层次分析法在氟塑料软管组件研制方案中的应用

姜宇舜

上海理工大学（上海 200093）

层次分析法在氟塑料软管组件研制方案中的应用

姜宇舜

上海理工大学（上海 200093）

应用层次分析法（AHP法）建立风险评价结构模型，把大型客机重型高压（SAE AS604标准）氟塑料软管研制方案中不能量化的技术、质量、进度等风险因素划分成相互联系的有序层次，通过结构性方法减少主观因素的影响，从而选出风险相对较小的研发方案供决策人员参考。

层次分析法氟塑料软管组件研制方案

0 引言

上海市塑料研究所（以下简称上海塑研）是国内唯一自主研发生产氟塑料软管组件的企业，2009年，经中化国际招标有限责任公司评估确认为中国商用飞机有限责任公司（以下简称商飞公司）潜在合格供应商，2011年与商飞公司上海飞机设计研究所正式签订大型客机氟塑料软管研制协议，承接大型客机重型高压［符合SAE（美国机动车工程师学会）规定的AS604标准，下同］氟塑料软管的研制任务。根据大型客机氟塑料软管研制的特点，开展项目风险管理，对项目中各风险因素进行风险评价具有十分重要的现实意义[1]。本文应用层次分析法（AHP法）对重型高压氟塑料软管研制项目中的研制方案进行风险分析，得出风险相对较小的研制方案供课题组及项目管理人员作决策参考。

1 重型高压氟塑料软管研制方案简介[2]

重型高压氟塑料软管组件研制，涉及规格-10、-12、-16。软管由导电的聚四氟乙烯内管、不锈钢丝增强层、金属连接件（接头、螺母、套筒）组成。

软管组件的制造工艺主要由三部分组成：内管成型工艺→不锈钢丝增强工艺→金属连接件装配工艺。（1）内管成型工艺：上海塑研现有内管成型工艺可以满足重型高压氟塑料软管生产要求，故内管成型工艺风险较小。（2）不锈钢丝增强工艺：重型高压氟塑料软管承压等级为21 MPa，采取不同增强工艺均可以形成满足承压等级的软管，但在考虑软管重量和弯曲半径等技术指标情况下，不同增强工艺方案的选择存在一定的不确定性和风险。（3）金属连接件装配工艺：软管组件扣压参数主要依据软管的增强工艺及外径，故装配工艺的风险取决于增强工艺的风险。

2 层次分析法简介

层次分析法[3]是20世纪70年代美国运筹学家匹茨堡大学Saaty T L教授提出的。层次分析法可以将无法量化的风险按照大小排出顺序，把它们彼此区别开来。

层次分析法的基本原理[4]：在复杂的决策问题研究中，对于一些无法度量的因素，只要引入合理的度量标度，通过构造判断矩阵，就可以来度量各因素之间的相对重要性，从而为有关决策提供依据。

层次分析法处理问题的基本步骤包括四个方面：（1）确定评价目标，明确方案评价的准则；（2）应用两两比较法构造所有的判断矩阵；（3）确定项目风险要素的相对重要度；（4）计算综合重要度。

3 层次分析法在大型客机氟塑料软管研制项目风险评价中的应用

3.1 研制方案选择

根据前期风险识别及估计，软管组件的制造工艺中内管成型工艺、金属连接件装配工艺风险较小，而不锈钢丝增强工艺风险较大。目前重型高压氟塑料软管组件增强工艺有两个研制方案：一是采用内层缠绕＋外层编织的增强结构；二是采用内层编织＋中间层缠绕＋外层编织的增强结构。

对上述方案已识别出三种风险：技术风险、质量风险、进度风险。技术风险指对两种实施方案在技术上的把握性；质量风险指两种技术方案在实施过程中质量控制程度的可靠性；进度风险指两种方案在研制进度上存在的提前完成、准时完成、延期完成等潜在风险。上述三种风险均不易量化。本实验目标：通过风险评价，选出风险最大的研制方案，为决策选用哪种方案开展项目研制作重要参考。

3.2 AHP法的应用

3.2.1 构建递阶层次结构模型

根据上述决策目标、评价准则，构建项目的递阶层次结构模型，如图1所示。

图1 研制方案递阶层次结构模型

3.2.2 构造判断矩阵A

根据两两比较标度，确定各层次不同因素的重要权数，得到判断矩阵A。

方案层有两个方案，对技术风险、质量风险和进度风险进行两两比较，得到判断矩阵A1、A2和A3。

3.2.3 判断矩阵特征向量的计算

分别计算矩阵A、A1、A2、A3的特征向量，分别用W、W1、W2、W3表示。矩阵A、A1、A2、A3的特征向量均经过归一化处理，具体数值见表1。

表1 矩阵A、A1、A2、A3的特征向量W、W1、W2、W3归一化后的值

W1表明，从技术风险角度来看，方案一风险小于方案二；W2表明，从质量风险的角度看，方案一风险大于方案二；W3表明，从进度风险的角度看，方案一风险小于方案二。

3.2.4 一致性检验

在建立判断矩阵过程中，涉及人的主观判断，因而会出现判断不一致的情况。为保证评价分析的有效性，必须进行一致性判断。计算得出：

判断矩阵A完全相容时，则其最大特征根λmax= n，若不相容，则λmax＞n，因此可应用λmax-n的关系来界定偏差相容性的程度。设相容性指标为CI，则有CI=(λmax-n)/(n-1)，定义一致性指标CR=CI/RI，RI为随机性指标，当一致时，CR=0，不一致时，由于一般情况下λmax＞n，因此CR＞0。随机性指标RI见表2。

