大修汽车的可靠性综合评定方法

大修汽车的可靠性综合评定方法摘要:鉴于目前我国大修汽车质量长期徘徊不前的现状，本文为了提高大修汽车可靠性评价的准确性,在对模糊可靠性理论和综合评价理论进行分析的基础上,建立了大修汽车可靠性的模糊综合评判数学模型,并且进行了实例应用和故障分析，以求可靠性达到最佳水平。关键词：可靠性大修模糊性理论故障OverhaulautomotivereliabilityevaluationmethodLanYangyongWuRenjunFacultyofAutomotiveandMechanicalEngineering,ChangshaUniversityofScienceandTechnology,Changsha,Hunan410114,ChinaAbstract:Duringevaluationofmajoroverhauledautomobilereliability,multipleindexesmaybeinvolved,soanoverallevaluationisnecessary.Meanwhile,aseachindexplaysaspecialroleintheevaluationandneedstobetreateddifferently,aweightedoverallevaluationisused.Inrealautomobilesystem,manyfaultssuchasfatigue,wearandtear,corruptionandbreakappearinintermediarystatefrom“intact”to“scrap”,thatis,insomedegreetheyareinfuzzyandnormalstatebutinsomedegreetheyareinfuzzyandfaultstate.Inautomobilereliabilityengineering,thereisfuzzinessincollectingdata,statisticalanalysis,experimentalanalysis,personnel'sreliabilityactions,unknownfactors,etc.Inthispaper,basedontheanalysisofautomobilefuzzyreliabilitytheoryandoverallevaluationtheory,amathematicalmodelofthemajorautomobilereliabilityisfounded.Itisprovedthatfuzzyoverallevaluationcanbeusedsuccessfullyandeffectivelyinthemajoroverhauledautomobilereliabilityevaluation.Themethodissimple,easyandapplicable.Keywords:Reliability,Majorrepair,Fuzzinesstheory,Fault0引言大修汽车在各种技术性能上应同新车有着相似的要求,我国大修汽车质量长期徘徊不前,这与众多因素有关,特别是和对修竣汽车没有建立完整的评估方法密切相关。对大修汽车可靠性进行评价,就反映了汽车在大修后使用过程中的可靠性。[1]通过大修汽车可靠性评价与故障分析,能暴露那些可靠性较低的薄弱环节,根据评价与分析,提出提高使用可靠性的途径,通过评价能掌握汽车可靠性随时间改变的规律,为合理确定维修周期、维修作业项目等提供依据。本文主要包括以下几个部分：①对大修汽车可靠性评价这一问题的背景做出简要介绍，并导出我们的理论方法：加权综合评定法和模糊化评价法；②对加权综合评定法和模糊化评价法作出阐述并作出理论上的依据；建立大修汽车可靠性的模糊综合评判数学模型；③应用②中提出的理论方法对大修汽车的可靠性进行实例分析；④总结本文。1问题背景对大修汽车进行可靠性评价[1],常常涉及多个指标,这时就要求根据这多个指标作出综合评价，同时,引进能体现各指标在评价中的不同地位和作用的权重系数,能使评价更加合理,即采用加权综合评定的方法。在真正的汽车系统，许多故障，如疲劳，磨损，撕裂和断裂出现在从“完好”到“失效”的中介状态中，就是说，在一定程度上，他们是在模糊和正常状态，但在某些程度，他们是在模糊和故障状态。在汽车可靠性工程,包括有[2]模糊性数据收集、统计分析、实验分析、人员的可靠性行动,未知的因素等。本文在对模糊可靠性理论和综合评价理论进行分析的基础上,建立了大修汽车可靠性的模糊综合评判数学模型。它被证明模糊综合评价用在大修汽车可靠性评估中是非常有效的。该方法是简单、方便、适用。2理论方法本文的所要进行介绍的汽车可靠性评定方法是加权综合评定法和模糊化评价法，它们在汽车的可靠性评定工作中是颇有成效的，能让我们掌握汽车可靠性随时间的改变规律,暴露可靠性薄弱的环节，为合理确定维修周期、维修作业项目等提供理论上的依据。以下就是对该两种方法的具体描述：2.1加权综合评定法加权综合评定一般表示为：niiisaE1式中E—加权平均分数ia—第i个指标所占的权重is—第i个指标的代表值汽车可靠性评价指标之间虽有联系,又有各自的影响因素。汽车故障有4级分级原则[4],即:①致命故障②严重故障③一般故障④轻微故障。根据故障分级的危害程度将一般故障的当量故障系数定为1，据此大体定出其他级别故障的当量故障系数。文献[4]中规定的当量故障系数见表1。表1当量故障系数故障级别致命故障严重故障一般故障轻微故障当量故障系数€1=100€2=10€3=1€4=0.2在计算平均首次故障里程和平均无故障间隔里程时,没有区分致命故障、严重故障,而在实际评价大修汽车可靠性时,需要考虑不同级别故障发生的次数,在故障总数相同的情况下希望故障级别低的多一些好。