基于模糊评判法对某牵引车进行故障分析

梁宁

摘 要：文章选取某重型牵引车故障信息作为研究对象，按照其发生的故障模式、故障产生的部位、故障产生的原因进行分类，并按这三大类进行故障统计分析，对各故障部位发生的故障频次进行排序，对故障产生的原因进行总结，从系统上找出影响整车可靠性增长的各子系统，并对影响整车可靠性增长的各子系统进行初步分析。基于某重型牵引车故障模式、故障原因及故障产生机理的模糊性，提出运用模糊综合评判法对影响各子系统故障影响危害度进行排序，找出影响整车可靠性的薄弱环节。把故障影响作为因素集，并建立评判集，选取适合的隶属度函数，得出故障影响单因素评判矩阵，进而根据故障影响权重加权计算得出模糊综合评判结论，并对各子系统的危害度进行排序，找出影响整车可靠性危害度较大的子系统，为后续从设计、采购、装配等角度充分考虑可靠性工作的重点，为下一步工作指明了方向。

关键词：牵引车;随机性;模糊理论;可靠性

中图分类号：U462  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）04-120-03

前言

随着社会的不断进步，商用车的发展也经历着日新月异的变化，上世纪90年代以前，卡车作为社会发展的重要生产资料;到了本世纪前十年，人们对改善物质生活的追求促使卡车成为了挣钱机器;而到了现在，卡车不再只是人们谋生的工具，而变成了人们24小时移动的家^[1]。用户对可靠性的要求上升到一个全新的高度。这就对卡车企业来说是一项艰巨的挑战，同时也是卡车行业洗牌的一次机遇，谁能占领可靠性的制高点，谁就能引领市场，独领风骚。

本文正是在这种背景下提出了基于模糊综合评判法对某牵引车进行故障分析，为下一步制定可靠性增长方案打下坚实基础，对整车可靠性的提高有着实际意义。

1 某重型牽引车故障分析

1.1 故障模式影响分析

某重型牵引车可靠性质保路试累计完成试验里程81万公里，共计发现故障129项，故障频次227次。结合故障总体情况对故障进行统计分析，从故障模式、故障部位，找出影响可靠性的薄弱环节。从整个故障信息统计情况来看，该牵引车故障共有29中故障模式，故障部位涉及18种。

某重型牵引车故障信息按照故障部位进行分析，并统计故障频次及故障频率。

从表1看出，影响整车可靠性较大的故障部位集中于外饰件、底盘附件、电器件、冷却系、进排气、车身附件、桥、举升机构以及转向系。以上故障部位故障频次合计201，占总故障的比率为88.5%，以上故障部位应该是可靠性研究的重点。

2.1 应用模糊综合决策对故障危害度排序

模糊综合评判是对模糊对象进行优劣排序的一种研究方法^[2]，近些年在实际工程中也得到了较多的应用。对整车可靠性危害度产生影响的主要有3个因素，分别是故障模式概率α、故障影响β、平均故障率λ。本章将运用致命、严重、一般、小及轻微等模糊定性的术语来表示β，用模糊区间的概念替代定量的描述^[3]，并以此建立评判集，选取适合的模糊隶属函数，得到故障因素评判矩阵，通过加权平均进行模糊综合评判，进而计算得出危害度值，并对各系统的危害度进行排序。

2.1.1 确定隶属度函数

确定隶属度函数前首先要将定性指标归一化^[4]，也就是说要将故障影响因素β用定性的评判集来进行评价，结合车辆故障分类，将评语集定为{轻微、小、一般、严重以及致命}共5个等级，把经典集合的绝对隶属关系扩展为各种不同的隶属程度^[5]。

隶属度函数的确定是模糊分析的关键之一^[6]，目前隶属度函数的确定还没有一套行之有效固定的方法，现有的分析也仅仅是依靠经验或实验，很多都带有主观性。根据隶属函数选取的基本原则及选取经验，确定采用圆形隶属度函数模型较为符合实际要求，并且给定性指标确定边界值。

横坐标代表定性指标，从0-5，表示为故障影响的变化值;纵坐标代表隶属度，从0-1，1代表绝对属于该等级。以横坐标指标3为例，当危害度归一化值为3是，此时隶属度为1，也就是说完全隶属于这个等级;当归一化值小于2或者大于4时，此时可认为完全不属于这个等级;而当大于2而小于3是，此时变化率也是由小变大，隶属度也相应的随之变大;而当大于3且小于4时，此时的变化率由大变小，隶属度也相应的随之变小，其它定性时标也同理。

2.1.2 建立模糊评判矩阵

将故障模式影响因素进行变换参数，得到各故障模式的隶属度，进而得出各个子系统的模糊评判矩阵，以变速箱为例。

2.1.3 危害度值模糊分析

根据某重型牵引车的故障模式表现形式复杂多样，每个子系统的故障模式数量都不尽相同，这就导致其权重比例都非常小，跟隶属度值差距较大，所以在计算子系统危害度值需充分考虑区间值。

通过对各子系统故障模式进行模糊理论分析，得出表4是在前一章节分析结果的基础上进行进一步的研究，通过表4各子系统模糊危害度的排序，进一步明确可靠性提升工作的优先解决顺序，为集中优势资源解决影响整车可靠性提升的薄弱环节奠定方向。

3 结论

首先本文以某重型牵引车故障信息为研究对象，对故障进行统计分类，并依据统计分析结果找出影响系统可靠性的薄弱环节。其次基于故障的随机性及模糊性，运用模糊综合评判法，计算得到各子系统的故障模式模糊影响危害度值，对危害度值进行排序，找出影响可靠性的薄弱环节，为下一步可靠性提升方案的研究打下良好的基础。

参考文献

[1] 曾声奎，任羿.可靠性设计分析基础.北京航空航天大学出版，2015.

[2] 黄洪钟.模糊设计.北京：机械工业出版社，1999.

[3] 薛玉霞.基于模糊逻辑的数控机床故障综合分析方法的研究.吉林大学.

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

[5] 胡宝清.模糊理论基础.武汉大学出版社，2010.

[6] 谢季坚，刘承平.模糊数学方法及其应用.华中科技大学出版社， 2017.