汽車制動(dòng)手柄預(yù)防維修周期優(yōu)化模型研究

羅亞萍

（長安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064）

引言

目前，在檢修工作中，主要通過定期保養(yǎng)項(xiàng)目對(duì)車輛部分零部件進(jìn)行維護(hù)，未針對(duì)具體零部件分析優(yōu)化其維修策略。而對(duì)維修策略[1]的優(yōu)化主要從維修方式的合理選擇和預(yù)防維修周期的合理確定兩方面展開，本文主要展開最佳維修周期的討論。在維修工作中，維修周期的確定至關(guān)重要，周期過短可能造成維修過剩，維護(hù)費(fèi)用增加，而維修周期過長，則不能保證車輛技術(shù)性能，導(dǎo)致維修不足，影響行車安全，增加停機(jī)損失。因此，維修周期的合理長短，不僅可以確保安全性，還可以有效減小個(gè)人或維修企業(yè)的損失。

通常在確定車輛的預(yù)防性維修周期時(shí)，根據(jù)不同的維修要求，維修周期決策目標(biāo)不同[2]。本文以綜合考慮可靠度、有效度、維修成本，運(yùn)用模糊綜合決策確定最佳預(yù)防維修周期。

1 預(yù)防維修周期常用模型

常用的單因素預(yù)防維修周期的模型有基于可靠性的維修周期模型、基于最大有效度的維修周期模型和基于最小維修成本的維修周期模型[3]。

1.1 基于可靠性的維修周期模型

基于可靠性的預(yù)防維修周期模型，就是對(duì)可靠度已經(jīng)降到規(guī)定界限水平的損耗性部件，在發(fā)生失效以前，提前維修或更換零部件，預(yù)防故障的發(fā)生，從而通過該可靠性水平的界限值來確定維修周期。根據(jù)文獻(xiàn)4可知：

式中R(t+Δt│t)為任務(wù)可靠度，R(t)為可靠度，λ(t)為故障率。因此，根據(jù)給定的可靠度，按式（1）就可以確定維修周期T1。

1.2 基于最大有效度原則確定維修周期

根據(jù)文獻(xiàn)5可知，有效度為：

其中稱為維修系數(shù)。

而使有效度A最大，相當(dāng)于使α最小[6]。則令，化解得預(yù)防維修周期T2。

1.3 基于維修費(fèi)用最小原則確定維修周期

依據(jù)周期更換模型[7]，零部件在一個(gè)預(yù)防維修周期T內(nèi)的總維修費(fèi)用[8]為：

式中Cf為事后更換部件所需的費(fèi)用，Cp為預(yù)防維修中更換未失效部件的費(fèi)用。

對(duì)上式求導(dǎo)可得滿足費(fèi)用最小原則的最佳預(yù)防維修周期T3。

2 最佳預(yù)防維修周期的模糊決策法

對(duì)預(yù)防維修周期的確定，應(yīng)綜合考慮可靠性、有效性和經(jīng)濟(jì)性，本文運(yùn)用模糊決策方法[9]進(jìn)行多因素綜合分析，確定最佳預(yù)防維修周期。具體步驟如下：

第一步：以可靠度、有效度和經(jīng)濟(jì)性為確定維修周期的三個(gè)主要影響因素，取論域：，進(jìn)而確定指標(biāo)集，使得：

第四步：計(jì)算最佳預(yù)防維修周期

3 案例分析

以某輕型車制動(dòng)手柄為例運(yùn)用多因素模糊綜合決策法確定最佳預(yù)防維修周期，具體過程如下：

（1）優(yōu)化模型相關(guān)參數(shù)計(jì)算

在進(jìn)行維修周期的求解之前，首先需要確定Tp、Tf、Cp、Cf等相關(guān)參數(shù)值，計(jì)算制動(dòng)手柄維修周期的相關(guān)參數(shù)，結(jié)果見表1。

表1 制動(dòng)手柄維修周期優(yōu)化模型相關(guān)參數(shù)值

（2）基于任務(wù)可靠度的維修周期

假定給定任務(wù)可靠性分別為 0.9、0.99、0.999、0.9999時(shí)，運(yùn)用MATLAB求解零部件滿足可靠度的維修周期，制動(dòng)手柄的使用可靠性威布爾分布的參數(shù)值以及維修周期 T1的計(jì)算結(jié)果如下表2所示。

表2 制動(dòng)手柄基于可靠性的維修周期T1

由表2可知，在實(shí)際維修工作中，應(yīng)該選擇合理的任務(wù)可靠度，如果假定的可靠度過高，根據(jù)可靠性確定出的維修周期多短，導(dǎo)致維修次數(shù)增加，維修費(fèi)用提高，導(dǎo)致維修過剩。本文以可靠度為 0.9作為可靠性水平的界限值，來確定最佳預(yù)防維修周期。

（3）基于有效度最大和維修費(fèi)用最小確定維修周期T2、T3

運(yùn)用MATLAB對(duì)2.2和2.3節(jié)的基于最大有效度原則和維修費(fèi)用最小的維修周期模型進(jìn)行編程，進(jìn)而求解出制動(dòng)手柄的維修周期T2、T3，結(jié)果見表3。

表3 制動(dòng)手柄的維修周期T1、T2、T3

通過表3可知，根據(jù)不同原則確定的維修周期值差別很大，需要對(duì)影響維修周期的各種因素進(jìn)行綜合判斷，確定出最佳的預(yù)防維修周期，本文采用多因素的模糊綜合決策法確定制動(dòng)手柄的最佳預(yù)防維修周期。

（4）最佳預(yù)防維修周期的確定

用分別表示可靠度因素、有效度因素和經(jīng)濟(jì)性因素，維修周期決策的因素集為，然后確定U中元素的模糊集。選擇 10個(gè)評(píng)議者對(duì)三個(gè)影響主要指標(biāo)進(jìn)行打分，由于滿足可靠性是確定維修周期的基本條件，此處共同協(xié)定u1可靠性因素給予10分，評(píng)議結(jié)果見下表4：

表4 可靠度因素、有效度因素和經(jīng)濟(jì)性因素的評(píng)議結(jié)果表

4 總結(jié)

（1）在實(shí)際維修工作中，制動(dòng)手柄應(yīng)選擇合理的任務(wù)可靠度，如果假定的任務(wù)可靠度過高，根據(jù)可靠性確定出的維修周期多短，導(dǎo)致維修次數(shù)增加，維修費(fèi)用提高，出現(xiàn)維修過剩現(xiàn)象。

（2）從不同角度，根據(jù)不同原則確定的維修周期值差別很大。

（3）對(duì)影響維修周期的各種因素進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用模糊綜合決策法確定出最佳的預(yù)防維修周期較為合理。

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