的嵌套和缠绕情况。
根据以上装配系统要素的分析, 可以进行以下分类, 如表1。
4 龙头设计方案的可装配性评价——以A585为例
4.1 设计方案概述
该公司拟开发面向大众消费的面盆龙头A585, 其外形设计以简约典雅, 又不失清新为目标, 同时为了满足不同用户的需求, 该水龙头还搭配了可拆卸加高座, 方便用户结合自己的实际进行选择, 因此具有广泛的实用性。具体外形如图1所示。
外观设计结束后, 结构工程师根据以往实践经验, 估算了初步的零件配置方案。如:把手和加高座使用锌合金材质, 质量分别约为130g、380g, 尺寸分别约为11028mm、16842mm;本体、装饰盖及阀芯压盖使用黄铜材质, 质量分别约为800g、46g和31g, 尺寸分别约为15042mm、4517mm和3811mm;进水软管和阀芯使用橡胶等材质, 质量分别约为80 g、50g, 尺寸分别约为56016、728mm;马蹄铁使用碳素钢材质, 质量约为33g, 尺寸约为633mm。具体零件配置方案如图2所示。
4.2 评价原则及模型
本次对A585水龙头产品的可装配性评价主要依据两个方面的特性:技术特性和经济特性。
首先, 装配在技术上必须是合理、可行的, 也就是说装配体的形成必须是可以实现的。这是装配体赖以存在的前提条件, 不满足该前提的装配是缺乏现实意义的。可装配性的技术特性主要考虑装配顺序和装配路径的合理性、装配元件的便于抓取、装配工具的易于操作、装配位置的可达性、定位的可靠性、检测的可及性等方面的内容。
其次, 从经济角度考虑, 在保证质量的前提下应尽可能降低装配成本从而降低总的生产成本, 这是产品在市场竞争中占据主动的必要条件。可装配性的经济特性主要考虑装配操作的效率、装配资源的消耗、装配公差的分布等方面的内容。
从原理上讲, 可装配性的量化评估方法有两种:成本分析法和加权评分法, 二者各具优缺点[4]。可装配性两个方面的特性并非互不相干的, 用装配操作所需消费的成本来衡量装配实现的技术难度已被视作一种行之有效的方法。因此, 可以通过成本分析量化产品的可装配性。这种量化方法比较客观, 但必须有一套标准成本数据库, 建立该数据库是很费时费力的。另一种方法是先对各级评价指标赋予相应的权重, 按一定标准打分, 然后自底向上逐层加权汇总, 即可得到可装配性的总评分值。本文在工序分解的前提下, 采用综合考虑所有工序下所有因素的综合评价, 并结合专家评分及模糊综合评价的方法建立了评价模型:
完整产品的可装配性评价:
当产品评价结果对“较好”以上的隶属度在70%以上时, 可认为产品设计满足可装配性要求, 当低于70%时, 则需要对设计方案进行改善。通过对水龙头各工序进行分解, 计算出工序相关的影响因素权重集, 然后进行各因素评价等级判断, 若评价等级隶属度最高的评价等级也好, 也说明设计方案符合可装配需求。
4.3 方案评价结果及改进措施
通过对整体可装配性评价集的计算结果分析发现, 其最高隶属“好”、“较好”所占的评价比重仅为68.1%, 低于70%以上的隶属要求, 因此应予以改善。结合模糊综合评价集发现, 工序4、15、19的评价等级不高, 是影响整体评价结果的主要原因。如表2所示。
分别对这三个工序因素评价集合进行展开分析发现, 以工序4为例, 通过研究发现其权重较大的影响因素评价等级都较差, 如:操作空间、紧固方式、零件数等, 由于软管的数量是固定不变的, 因此应从紧固方式、辅助工具等连接方式上予以考虑, 最终将螺纹连接改变成了直接插入式, 利用卡环令其固定在本体内, 卡环与本体用螺丝连接。改进对比图如图3所示。工序15和19也同理进行分析和改进, 最终满足了整体可装配性评价等级70%隶属“较好”以上的要求。
