模糊危害度評價(jià)方法在磁浮列車電路板FMECA分析中的應(yīng)用

林國斌　郭育華　王施宇

摘 要： 在進(jìn)行高速磁浮列車車載電網(wǎng)相關(guān)板卡可靠性分析時(shí)，由于自然語言和評價(jià)指標(biāo)往往具有模糊性，且受分析人員的主觀影響較大，往往難以獲得較為準(zhǔn)確和量化的分析結(jié)果。因此利用模糊數(shù)學(xué)的方法對電路板CA分析結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)，通過專家咨詢獲得單因素評論集、計(jì)算綜合評判矩陣、計(jì)算專家權(quán)重因子等步驟將專家評價(jià)量化計(jì)算后可獲得模糊危害度評價(jià)結(jié)果。在此以車載電網(wǎng)設(shè)備之一的通風(fēng)機(jī)監(jiān)測電路板上某電容的故障模式分析為例，先基于電路分析結(jié)果制定故障模式分析（FMEA）與危害性分析（CA），再通過基于模糊危害度的評價(jià)方法，結(jié)合4位專家意見進(jìn)行綜合評判。模糊評價(jià)結(jié)果與電路實(shí)際情況基本吻合。說明該方法可以綜合多名專家的意見并降低主觀因素對分析結(jié)果的影響。

關(guān)鍵詞： 可靠性分析； 模糊綜合評判； 故障模式分析； 危害性分析

中圖分類號： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）16?0001?04

Abstract： During the reliability analysis on the correlation board cards of train?mounted power grid for high?speed maglev train， it′s difficult to provide an accurate and quantized analysis result due to the fuzziness of evaluation indicators and natural language， and the influence of analysts′ subjectivity. Therefore， the fuzzy mathematic method was used to improve the criticality analysis. The expert evaluation is quantized and calculated by means of single factor evaluation set， comprehensive evaluation matrix and professor weight factors to get the result of fuzzy criticality evaluation. Taking the failure mode of a capacitor in the circuit board for ventilator monitoring belonging to the maglev on?board power system as an example， a failure mode and effect analysis （FMEA） and criticality analysis （CA） are established based on the circuit analysis result. The evaluation method based on fuzzy criticality is adopted to make a comprehensive judgment in combination with four professors′ opinions. The result shows that conclusion is consistentwith the fact， which means that the method can combine professors′ advices and decrease the influence of subjective factor.

Keywords： reliability analysis； fuzzy comprehensive evaluation； FMEA； criticality analysis

0 引 言

磁浮列車車載電網(wǎng)系統(tǒng)是車輛中一個重要的部分，然而由于車載電網(wǎng)部件電路板卡復(fù)雜性高，檢修難度大，因此為了降低維護(hù)成本，增強(qiáng)設(shè)備可靠性，有必要對電路板進(jìn)行故障分析。然而常用的故障模式與危害性分析方法往往依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，加之缺乏各個故障種類的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，因此分析結(jié)果往往因人而異。為了解決上述問題，國內(nèi)外學(xué)者在將模糊理論、灰色理論、蒙特卡洛模擬、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、馬爾科夫模型等理論方法應(yīng)用于可靠性分析方面做出了一些有益的嘗試[1]。

本文針對磁浮列車車載電網(wǎng)設(shè)備中通風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)測電路板，使用模糊危害度評價(jià)方法，對原本難以量化的指標(biāo)進(jìn)行評判，結(jié)合多個專家的評價(jià)意見，獲得較為客觀的故障分析結(jié)果。用定量方法處理定性問題，將各部件的故障模式的危害性清楚地表示出來，使傳統(tǒng)的FMECA方法變得更加科學(xué)化[2]。

1 故障模式與危害性分析

一般的分析流程如圖1所示。故障模式、影響與危害性分析（FMECA）屬于定性分析方法，是一種“自下而上”的可靠性分析技術(shù)，用來分析產(chǎn)品可能和潛在的失效模式，確定故障的相對嚴(yán)重程度和發(fā)生概率[3]。

同理，可得到電容[C1]的其他3種故障模式的模糊危害度分別為：[C′m2=2.65]，[C′m3=5.04]，[C′m4=3.17]。對這4個模糊危害度進(jìn)行排序的結(jié)果與使用風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)獲得的危害度排序結(jié)果相同，均表明電容C1的短路故障是危害最高的，參數(shù)輕微漂移危害最低。模糊危害度分析方法可以綜合多名專家意見，為產(chǎn)品的可靠性分析提供更有價(jià)值的參考。

4 結(jié) 語

通過理論分析和實(shí)例分析說明使用模糊危害度評價(jià)方法可對FMECA分析結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)。引入多名專家對同一個故障模式進(jìn)行評判可降低分析人員主觀因素對分析結(jié)果的影響?？梢姂?yīng)用模糊數(shù)學(xué)的方法可以將故障發(fā)生度、嚴(yán)酷度和不可檢測度這樣帶有模糊屬性的評價(jià)對象進(jìn)行量化，并以定量計(jì)算取代定性說明，從而使故障危害性的評價(jià)更加科學(xué)合理。而影響評價(jià)結(jié)果的因素除專家意見外，主要的影響因素是權(quán)重集的設(shè)置。

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