表2 随机性指标RI数值

若一致性指标CR＜0.1，则认为判断矩阵的一致性可以接受，权重向量W可以接受。

计算得λmax=3.055 4，CI=0.027 7，查表得RI= 0.58，则CR=0.0277/0.58=0.0477＜0.1。所以判断矩阵A的一致性符合要求，其权重向量W可以接受。

3.2.5 计算综合重要度

特征向量W1、W2、W3分别从技术风险、质量风险和进度风险的角度比较了两个方案，单只给出其相对重要度，而并没有回答两个方案的整体风险水平和系统重要性。

在计算递阶层次结构各层次要素对上一级要素的相对重要度之后，即可从最上层开始，自上而下地求出各层要素关于系统总体的综合重要度。

然后用矩阵B乘以特征向量W，得到矩阵Wf，

矩阵Wf表明，从评价目标“选出风险最大的研制方案”的角度出发，综合了技术风险、质量风险和进度风险三个方面之后，方案二风险大于方案一。

4 结论

应用AHP法对重型高压氟塑料软管组件研制方案中的增强工艺研制方案进行风险评价，通过前期风险识别，建立层次分析结构模型，将研制方案中不能量化且影响研发的风险因素划分成相互联系的有序层次，通过结构性方法来减少主观因素的影响，选出了风险相对较小的研发方案，为相关课题组设计人员及项目管理人员进行决策提供了重要参考。

项目技术人员采纳上述风险评价结果后，采用方案二的增强工艺进行项目研制，根据后期研制结果，规格-10、-12、-16的软管组件均已成功通过鉴定试验验证。

与以往只根据经验进行简单风险判断而选择研发方案相比，采用层次分析法对各评价因素进行两两评价后计算得到的结果更科学。

[1]白思俊主编.现代项目管理[M].北京:机械工业出版社,2002.

[2]张园春.高压聚四氟乙烯软管组件金属接头的设计[J].上海化工,2010,35(6):11-14.

[3]Saaty T L.Highlights and critical points in the theory and application of the Ananlytic Hierarchy Process[J].European Journal ofOperational Research.1994,74(3):426-447.

[4]沈建明主编.项目风险管理[M].北京:机械工业出版社,2004:110-113.

浙江力普精制棉粉碎成套生产线获国家专利

最近，浙江力普粉碎设备有限公司在精制棉制备纤维素粉碎加工技术领域再传捷报，研发的“一种精制棉粉碎成套生产线”获得了国家专利（专利号：ZL. 201320555760.X）。

这是该公司继“短纤维粉碎机”、“高效纤维素剪切粉碎机”获国家专利；“医药辅料纤维素醚专用高效剪切粉碎机的研究和产业化项目”和“GWM-730纤维素高效剪切磨开发”列入浙江省市科技项目、浙江省新产品计划之后，在精制棉粉碎设备领域取得的又一科技成果。

作为中国纤维素行业协会会员单位，浙江力普专注、持续进行了系列创新开发，使专利产品获得了有益的效果，生产线集打散、检测、粉碎、集料、除尘于一体，能实现精制棉制备纤维素的规模化生产并有效集尘，杜绝原料中金属杂质对粉碎机刀片的损坏，对环境不会造成粉尘污染。

该生产线产量达200～350 kg/h，粉碎刀片采用高强度、抗冲击、耐磨性好的进口特种耐磨材料，并可重磨使用，使用维护成本低、稳定性好。经山东、浙江、江苏、上海、河南等地企业使用证实，与同类产品相比，产量可提高40%，耗能降低20%左右。该机型同样适合于绒状、絮状棉纤维及纤维素醚类产品（如精制棉、棉麻、光纤、芳纶、涤纶等）的超细粉碎。

目前，该生产线与纤维素成品粉碎机、湿粉碎机三项产品已经在纤维素行业中广泛应用，客户涵盖国内规模前十位的纤维素醚生产企业并获得高度认可。此三项设备的应用为国内整个纤维素行业的发展发挥了重要作用。

Application of Analytic Hierarchy Process in Development Scheme of PTFE Hose Assembly

Jiang Yushun

Using the analytic hierarchy process to establish the risk assessment structure model,for the heavy PTFE hose assembly used in large aircrafts under high pressure,the risk factors that cannot be quantified in development (including technology risk,quality risk)and schedule risk were divided into interconnected ordered hierarchies.The purpose is to reduce the influence of subjective factors through structured method,thereby selecting the development scheme with minor risk to provide reference for decision makers.

Analytical hierarchy process;PTFE hose assembly;Development scheme

V233.91

2014年3月

姜宇舜男1983年生上海理工大学项目管理专业在职研究生目前就职于上海市塑料研究所从事科研项目管理工作