基于模糊評判法對某牽引車進行故障分析

梁寧

摘 要：文章選取某重型牽引車故障信息作為研究對象，按照其發生的故障模式、故障產生的部位、故障產生的原因進行分類，并按這三大類進行故障統計分析，對各故障部位發生的故障頻次進行排序，對故障產生的原因進行總結，從系統上找出影響整車可靠性增長的各子系統，并對影響整車可靠性增長的各子系統進行初步分析。基于某重型牽引車故障模式、故障原因及故障產生機理的模糊性，提出運用模糊綜合評判法對影響各子系統故障影響危害度進行排序，找出影響整車可靠性的薄弱環節。把故障影響作為因素集，并建立評判集，選取適合的隸屬度函數，得出故障影響單因素評判矩陣，進而根據故障影響權重加權計算得出模糊綜合評判結論，并對各子系統的危害度進行排序，找出影響整車可靠性危害度較大的子系統，為后續從設計、采購、裝配等角度充分考慮可靠性工作的重點，為下一步工作指明了方向。

關鍵詞：牽引車;隨機性;模糊理論;可靠性

中圖分類號：U462? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）04-120-03

前言

隨著社會的不斷進步，商用車的發展也經歷著日新月異的變化，上世紀90年代以前，卡車作為社會發展的重要生產資料;到了本世紀前十年，人們對改善物質生活的追求促使卡車成為了掙錢機器;而到了現在，卡車不再只是人們謀生的工具，而變成了人們24小時移動的家^[1]。用戶對可靠性的要求上升到一個全新的高度。這就對卡車企業來說是一項艱巨的挑戰，同時也是卡車行業洗牌的一次機遇，誰能占領可靠性的制高點，誰就能引領市場，獨領風騷。

本文正是在這種背景下提出了基于模糊綜合評判法對某牽引車進行故障分析，為下一步制定可靠性增長方案打下堅實基礎，對整車可靠性的提高有著實際意義。

1 某重型牽引車故障分析

1.1 故障模式影響分析

某重型牽引車可靠性質保路試累計完成試驗里程81萬公里，共計發現故障129項，故障頻次227次。結合故障總體情況對故障進行統計分析，從故障模式、故障部位，找出影響可靠性的薄弱環節。從整個故障信息統計情況來看，該牽引車故障共有29中故障模式，故障部位涉及18種。

某重型牽引車故障信息按照故障部位進行分析，并統計故障頻次及故障頻率。

從表1看出，影響整車可靠性較大的故障部位集中于外飾件、底盤附件、電器件、冷卻系、進排氣、車身附件、橋、舉升機構以及轉向系。以上故障部位故障頻次合計201，占總故障的比率為88.5%，以上故障部位應該是可靠性研究的重點。

2.1 應用模糊綜合決策對故障危害度排序

模糊綜合評判是對模糊對象進行優劣排序的一種研究方法^[2]，近些年在實際工程中也得到了較多的應用。對整車可靠性危害度產生影響的主要有3個因素，分別是故障模式概率α、故障影響β、平均故障率λ。本章將運用致命、嚴重、一般、小及輕微等模糊定性的術語來表示β，用模糊區間的概念替代定量的描述^[3]，并以此建立評判集，選取適合的模糊隸屬函數，得到故障因素評判矩陣，通過加權平均進行模糊綜合評判，進而計算得出危害度值，并對各系統的危害度進行排序。

2.1.1 確定隸屬度函數

確定隸屬度函數前首先要將定性指標歸一化^[4]，也就是說要將故障影響因素β用定性的評判集來進行評價，結合車輛故障分類，將評語集定為{輕微、小、一般、嚴重以及致命}共5個等級，把經典集合的絕對隸屬關系擴展為各種不同的隸屬程度^[5]。

隸屬度函數的確定是模糊分析的關鍵之一^[6]，目前隸屬度函數的確定還沒有一套行之有效固定的方法，現有的分析也僅僅是依靠經驗或實驗，很多都帶有主觀性。根據隸屬函數選取的基本原則及選取經驗，確定采用圓形隸屬度函數模型較為符合實際要求，并且給定性指標確定邊界值。

橫坐標代表定性指標，從0-5，表示為故障影響的變化值;縱坐標代表隸屬度，從0-1，1代表絕對屬于該等級。以橫坐標指標3為例，當危害度歸一化值為3是，此時隸屬度為1，也就是說完全隸屬于這個等級;當歸一化值小于2或者大于4時，此時可認為完全不屬于這個等級;而當大于2而小于3是，此時變化率也是由小變大，隸屬度也相應的隨之變大;而當大于3且小于4時，此時的變化率由大變小，隸屬度也相應的隨之變小，其它定性時標也同理。

2.1.2 建立模糊評判矩陣

將故障模式影響因素進行變換參數，得到各故障模式的隸屬度，進而得出各個子系統的模糊評判矩陣，以變速箱為例。

2.1.3 危害度值模糊分析

根據某重型牽引車的故障模式表現形式復雜多樣，每個子系統的故障模式數量都不盡相同，這就導致其權重比例都非常小，跟隸屬度值差距較大，所以在計算子系統危害度值需充分考慮區間值。

通過對各子系統故障模式進行模糊理論分析，得出表4是在前一章節分析結果的基礎上進行進一步的研究，通過表4各子系統模糊危害度的排序，進一步明確可靠性提升工作的優先解決順序，為集中優勢資源解決影響整車可靠性提升的薄弱環節奠定方向。

3 結論

首先本文以某重型牽引車故障信息為研究對象，對故障進行統計分類，并依據統計分析結果找出影響系統可靠性的薄弱環節。其次基于故障的隨機性及模糊性，運用模糊綜合評判法，計算得到各子系統的故障模式模糊影響危害度值，對危害度值進行排序，找出影響可靠性的薄弱環節，為下一步可靠性提升方案的研究打下良好的基礎。

參考文獻

[1] 曾聲奎，任羿.可靠性設計分析基礎.北京航空航天大學出版，2015.

[2] 黃洪鐘.模糊設計.北京：機械工業出版社，1999.

[3] 薛玉霞.基于模糊邏輯的數控機床故障綜合分析方法的研究.吉林大學.

[4] Kaufman A Introduction to the Fuzzy Subsets.NewYork：Academic Press，1975.

[5] 胡寶清.模糊理論基礎.武漢大學出版社，2010.

[6] 謝季堅，劉承平.模糊數學方法及其應用.華中科技大學出版社， 2017.