轻微故障,一般情况下不影响行车,但仍需维修,故在可靠性评价中也不能置轻微故障于不顾。把按当量故障系数将其他各级故障次数折算为一般故障的次数,称为当量故障次数,把平均每1000km每辆车的当量故障数称为当量故障率。通过分析取最重要最常用的平均无故障间隔里程bM、平均首次故障里程fM、当量故障率D这3个指标来评价大修汽车可靠性。bM表示故障发生的平均时间,fM表示首次故障发生的早晚,D表示故障的频繁程度。由于3个指标对大修汽车可靠性的影响程度不同,在评价汽车可靠性时,应有不同的权重。我们参照有关评价方法并且请具有丰富经验的现场管理人员、专家和教授给出如下权重分配关系：A=(平均无故障间隔里程,平均首次故障里程,当量故障率)=(0.24,0.36,0.40)评价标准[4]是评价汽车维修结果好坏的标尺,它和评价指标相照应,共同反映维修结果的状况。评价标准包括评价等级和评价界限两部分。根据调查研究及听取专家的意见,在大修汽车可靠性评价中取“好、较好、一般、差”4个等级,这样的分级方法既有利于发现问题找出差距,又可以拉开档次,便于具体进行评价。评价界限是评价等级中等级分界点的具体数值,评价界限的确定是一个定性分析和定量分析相结合的过程,应尽量准确、可靠并符合我国实际情况。根据汽车的使用条件、车辆类型、制造条件、保养条件等,确定各指标的评价标准见表2。表2各项指标评价标准的界限值指标Mb/kmMf/kmD/次(1000km)-1好(A)300050000.5较好(B)230033001.6一般(C)150021003.2差(D)70012004.22.2模糊化评价法实际汽车系统中,汽车的任务是错综复杂的,它与运输对象(人员、散装物料、液体等)、工作目的(战斗、勘探、采矿、土壤耕作等)有关;汽车行驶的环境也是十分复杂的,它与地表几何学(地表不平度及障碍等)、地面物理值(土壤变形的内聚模量、土壤变形的摩擦模量等)等一系列因素有关。复杂的汽车任务涵义和复杂的汽车行驶环境决定着复杂的汽车系统,各种因素纵横交错就使汽车系统具有了模糊性[3]。实践表明[5]:由于“耗损”引起性能下降最终导致故障的现象是极为普遍的。例如轴类零件因微裂纹的扩展而断裂进入报废状态。在进入报废状态之前,轴类零件经历了一个从“完好”到“报废”的过渡过程,即随着工作时间的延长,微裂纹不断扩展,逐渐发展成宏观裂纹,直至最终导致断裂而被判为“报废”状态。在从“完好”到“报废”的中介过程中,轴类零件的状态是模糊的。在汽车系统中大量发生的疲劳、磨损、腐蚀和蠕变,电气设备绝缘的老化,液压系统的油污染和泄漏等现象都具有上述特点,即从“完好”到“失效”之间都存在中介状态。一切中介过程都呈现出亦此亦彼状态,此时常规可靠性理论的离散有限状态假设不成立,而应以模糊状态假设代替,模糊状态假设是指故障判据是模糊的,即在任一时刻,系统在某种程度上处于模糊正常状态,又在某种程度上处于模糊故障状态。汽车可靠性工程中存在着形形色色的模糊性[3]:①收集到的数据可能带有模糊性。例如,先前经验是数据收集的一个重要来源,然而它却是以不精确的方式出现的。此外,在实际工程问题中,常常也会因缺乏数据而依据专家经验,从而也会引入模糊性。②统计分析带来的不确定性。由于各种条件的限制,用有限的试验样本代替无限样本所产生的不确定性。③试验分析带来的模糊性。由于试验条件与实际系统所处的自然条件不完全一致而产生的不确定性,从而使汽车系统的寿命和维修时间也具有模糊性。④人员可靠性行为本质上是模糊的。大量事实业已表明,由于人为错误而采用不正确的计算模型,产生分析计量中的错误和设计制造中的疏忽,所以对有人参与的人机系统、经济系统、管理系统等进行的可靠性评价本质上也是模糊的。⑤未知因素带来的模糊性。为此,必须应用模糊性理论对大修汽车的可靠性进行综合评价。2.2.1大修汽车可靠性模糊综合评价数学模型的建立设大修汽车可靠性评价因素的集合为[3]：miuuuuu,,,,,21，例如,,,DMMUfb。评语的集合为:njvvvvV,,,,21。例如V={好，较好，一般，差}。设jiRijvuur,表示就因素iu而言,大修汽车可靠性被评为jv的隶属度（10ijr）。论域U上的因素模糊子集为mmiiuauauaua2211~式中iiua对的隶属度,即某评价指标在评价中所起的作用大小论域V上的等级模糊子集为nnjjvbvbvbvbB2211~式中jjvb等级对综合评定的模糊子集的隶属度（10jb）从而有关系式：mnnnmmmnrrrrrrrrraaabbb2122212121112121,,,,简记为~~~RB综上所述,模糊综合评判的步骤为[3]：①选好评价因素集合、评语集合。②确定各评价指标的评价标准,进行单因素评价,获得评价矩阵~R。确定各评价指标的权重~,计算综合评价~B,并进行归一化处理。③计算模糊综合评价值,确定可靠性等级。对综合评价结果进行归一化处理后,为了使结果更加直观,采用对评语再赋值,如表4所示,计算出模糊综合评价值iicbQ。然后根据表5给出的可靠性分等标准,确定可靠性等级。表3模糊综合评价值分级赋值分级好较好一般差赋值9080600表4可靠性水平可靠性水平好较好一般差计算分数Q80≤Q10070≤Q8060≤Q70Q≤603应用实例分析3.1研究背景黄河QD352自卸汽车载质量在硬质路面上为7.3t,在土路上为6t,该车的行驶路线主要集中在市区和郊县之间,运输货物主要是煤、沙、木材、水泥等。11辆车在6000km大修包修里程结束时均发生了故障[4],其中一级故障0次,二级故障17次,三级故障25次,四级故障13次,所以为完全样本。应用故障分布函数拟合优化确定故障分布规律,按有替换定时截尾试验的完全样本计算,可得样本汽车可靠性的评价结果为:①平均首次故障里程fM=2312.6km,②首次故障的特征寿命(R=0.368)=1571.1km,③平均无