基于模糊綜合評判的汽車系統(tǒng)可維修性分析

劉峰 王德巍

（中國第一汽車集團有限公司研發(fā)總院）

近年來，汽車保有量持續(xù)增加，消費者對于車輛的整體評價不僅取決于駕乘感受，還取決于售后階段的用戶體驗。良好的汽車系統(tǒng)可維修性有助于減少客戶等待時間，降低車輛維修成本，從而提升用戶體驗，為汽車品牌樹立良好的口碑。在研發(fā)階段，由于整車涵蓋的零件范圍較廣，影響可維修性的因素較多，且缺乏有效的評價手段，所以汽車工程師通常僅會針對零件進行可維修性的定性校核，而不針對整車或局部系統(tǒng)進行可維修性的定量校核。為解決上述問題，文章將模糊綜合評價方法應用于汽車系統(tǒng)可維修性的研究，為汽車系統(tǒng)可維修性評價標準化奠定了基礎。

1 模糊綜合評判

1.1 概述

模糊綜合評判就是對受到多個因素制約的事物或?qū)ο笞鞒鲆粋€總的評價，利用集合和模糊數(shù)學將模糊信息數(shù)值化，進行定量評價。其特點是評價結(jié)果不是絕對地肯定或否定，而是以一個模糊集合來表示，使評價結(jié)果盡量客觀，從而更好地指導決策[1]。

1.2 評判步驟

1.2.1 構(gòu)建因素集

因素集U是評判對象的各種屬性的集合，如式（1）所示。

式中：ui——評判對象的某種屬性（i=1，2，…，n）。

1.2.2 構(gòu)建評價集

評價集V是評判對象的等級集合，如式（2）所示。

式中：vj——評判對象的某個等級（j=1，2，…，m）。

1.2.3 構(gòu)建單因素評判矩陣[2]

設因素集U中某單因素ui對評價集V中某元素vj的隸屬度為rij，則單因素評價集Ri用模糊集合表示為：

1.2.4 構(gòu)建權重集

權重集W由評判對象的各屬性權重構(gòu)成：

式中：wi——評判對象某種屬性的權重。

wi與 ui一一對應，i=1，2，…，n，其必須滿足歸一性，即Σwi=1。

1.2.5 綜合評判

依據(jù)權重集W和單因素評判矩陣R，構(gòu)造綜合評判矩陣Z為：

對式（2）進行賦值，則模糊綜合評判得分S為：

2 整車系統(tǒng)劃分

若將整車作為一個系統(tǒng)，應用模糊綜合評判研究其可維修性，則需要分析整車所有零部件。但在實際設計過程中，通常不需要保證整車所有零部件均具有良好的可維修性，僅保證局部系統(tǒng)即可。文章提出3種整車系統(tǒng)劃分方式，包括按零部件維修頻率劃分、按整車區(qū)域劃分以及按功能模塊劃分。

2.1 按零部件維修頻率劃分[3]

綜合考慮汽車售后保養(yǎng)原則、零部件生命周期及潛在的使用損壞情況，對零部件的維修頻率等級進行劃分，如表1所示。

表1 汽車零部件維修頻率等級定義

2.2 按整車區(qū)域劃分[4]

考慮汽車零部件的易損程度，對整車區(qū)域進行劃分，區(qū)域位置如圖1所示。物理區(qū)域說明，如表2所示。

圖1 整車區(qū)域劃分示意圖

表2 整車物理區(qū)域說明表

2.3 按功能模塊劃分[5]

汽車的具體構(gòu)造可以有很大差別，但總體結(jié)構(gòu)通常由發(fā)動機、底盤、車身以及電器與電子設備四大部分組成。

1）發(fā)動機部分：在討論可維修性時，其作為一個整體，不再細分其子系統(tǒng)；

2）底盤部分：包括傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)等；

3）車身部分：包括車身本體系統(tǒng)、內(nèi)飾系統(tǒng)、外飾系統(tǒng)、閉合件系統(tǒng)等；

4）電器與電子設備部分：包括線束系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)等。

在評價可維修性時，以上各系統(tǒng)還可按需要再次向下細分。

3 應用實例

文章以某豪華品牌C級車前保險杠及周邊零件作為系統(tǒng)（整車區(qū)域：A區(qū)），研究該系統(tǒng)的可維修性。該系統(tǒng)包含14個零部件：前保險杠面罩、前保險杠線束、傳感器1、傳感器2、散熱器格柵、格柵左上裝飾板、格柵右上裝飾板、左前組合燈1、右前組合燈1、左前組合燈2、右前組合燈2、左下導風板、右下導風板、上導風板。因素集U清單，如表3所示。

表3 某C級車A區(qū)因素集

評價集V清單，如表4所示。為了計算因素集U中某單因素ui對評價集V中某元素vj的隸屬度（rij），根據(jù)各因素屬性特點對其自身的優(yōu)劣程度進行分級，對應于評價集V，此處也分為優(yōu)、良、中、差4個級別。文章不細化所有因素的分級內(nèi)容，僅以質(zhì)量因素為例，簡要介紹分級形式。簡化分級形式，如表5所示。各因素分級情況，如表6所示。

表4 某C級車A區(qū)評價集

表5 某C級車質(zhì)量分級g

表6 某C級車各因素分級

統(tǒng)計系統(tǒng)中所有零件各因素所處的等級，記nij為14個零件中某單因素ui處在第j級（k=優(yōu)、良、中、差）的零件數(shù)量，則各因素的隸屬度rij為：

采用bootstrap方法和層次分析法確定各因素權

重，權重值如表7所示。

表7 某C級車各因素權重

綜合評判矩陣Z為：

Z=（0.711 66，0.108 76，0.014 54，0.165 04）根據(jù)評價結(jié)果，文章研究對象的可維修性評價為優(yōu)。

對評價集V賦值，令：

則模糊綜合評判得分S為：

4 結(jié)論

目前，對汽車系統(tǒng)可維修性的評價主要集中在售后領域，維修人員通常以維修時間和維修成本為指標開展評價。然而，由于設計師通常缺乏實際維修經(jīng)驗，對不同設計方案的以上2項指標不能進行準確預估，所以無法指導設計師提升汽車系統(tǒng)可維修性。文章提出設計師可計算或預估的影響汽車系統(tǒng)可維修性的指標，利用模糊綜合評判方法評價汽車系統(tǒng)可維修性，通過應用實例表明了該方法的可行性和實用性。汽車工程師可應用此方法對汽車各系統(tǒng)的可維修性進行評價，尤其是易發(fā)生碰撞的局部系統(tǒng)，如前后保險杠、翼子板、車門等。通過不斷積累評價數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理分析，評價各系統(tǒng)可維修性的優(yōu)劣，逐步建立汽車系統(tǒng)可維修性的標準技術要求，以保證汽車系統(tǒng)具有良好的可維修性。