機(jī)電產(chǎn)品維修性評(píng)估及優(yōu)化方法

劉釗，李毓峰

機(jī)電產(chǎn)品維修性評(píng)估及優(yōu)化方法

劉釗，李毓峰

（中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710089）

隨著裝備機(jī)電產(chǎn)品的快速發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品的維修性評(píng)估受到樣本量的限制，應(yīng)利用機(jī)電產(chǎn)品的相似歷史維修數(shù)據(jù)庫建立新的評(píng)估方法。對(duì)機(jī)電維修指標(biāo)進(jìn)行分析和評(píng)估，通過機(jī)電產(chǎn)品維修特征值進(jìn)行匹配，給出綜合相似度，再利用相似度折合系數(shù)，利用熵權(quán)法確定相似權(quán)重系數(shù)，根據(jù)相似機(jī)電歷史數(shù)據(jù)給出指標(biāo)預(yù)計(jì)值并找出產(chǎn)品維修性問題，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考。

相似性；機(jī)電產(chǎn)品；熵權(quán)法；維修性

1 引言

隨著航空先進(jìn)機(jī)電產(chǎn)品的發(fā)展，維修數(shù)據(jù)樣本不能滿足現(xiàn)階段維修性評(píng)估需求，基于同類機(jī)電產(chǎn)品維修性數(shù)據(jù)以解決樣本少的難題。利用大量機(jī)電產(chǎn)品維修數(shù)據(jù)對(duì)相似機(jī)電構(gòu)件的維修性比對(duì)分析和優(yōu)化，給出評(píng)估結(jié)果。本文通過積累的歷史裝備維修數(shù)據(jù)，得到新機(jī)電產(chǎn)品預(yù)估值，促進(jìn)機(jī)電裝備產(chǎn)品維修性提高。

2 機(jī)電產(chǎn)品相似數(shù)據(jù)評(píng)估體系

2.1 機(jī)電維修性相似性

影響機(jī)電產(chǎn)品維修特征有：維修可達(dá)[1]、拆裝、維修人素和安全通道等。

現(xiàn)階段機(jī)電裝備研制具有一定沿襲性，同一系列機(jī)電系統(tǒng)、產(chǎn)品在安裝、固定位置、維修人素方面較為相似，滿足上述機(jī)電特征的產(chǎn)品可統(tǒng)稱其為相似機(jī)電系列產(chǎn)品，可借鑒其設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)為后續(xù)裝備積累經(jīng)驗(yàn)。

2.2 相似特征的模塊劃分

機(jī)電產(chǎn)品維修特征的本身參數(shù)包括拆卸、更換、離位修理、原位修理、調(diào)整[2]等作業(yè)規(guī)程，通過壓縮相似特征，將機(jī)電維修特征因素分為參數(shù)特征、可達(dá)性特征、裝配特征、維修定素特征[3]等。

2.3 機(jī)電維修特征判據(jù)

相似特性是指不同級(jí)別、不同構(gòu)成的機(jī)電系統(tǒng)、設(shè)備之間，存在極為相似維修特征基本單元。當(dāng)機(jī)電系統(tǒng)、設(shè)備存在相似特性時(shí)，則構(gòu)成相似機(jī)電產(chǎn)品。依據(jù)維修相似概念，建立相似判據(jù)如表1所示。

2.4 維修相似度計(jì)算

機(jī)電產(chǎn)品相似特征要素滿足到一定程度后，便構(gòu)成相似元[4]?？梢杂孟嗨票葋順?biāo)識(shí)。機(jī)電產(chǎn)品A有個(gè)因子，B有個(gè)因子，機(jī)電產(chǎn)品A、B共有個(gè)相似因子。相似元值記為（ui），影響相似因子的權(quán)重為i[5]，則相似度計(jì)算模型為：

利用熵權(quán)法分析維修模塊特征單元權(quán)重值，根據(jù)計(jì)算熵變化的影響度，確定權(quán)重參數(shù)。分析數(shù)據(jù)如表2所示。

表1 相似機(jī)電產(chǎn)品維修性判據(jù)

特征模塊判據(jù)內(nèi)容 物理參數(shù)重量是否相同 體積是否相同 安裝接口是否相同 維修可達(dá)視覺障礙是否相同 維修空間是否相同 連接件方式是否相同 拆裝方式打開口蓋方式是否相同 斷開電纜插頭等接口方式是否相同 人素工程維修姿勢(shì)是否相同 體力限度是否相同

表2 產(chǎn)品在不同維修特征模塊單元數(shù)據(jù)歸類表

序號(hào)目標(biāo)值 物理參數(shù)/min維修可達(dá)性/min拆裝方式/min人素工程/min 1241252482 22521046115 3322403272 4451804228 5212702835 6182544532

