机电产品维修性评估及优化方法

刘钊，李毓峰

机电产品维修性评估及优化方法

刘钊，李毓峰

（中国飞行试验研究院，陕西 西安 710089）

随着装备机电产品的快速发展，机电产品的维修性评估受到样本量的限制，应利用机电产品的相似历史维修数据库建立新的评估方法。对机电维修指标进行分析和评估，通过机电产品维修特征值进行匹配，给出综合相似度，再利用相似度折合系数，利用熵权法确定相似权重系数，根据相似机电历史数据给出指标预计值并找出产品维修性问题，为设计优化提供参考。

相似性；机电产品；熵权法；维修性

1 引言

随着航空先进机电产品的发展，维修数据样本不能满足现阶段维修性评估需求，基于同类机电产品维修性数据以解决样本少的难题。利用大量机电产品维修数据对相似机电构件的维修性比对分析和优化，给出评估结果。本文通过积累的历史装备维修数据，得到新机电产品预估值，促进机电装备产品维修性提高。

2 机电产品相似数据评估体系

2.1 机电维修性相似性

影响机电产品维修特征有：维修可达[1]、拆装、维修人素和安全通道等。

现阶段机电装备研制具有一定沿袭性，同一系列机电系统、产品在安装、固定位置、维修人素方面较为相似，满足上述机电特征的产品可统称其为相似机电系列产品，可借鉴其设计经验为后续装备积累经验。

2.2 相似特征的模块划分

机电产品维修特征的本身参数包括拆卸、更换、离位修理、原位修理、调整[2]等作业规程，通过压缩相似特征，将机电维修特征因素分为参数特征、可达性特征、装配特征、维修定素特征[3]等。

2.3 机电维修特征判据

相似特性是指不同级别、不同构成的机电系统、设备之间，存在极为相似维修特征基本单元。当机电系统、设备存在相似特性时，则构成相似机电产品。依据维修相似概念，建立相似判据如表1所示。

2.4 维修相似度计算

机电产品相似特征要素满足到一定程度后，便构成相似元[4]。可以用相似比来标识。机电产品A有个因子，B有个因子，机电产品A、B共有个相似因子。相似元值记为（ui），影响相似因子的权重为i[5]，则相似度计算模型为：

利用熵权法分析维修模块特征单元权重值，根据计算熵变化的影响度，确定权重参数。分析数据如表2所示。

表1 相似机电产品维修性判据

特征模块判据内容 物理参数重量是否相同 体积是否相同 安装接口是否相同 维修可达视觉障碍是否相同 维修空间是否相同 连接件方式是否相同 拆装方式打开口盖方式是否相同 断开电缆插头等接口方式是否相同 人素工程维修姿势是否相同 体力限度是否相同

表2 产品在不同维修特征模块单元数据归类表

序号目标值 物理参数/min维修可达性/min拆装方式/min人素工程/min 1241252482 22521046115 3322403272 4451804228 5212702835 6182544532

得到标准化矩阵：

利用以下公式，进行归一化处理：

第二步，计算第个指标的熵值，即：

其中j≥0，＞0。

得出相应熵值（0.987 1，0.927 6，0.983 1，0.934 3）

第三步，计算第个指标的差异系数，对于第个指标，指标的差异越大，对方案的评价作用越大，熵值越小；反之，差异越小，熵值就越大，根据差异系数得到i=1－i（1≤≤）。

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

第四步，确定综合系数，第个指标权重为：

根据上述数据的基本参数、可达性、拆装方式和维修人素权重关系，相似权重值如表3所示。

表3 维修模块特征单元权重值

项目基本参数可达性拆装固定方式维修人素 权重值0.076 40.433 90.100 10.389 4

根据数据熵的方法得到权重值，给出产品综合相似度i，即i=（物理参数×0.076 4）+（维修可达×0.433 9）+（安装固定×0.100 1）+（维修人素×0.389 4）。

2.5 维修指标预计值仿真计算

参考相似维修指标范式模型计算综合相似度。将机械产品、电子产品和计算机类设备单元在不同相似度的情况下进行分析。求出不同维修环境下折合系数，在不同维修因子[6]影响情况下，仿真计算不同等级下的折合系数，通过分析相对应折合系数，得到具体折合系数如表4所示。

表4 综合环境折合系数

综合相似度Q（A，B）0.9～10.7～0.90.5～0.70.2～0.5 维修时间折合系数ηi10.850.70.62

通过不同使用状态下的折合系数，对相似机电产品指标进行预计，并得到指标值，即新产品修复时间=相似机电产品时间×折合系数，公式为：

=i×i（1）

式（1）中：为新机电产品维修时间；i为历史机电产品维修时间；i为折合参数。

通过对指标参数进行深入分析，确定影响关键环节，为设计更改提供依据，并给出评估指标值。

3 应用案例

某系列航空装备机电系统采用了两套大气数据计算机，维修沿袭性程度高，对相似机电产品维修指标进行了预计。通过系列型号的相似基本参数，其中的相似因素为4，维修可达性因素为3，安装固定因素为4，维修人素相似因素为3。查表求得相似度为1，0.75，1，0.75，根据特征模块权重系数，得出机电产品综合相似度i=（物理参数×0.076 4）+（维修可达×0.433 9）+（安装固定×0.100 1）+（维修人素×0.389 4）=0.762 5，根据折合系数为0.85，查历史机电产品维修数据库，预估维修时间为15 min，通过计算模型给出(A，B)=15×0.85=12.75 min。

4 结语

本文深入分析了系列型号机电产品维修相似性数据，根据综合相似度，得到维修性指标预计值，参考实际维修过程，对方法进行应用，该模型可对相似机电产品的维修参数进行分析验证和评估，尽早发现设计缺陷，提高研制阶段维修性设计能力。

［1］徐宗昌.装备保障性工程与管理［M］.北京：兵器工业出版社，2006.

［2］吕川.维修性设计分析与验证［M］.北京：国防工业出版社，2012.

［3］单志伟，河成铭，何维维，等.装备综合工程［M］.北京：国防工业出版社，2007.

［4］周美立.相似工程学［M］.北京：中国科学技术出版社，1993.

［5］何鹏.复杂机械产品系统相似度量方法及软件技术研究［D］.合肥：合肥工业大学，2006.

［6］康锐.可靠性维修性保障性工程基础［M］.北京：国防工业出版社，2012.

F426.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.024

2095－6835（2019）19－0062－02

刘钊（1990—），男，硕士，工程师，从事六性评估工作。李毓峰（1986—），男，本科，工程师，从事六性评估工作。

〔编辑：张思楠〕