整車道路耐久性試驗(yàn)自動(dòng)化排程研究與應(yīng)用

鄧青青，陳黎君，周鈺川

（1.上汽通用有限公司廣德分公司，上海242000；2.泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 242000）

關(guān)鍵字：耐久性試驗(yàn)；Softmax匹配算法；自動(dòng)化排程軟件

1 前言

整車道路試驗(yàn)是車輛上市前對(duì)整車性能的最后檢驗(yàn)，對(duì)提高產(chǎn)品品質(zhì)和減少市場(chǎng)抱怨至關(guān)重要。整車道路耐久性試驗(yàn)過程中規(guī)范的數(shù)量較大，不同規(guī)范重點(diǎn)考核的零部件及子系統(tǒng)不同，在短時(shí)間內(nèi)過多的執(zhí)行同一規(guī)范可能會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行強(qiáng)度過高，大部分規(guī)范在一定時(shí)間內(nèi)不得連續(xù)重復(fù)執(zhí)行，規(guī)范的排程至關(guān)重要。需要盡可能將所有的試驗(yàn)規(guī)范均勻分布在整個(gè)試驗(yàn)過程中，并且能減少試驗(yàn)無效連接路的里程。在試驗(yàn)執(zhí)行過程中，由于天氣、道路維修等原因?qū)е庐?dāng)天的某些試驗(yàn)規(guī)范無法完成，這些都是在整車道路試驗(yàn)過程中需要考慮的事項(xiàng)。因此，每次的試驗(yàn)規(guī)范排布都有著非常大的工作量，尤其是還需將前一天未完成的規(guī)范再次排布。如果子規(guī)范在排布時(shí)，無法保證其均勻的分布在整個(gè)試驗(yàn)過程中，造成整車零部件考核過度或者考核不足。

本文基于Softmax匹配算法[1]，對(duì)每輛車的連接路里程和規(guī)范均勻度進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，基于C#語言開發(fā)了整車道路耐久性試驗(yàn)過程的自動(dòng)化排程試驗(yàn)規(guī)范軟件。保證整個(gè)試驗(yàn)過程更加高效。

2 整車道路耐久性試驗(yàn)過程概述

整車道路試驗(yàn)是整車耐久性試驗(yàn)重要的試驗(yàn)方式，按照特定的試驗(yàn)規(guī)范來重現(xiàn)整車在用戶使用的生命周期內(nèi)的疲勞損傷，當(dāng)前文獻(xiàn)研究較多的是試車場(chǎng)道路載荷譜的當(dāng)量關(guān)系，再制定出整車試驗(yàn)規(guī)范[2-3]。試車場(chǎng)用于耐久性測(cè)試的道路主要包括：高速路、卵石路、搓板路、比利時(shí)路、起伏路、破損路、方坑、限速檻等，在各種路面上對(duì)整車耐久性能進(jìn)行考核。整車廠是通過收集客戶在實(shí)際使用數(shù)據(jù)，結(jié)合試車場(chǎng)的測(cè)試道路，制定子規(guī)范及子規(guī)范循環(huán)數(shù)。整車道路耐久性認(rèn)證試驗(yàn)里程達(dá)幾萬公里，試驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間為幾個(gè)月，期間還會(huì)因雨雪天氣和設(shè)備問題，導(dǎo)致當(dāng)天規(guī)范無法完成。傳統(tǒng)做法是采用人工方法調(diào)節(jié)每天的試驗(yàn)規(guī)范，將未完成的任務(wù)補(bǔ)充到第二天執(zhí)行，此做法無法保證整個(gè)測(cè)試過程所有子規(guī)范均勻化執(zhí)行，無效的連接路里程最短。耐久性試驗(yàn)過程中需要在規(guī)范池中將當(dāng)天執(zhí)行的規(guī)范排程出來，交給試驗(yàn)員去執(zhí)行，當(dāng)天結(jié)束后，將已經(jīng)完成的規(guī)范從規(guī)范池中剔除，未完成的規(guī)范繼續(xù)留在規(guī)范池中第二天重新排布，每天執(zhí)行直至所有規(guī)范完成。

