机械系统可靠性分配方法与流程

1.本发明属于可靠性技术领域，具体涉及一种机械系统可靠性分配方法。


背景技术：

2.专家评分分配法是常见的可靠性分配方法，由于机械系统在研制初期数据信息缺乏、影响因素的复杂性和专家评分的不确定性，使得采用常规数据处理方法得到的结果并不理想。


技术实现要素：

3.本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种机械系统可靠性分配方法。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种机械系统可靠性分配方法，包括以下步骤：
6.(ⅰ)由专家对影响因素进行评分，建立评估影响因素集；
7.(ⅱ)利用灰色评估方法计算部件的灰色评估矩阵；
8.(ⅲ)利用灰色关联分析法建立影响因素综合权重集；
9.(ⅳ)计算可靠性指标分配。
10.在上述技术方案中，所述评估影响因素集包括可靠性分配的影响因素集a＝{a1,a2,
…an
}和专家集e＝{e1,e2,λem}。
11.在上述技术方案中，所述步骤(ⅱ)的具体方法为：
12.(
ⅰ
)获得各个部件的评价值矩阵
13.设有m位专家参加评估，其中第k位专家就第i个影响因素给第s个部件的评价值记为将m位专家对第s个部件的评价值记为v
(s)
，
14.(
ⅱ
)采用四级评估方法，确定评估灰类，根据灰色统计法，利用白化权函数获得属于第j灰类的权其中j＝1,2,3,4；
15.(
ⅲ
)根据灰数的等级以及各灰类的灰数，确定灰类的权重向量；
16.(
ⅳ
)确定评估矩阵的灰色统计数n
ij
和总灰色统计数ni，其中
17.(
ⅴ
)综合m位专家对各部件的评估值，对于第s个部件，影响因素i属于第j灰类的
灰色评估权值，则第s个部件的灰色评估矩阵为
18.在上述技术方案中，所述四级评估方法确定评估灰类具体为t＝(t1,t2,t3,t4)，其中t1,t2,t3,t4分别对应“高”、“较高”、“一般”、“低”类；记第一类下限为p，第二类中限为g，第三类中限为l，第四类上限为c，且设p＝9，g＝7，l＝5，c＝3。
19.在上述技术方案中，所述属于第j灰类的权的计算公式为：
20.(a)当灰数其计算公式为：
[0021][0022]
(b)当灰数其计算公式为：
[0023][0024]
(c)当灰数其计算公式为：
[0025][0026]
(d)当灰数其计算公式为：
[0027][0028]
在上述技术方案中，所述灰类的权重向量为其中x
t
(t＝1,2,3,4)表示第t灰类的权重。
[0029]
在上述技术方案中，所述步骤(ⅲ)利用灰色关联分析法建立影响因素综合权重集的具体步骤为：
[0030]
(
ⅰ
)专家按影响因素对第s个部件的相对重要程度进行标注，统计出标注的次数，构建影响因素组合权重次数矩阵，记为n5×
n(s)
，将评价指标由低到高分为1～5个等级，令m＝(9,7,5,3,1)为等级权重值，则影响因素组合权重向量为其中m为专家人数；
[0031]
(
ⅱ
)设第s个部件的特征序列为)设第s个部件的特征序列为以专家对各部件的影响因素的评分值作为该部件的行为序列，
[0032]
(
ⅲ
)第k位专家得出的各影响因素特征序列与行为序列的绝对残差序列δ
k(s)
，把绝对残差序列中的每一列δ
i(s)
＝{δ
i(s)
(1),δ
i(s)
(2),
…
,δ
i(s)
(m)}作为个体影响因素带入到中得到关联系数，其中ρ为分辨系数，由得到关联度，并作归一化处理得到影响第s个部件可靠性分配的各因素的权重w
i(s)
，利用该权重对y
(s)
进行修正，得到影响因素综合权重集为
[0033]
在上述技术方案中，所述步骤(ⅳ)计算可靠性指标分配的具体方法为：第s个部件的综合灰色评估值为z
(s)
＝w
(s)
·r(s)
·
x
t
，λ
总
为某产品规定的失效率指标，则分配各第s个部件的失效率λ
(s)
为
[0034]
本发明的有益效果是：
[0035]
本发明提供了一种机械系统早期研制阶段的可靠性分配方法，利用灰色评估方法将专家打分数据归纳成确切的评估值，并采用灰色关联分析法修正影响因素的权重，减少专家评分分配法带来的较强主观性和不确定性，提高数据处理的准确性。本发明方法合理、
有效，利用该方法可以有效减少专家评分分配法的主观性和影响因素的复杂性，给出研制初期机械系统的可靠性分配结果。
附图说明
[0036]
图1是本发明机械系统可靠性分配方法中第一类和第三类白化权函数的图形化显示；
[0037]
图2是本发明机械系统可靠性分配方法中第二类和第四类白化权函数的图形化显示。
具体实施方式
[0038]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合说明书附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明机械系统可靠性分配方法的技术方案。
[0039]
一种机械系统可靠性分配的方法，包括如下步骤：
[0040]
(ⅰ)由专家对影响因素进行评分，建立评估影响因素集。
[0041]
设可靠性分配的影响因素集a＝{a1,a2,
…an
}，建立的评估影响因素集如表1所示。
[0042]
表1评估矩阵
[0043][0044]
(ⅱ)利用灰色评估方法计算部件的灰色评估矩阵。
[0045]
设有m位专家参加评估，其中第k位专家就第i个影响因素给第s个部件的评价值记为将m位专家对第s个部件的评价值记为v
(s)
，即