得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣：

利用以下公式，進(jìn)行歸一化處理：

第二步，計(jì)算第個(gè)指標(biāo)的熵值，即：

其中j≥0，＞0。

得出相應(yīng)熵值（0.987 1，0.927 6，0.983 1，0.934 3）

第三步，計(jì)算第個(gè)指標(biāo)的差異系數(shù)，對(duì)于第個(gè)指標(biāo)，指標(biāo)的差異越大，對(duì)方案的評(píng)價(jià)作用越大，熵值越??；反之，差異越小，熵值就越大，根據(jù)差異系數(shù)得到i=1－i（1≤≤）。

計(jì)算得到i=（0.012 9.0.073 2，0.016 9，0.065 7）

第四步，確定綜合系數(shù)，第個(gè)指標(biāo)權(quán)重為：

根據(jù)上述數(shù)據(jù)的基本參數(shù)、可達(dá)性、拆裝方式和維修人素權(quán)重關(guān)系，相似權(quán)重值如表3所示。

表3 維修模塊特征單元權(quán)重值

項(xiàng)目基本參數(shù)可達(dá)性拆裝固定方式維修人素 權(quán)重值0.076 40.433 90.100 10.389 4

根據(jù)數(shù)據(jù)熵的方法得到權(quán)重值，給出產(chǎn)品綜合相似度i，即i=（物理參數(shù)×0.076 4）+（維修可達(dá)×0.433 9）+（安裝固定×0.100 1）+（維修人素×0.389 4）。

2.5 維修指標(biāo)預(yù)計(jì)值仿真計(jì)算

參考相似維修指標(biāo)范式模型計(jì)算綜合相似度。將機(jī)械產(chǎn)品、電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)類設(shè)備單元在不同相似度的情況下進(jìn)行分析。求出不同維修環(huán)境下折合系數(shù)，在不同維修因子[6]影響情況下，仿真計(jì)算不同等級(jí)下的折合系數(shù)，通過分析相對(duì)應(yīng)折合系數(shù)，得到具體折合系數(shù)如表4所示。

表4 綜合環(huán)境折合系數(shù)

綜合相似度Q（A，B）0.9～10.7～0.90.5～0.70.2～0.5 維修時(shí)間折合系數(shù)ηi10.850.70.62

通過不同使用狀態(tài)下的折合系數(shù)，對(duì)相似機(jī)電產(chǎn)品指標(biāo)進(jìn)行預(yù)計(jì)，并得到指標(biāo)值，即新產(chǎn)品修復(fù)時(shí)間=相似機(jī)電產(chǎn)品時(shí)間×折合系數(shù)，公式為：

=i×i（1）

式（1）中：為新機(jī)電產(chǎn)品維修時(shí)間；i為歷史機(jī)電產(chǎn)品維修時(shí)間；i為折合參數(shù)。

通過對(duì)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行深入分析，確定影響關(guān)鍵環(huán)節(jié)，為設(shè)計(jì)更改提供依據(jù)，并給出評(píng)估指標(biāo)值。

3 應(yīng)用案例

某系列航空裝備機(jī)電系統(tǒng)采用了兩套大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)，維修沿襲性程度高，對(duì)相似機(jī)電產(chǎn)品維修指標(biāo)進(jìn)行了預(yù)計(jì)。通過系列型號(hào)的相似基本參數(shù)，其中的相似因素為4，維修可達(dá)性因素為3，安裝固定因素為4，維修人素相似因素為3。查表求得相似度為1，0.75，1，0.75，根據(jù)特征模塊權(quán)重系數(shù)，得出機(jī)電產(chǎn)品綜合相似度i=（物理參數(shù)×0.076 4）+（維修可達(dá)×0.433 9）+（安裝固定×0.100 1）+（維修人素×0.389 4）=0.762 5，根據(jù)折合系數(shù)為0.85，查歷史機(jī)電產(chǎn)品維修數(shù)據(jù)庫，預(yù)估維修時(shí)間為15 min，通過計(jì)算模型給出(A，B)=15×0.85=12.75 min。

4 結(jié)語

本文深入分析了系列型號(hào)機(jī)電產(chǎn)品維修相似性數(shù)據(jù)，根據(jù)綜合相似度，得到維修性指標(biāo)預(yù)計(jì)值，參考實(shí)際維修過程，對(duì)方法進(jìn)行應(yīng)用，該模型可對(duì)相似機(jī)電產(chǎn)品的維修參數(shù)進(jìn)行分析驗(yàn)證和評(píng)估，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，提高研制階段維修性設(shè)計(jì)能力。

［1］徐宗昌.裝備保障性工程與管理［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2006.

［2］呂川.維修性設(shè)計(jì)分析與驗(yàn)證［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2012.

［3］單志偉，河成銘，何維維，等.裝備綜合工程［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.

［4］周美立.相似工程學(xué)［M］.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1993.

［5］何鵬.復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品系統(tǒng)相似度量方法及軟件技術(shù)研究［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2006.

［6］康銳.可靠性維修性保障性工程基礎(chǔ)［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2012.

F426.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.024

2095－6835（2019）19－0062－02

劉釗（1990—），男，碩士，工程師，從事六性評(píng)估工作。李毓峰（1986—），男，本科，工程師，從事六性評(píng)估工作。

〔編輯：張思楠〕