5 结语
设计阶段的可装配性评估能够有效的降低后续装配成本、提高生产效率, 通过对产品整体零部件间的相互关系的评价分析, 能够较好的针对水龙头产品的设计进行评价、改进和完善。并且随着计算机技术的发展, 产品设计的大量参数及装配信息, 都可通过计算机模拟和计算, 因此将模糊综合评价和CAD设计软件的评价方法, 有了更好地应用空间。
摘要：水龙头产品生产的一个重要环节就是装配, 其有效性关系着产品的质量、总成本及生产周期。同时装配有效性与产品设计的合理性密切相关, 面对如今日益激烈的卫浴竞争市场, 加强合适的可装配性评价研究就具有了十分重要的作用。本文以某水龙头生产企业为研究对象, 结合水龙头产品可装配性影响因素, 研究了龙头设计方案的可装配性评价方案及改善措施。
关键词：可装配性评价,因素分析,模糊综合评价法,水龙头产品设计
参考文献
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可制造性评价 第7篇
关键词：煤矿,赋存特征,可利用性
1 自然地理
张家山矿区位于贵州省西南部,矿区内有简易公路与主干公路相通,交通比较便利,区内总体上属低山地形,地表冲沟较发育。矿区西高东低,矿区内最高点在西部,北东边最低,东西相对高差为188 m,属中低山地貌。矿区内无常年流水河流,无大的地表水体,仅有南西向的干沟分布,在雨季有水流通过。矿区地处亚热带高原型季风气候区,四季不明显,干湿季节分明,冬季寒冷,春、夏、秋不明显,3月～5月为春季,气候干燥,多西南劲风,11月～次年5月为旱季,6月～10月份为雨季,湿润多雨。区内主要从事农业生产,以玉米为主,次为马铃薯、小麦、荞麦和少量水稻,经济作物以烤烟为主,少量核桃。畜牧业不发达,经济较落后。
2 地层岩性
由新到老出露的地层主要有第四系(Q)、三叠系,其地层岩性特征叙述如下:
第四系,杂色砂、泥、碎石等冲、洪积物及坡积物。分布于沟谷、河床及起伏不大的缓坡处,与下伏地层呈不整合接触。厚度0 m～20 m。三叠系下统为暗紫红色、紫色、紫灰色泥岩、粉砂岩为主,含蠕虫状方解石、钙质结核及瓣鳃类化石。与下伏卡以头组整合接触。厚度300 m左右。三叠系下统为灰绿色砂质泥岩、粉砂岩及细砂岩为主,含钙质、菱铁质结核及瓣鳃类化石和植物化石碎片。
3 水文地质条件
区内总体地形西部高、东部低。切割为中等,属构造剥蚀、侵蚀低中山地貌。沟谷较发育,地形有利于地表水、地下水的汇集和排泄。矿井内无地表水体分布,仅发育季节性冲沟,主要为暴雨季节的泄洪通道。第四系(Q)厚度0 m～20 m,一般5 m左右,主要分布于缓坡地带及沟谷的低洼部位,由冲积、洪积、残坡积的亚砂土、砾石、细砂组成。季节性变化大,雨季富含孔隙水,旱季呈自然疏干状态,对浅部煤层开采在局部地段间接充水,对矿床开采有影响。三叠系上统地层主要接受大气降水补给,于沟谷处呈季节性泉就近排泄。富水性弱～中等,因含水层出露位置较高,故对矿床充水无直接影响。三叠系下统砂岩弱裂隙含水层以细砂岩为主,含承压裂隙水。由于补给条件不同,东西差异较大,东部含水性较强,往西减弱。涌水量较大。
4 地质构造
区域构造属羊场联合构造带,由一系列的褶皱及与之配套的各式压性、压扭性和张扭性断裂组成,次级构造发育,井田断裂构造较为发育,断层形态以高角度走向断层为主,其倾向多与地层倾向一致;其次为倾向断层;斜交断层较少。断层性质多为正断层,仅见少量逆断层和平移断层。矿物内总体呈一单斜构造,倾向向南。矿区内共发现13条断层,其中到达地表的断层10条,隐伏断层3条。