[0046]
采用四级评估方法，即t＝(t1,t2,t3,t4)，其中t1,t2,t3,t4分别对应“高”、“较高”、“一般”、“低”类。记第一类下限为p，第二类中限为g，第三类中限为l，第四类上限为c，且设p＝9，g＝7，l＝5，c＝3。根据灰色统计法，利用白化权函数可求的属于第j灰类的权其中j＝1,2,3,4。图1和图2是4种白化权函数的图形化显示。图1第一类和第三类白化权函数；图2第二类和第四类白化权函数；
[0047]
(1)第一类，灰数为其白化权函数如图1所示，计算公式为：
[0048][0049]
(2)第二类，灰数为其白化权函数如图2所示，其计算公式为：
[0050][0051]
(3)第三类，灰数为其白化权函数如图1所示，其计算公式为：
[0052][0053]
(4)第四类，灰数为其白化权函数如图2所示，其计算公式为：
[0054][0055]
根据灰数的等级以及各灰类的灰数，确定灰类的权重向量为其中x
t
(t＝1,2,3,4)表示第t灰类的权重。
[0056]
进一步求出评估矩阵的灰色统计数n
ij
和总灰色统计数ni，其中
[0057]
综合m位专家对各部件的评估值，对于第s个部件，影响因素i属于第j灰类的灰色评估权值，则第s个部件的灰色评估矩阵为
[0058]
(ⅲ)利用灰色关联分析法建立影响因素综合权重集。
[0059]
由专家依表2形式按影响因素对第s个部件的相对重要程度进行标注“√”，统计出各个格中划“√”的次数，构建影响因素组合权重次数矩阵，记为n5×
n(s)
，将评价指标由低到高分为1～5个等级，令m＝(9,7,5,3,1)为等级权重值，则影响因素组合权重向量为其中m为专家人数，影响因素权重向量反映了专家对评价影响因素重要程度的倾向。
[0060]
表2影响因素组合权重评判表
[0061][0062]
设第s个部件的特征序列为设第s个部件的特征序列为以专家对各部件的影响因素的评分值作为该部件的行为序列，即表1中的每一列
[0063]
第k位专家得出的各影响因素特征序列与行为序列的绝对残差序列δ
k(s)
，把绝对残差序列中的每一列δ
i(s)
＝{δ
i(s)
(1),δ
i(s)
(2),
…
,δ
i(s)
(m)}作为个体影响因素带入到下式得到关联系数。
[0064][0065]
其中ρ为分辨系数，由可以得到关联度，并作归一化处理得到影响第s个部件可靠性分配的各因素的权重w
i(s)
，利用该权重对y
(s)
进行修正，得到影响因素综合权重集为
[0066]
(ⅳ)计算可靠性指标分配。
[0067]
第s个部件的综合灰色评估值为z
(s)
＝w
(s)
·r(s)
·
x
t
，设λ
总
为某产品规定的失效率指标，则分配各第s个部件的失效率λ
(s)
为
[0068]
实施例1
[0069]
下面结合某机械系统为实例对本发明作进一步详细的说明，某机械产品由主体、左支承系统、右支承系统、阻尼系统、动力装置、保护装置构成，可靠性模型为串联模型，由5名专家对上述部件从复杂程度、技术难度、重要程度和环境条件4个方面分别进行评估。
[0070]
以主体为例介绍计算过程，包括如下步骤：
[0071]
(ⅰ)5名专家对主体部件进行打分，见表3所示。
[0072]
表3专家对主体的打分数据
[0073][0074]
则主体的评估矩阵为
[0075]
(ⅱ)对于主体部件，影响因素“复杂程度”属于各灰类的统计数分别为：
[0076]
j＝1：
[0077]
j＝2：
[0078]
j＝3：
[0079]
j＝4：
[0080]
则对于影响因素“复杂程度”的总灰色统计数为
[0081]
进而可求得对于主体，影响因素“复杂程度”属于各灰类的灰色评估权值分别为：
[0082]
同理，可求得对于其他影响因素的灰色统计数和总灰色统计数，进而得到对应的灰色评估权值。最后得到主体的灰色评估矩阵为
[0083]
(ⅲ)由5位专家对主体部件的4个影响因素权重进行打分，得到影响因素组合权重
次数矩阵得到影响因素组合权重向量为γ
(1)
＝(6.6,7,7.8,7.4)。由表3得到主体部件的特征序列为u
0(1)
＝(9,8,9,9,9)，计算绝对残差序列δ
i(1)
(k)，见表4所示。
[0084]
表4绝对残差序列
[0085][0086][0087]
取分辨系数ρ＝0.5，得到影响因素之间的关联度为r
(1)
＝(0.8,0.8,0.5333,0.5666)，对所求出的关联度做归一化处理，得到主体的各影响因素权重集w
(1)
＝(0.2963,0.2963,0.1975,0.2099)，结合专家打分得到的影响因素组合权重向量γ
(1)
，最终确定主体可靠性分配的影响因素综合权重w
(1)
＝(0.2745,0.2912,0.2163,0.2180)。
[0088]
(ⅳ)主体部件综合灰色评估系数为z
(1)
＝8.2001，同理可以求出其他5个部件的综合评估系数：z
(2)
＝5.1894，z
(3)
＝7.5408，z
(4)
＝5.2547，z
(5)
＝7.0836，z
(6)
＝2.1873。
[0089]
由此可以计算各部件的可靠性分配值，见表5所示。
[0090]
表5该机械产品可靠性分配表
[0091][0092]
本发明方法适用于专家打分分配法的数据处理，通过采用灰色评估方法和灰关联分析法相结合，较好地解决了专家打分的主观性和影响因素的复杂性问题。
[0093]
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。