3 softmax匹配算法簡(jiǎn)介

Softmax在機(jī)器學(xué)習(xí)中廣泛使用在深度網(wǎng)絡(luò)有監(jiān)督學(xué)習(xí)部分的分類器，主要是用于解決多類別標(biāo)簽分類問題[4-5]。作為一個(gè)非線性的分類器，將多個(gè)變量的輸出全部映射到(0，1)區(qū)間內(nèi)，用概率的方式去處理多變量問題，達(dá)到非常高的分類準(zhǔn)確率。

可通過迭代優(yōu)化算法使得代價(jià)函數(shù)獲得最小值，訓(xùn)練模型參數(shù) θ。一般來說，最優(yōu)解是一直被采用的，然而整車耐久性試驗(yàn)是模擬仿真客戶在使用車輛的驗(yàn)證試驗(yàn)，規(guī)范使用應(yīng)當(dāng)是隨機(jī)的，試驗(yàn)過程中希望最優(yōu)解需要經(jīng)常被取到，次優(yōu)解也需要偶爾可以被取到。上述Softmax匹配算法就能很好的解決耐久試驗(yàn)過程中規(guī)范排布的問題。

圖1 Softmax智能匹配算法結(jié)構(gòu)示意圖

4 耐久性試驗(yàn)自動(dòng)化排程應(yīng)用

耐久性試驗(yàn)自動(dòng)排程流程如圖2所示，其中模型的優(yōu)化目標(biāo)為：均勻化程度好，連接路里程少，降低其他影響（維修道路，維修車輛，天氣影響）。排班模式為：每天兩班 A班B班，每班安排規(guī)范執(zhí)行時(shí)間為400分鐘。

以國(guó)內(nèi)某試車場(chǎng)的道路耐久性試驗(yàn)規(guī)范為模型，在C#語言環(huán)境下，利用開發(fā)的軟件實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)規(guī)范的自動(dòng)化排程，完成整個(gè)試驗(yàn)周期的試驗(yàn)要求。建立4.5萬公里的耐久性認(rèn)證規(guī)范的數(shù)學(xué)模型如下：試驗(yàn)完成的規(guī)范：M1,M2,…，M48；完成各個(gè)規(guī)范所需時(shí)間：Mt1，Mt2，…，Mt48。各個(gè)規(guī)范的里程：Ms1，Ms2，…，Ms48；各個(gè)連接路：L1，L2，…，L38；評(píng)價(jià)規(guī)范

圖2 耐久性試驗(yàn)自動(dòng)排程流程圖

根據(jù)流程圖在 C#語言環(huán)境中編寫整車道路耐久性試驗(yàn)自動(dòng)化排程軟件，生成的當(dāng)天的試驗(yàn)規(guī)范頁面和提交已完成試驗(yàn)規(guī)范頁面分別如圖3和圖4所示。

圖3 當(dāng)天自動(dòng)生成規(guī)范軟件頁面

圖4 提交已完成試驗(yàn)規(guī)范頁面

表1 優(yōu)化前后對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果表明，均勻化程度由原來的人工排布的 14.91降至6.14，提高58.82%，連接路里程縮短了47.73%，整輪規(guī)范時(shí)間縮短了10.20%，整車道路耐久性試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化排程，提高了試驗(yàn)運(yùn)行效率。

5 總結(jié)

根據(jù)以上方法進(jìn)行了整車道路耐久性試驗(yàn)自動(dòng)化排程的研究，并編寫相關(guān)軟件在某試車場(chǎng)多個(gè)項(xiàng)目中實(shí)施。結(jié)果表明：該自動(dòng)化排程軟件能夠讓所需執(zhí)行的規(guī)范均勻化分布，減少無效里程，控制好每天的規(guī)范輸出時(shí)間，實(shí)時(shí)調(diào)整試驗(yàn)規(guī)范的執(zhí)行，提高試驗(yàn)運(yùn)行效率。并兼顧天氣、車輛維修、每天所需執(zhí)行規(guī)范時(shí)間等其他影響，有效的處理整車規(guī)范在執(zhí)行當(dāng)中的外界干擾。本文基于C#語言開發(fā)出的耐久性試驗(yàn)自動(dòng)化排程軟件，對(duì)整車耐久性自動(dòng)化排程有一定的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。