5 煤层赋存特征
本次勘察手段主要为在地表进行地质调查,在井下以井巷揭露进行煤层厚度实测控制,以各水平揭露煤层情况进行煤层产状控制,具体勘察手段如下:1)在地表进行地质及水文地质填图。2)进行矿井巷道编录,控制煤层及其间距。3)进行井下巷道水文地质情况调查。4)对井下生产资料详细收集,对已密闭的采空区进行了访问和资料收集。通过充分利用已有矿井生产地质资料,了解并控制中深部煤层及煤系地层的变化情况。通过地质调查和巷道揭露,得出可采煤层为K1,K3煤层属稳定煤层,为全区可采煤层,厚度1 m～2 m,K2煤层不稳定,在矿区中部+1 310 m以下出现薄化和质量变差,为局部可采,但在可采区煤层厚度变化不大。煤岩均为暗淡～半亮型煤,有机质以凝胶化、半凝胶化组分为主,次为丝碳组分;无机质以石英、粘土为主,粉状或鳞片状。煤类以焦煤为主,各煤层一般为灰黑色,条痕为黑色,一般为弱玻璃光泽、沥青光泽,煤层呈粒状、碎块状,性脆,裂隙较发育,断口呈参差状、阶梯状。矿井采出的原煤以粉煤约占6成,块煤约占4成。煤层常见细条带状结构,偶见中～宽条带状结构或线理状结构。煤层一般由光亮和较暗淡的条带互层或在较暗淡的背景上分布着镜煤或亮煤条带或线理而显示出半亮、半暗的均匀光泽,光亮煤条带和镜煤条带显玻璃光泽。煤燃烧时火焰稍短,冒浓烟;残渣多呈粉状,少量呈块状。
6 化学性质
原煤分析基水分(Mad)含量平均值为3.24%,全水(Mt)含量平均值为6.45%,原煤灰分(Ad)产率平均值为5.21%,此可燃基挥发分(Vdaf)产率平均值为42.26%,原煤高位发热量(Qb,daf)平均值31.38 MJ/kg,原煤干基弹简发热量(Qb,d)平均值为33.40 MJ/kg,全硫(Std)平均值为0.32%,不含磷,碳元素(Cdaf)含量平均为72.15%,氢元素(Hdaf)含量平均为4.40%,粘结指数为14,焦渣特征为4。经过对基水分、全水(Mt)含量、原煤灰分、高位发热量等几个指标的分析,得出:2号,3号煤层挥发分(Vdaf)大于37%,粘结指数为17,长焰煤类,属低灰、低硫、低磷、中～低熔融灰分、高挥发分、高发热量。1号煤位挥发分(Vdaf)大于37%,粘结指数在37～73之间,属气煤类,三层煤均为低变质烟煤,变质程度相当于(Ⅰ)变质阶段,1号,3号煤层为长焰煤类,该井田煤的用途可以作为动力和民用,且已被开采利用多年,原煤完全能够满足要求,在井田经简易筛分后分成块煤和沫煤,块煤用于民用取暖,沫煤用于工业动力用煤,矸石处理方式主要是在井口人工拣矸,利用夹矸与煤的物理性质极易分选。
7结语
矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的,而进行开发建设后,强烈的人为活动便使环境发生巨大的变化[1],有研究表明[2]:主关键层对地表移动起控制作用。因此,查明矿区的地质环境,煤层特征等对矿山实现绿色开采具有重大的意义。经过资料收集及对矿区自然地理、地质构造、地层岩性、水文等方面的调查,通过地质填图及巷道编录等方法对煤层进行进一步的调查,查明了煤层的基本特征,通过矿井调查、采样、化验等方式对煤炭的物理性质、煤层特征、化学性能及工艺性能等方面进行分析,对煤层的工业用途及其可利用性进行评价,为煤矿开采及利用提供了依据。
参考文献
[1]钱鸣高,许家林.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报,2003,32(4):343-348.
[2]许家林,钱鸣高.关键层运动对覆岩及地表移动影响的研究[J].煤炭学报,2000,25(2):122-126.
