基于模糊綜合的民機可達性設計評價方法研究

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基于模糊綜合的民機可達性設計評價方法研究

0引言

可達性是指維修產品時，接近維修部位的難易程度，是衡量產品維修性的重要指標。良好的可達性，能夠方便迅速地到達維修的實體并能自如操作工具，從而提高維修效率，減少維修差錯，降低維修工時和費用。可達性差是維修時面臨的一個重要和首要問題，維修效率低通常是可達性差的結果。那些看不見或看不清，夠不著，工具不能使用，為了檢查某個零件需要拆除旁邊其它零件，是可達性最差的設計，因此提高和改進可達性是維修性設計的重要目標。本文對產品的可達性設計因素進行探討，同時闡述了采用虛擬維修技術來驗證維修可達性的思想，希望能為產品的維修性設計提供指導。

1可達性定義及內涵

維修可達性是指維修產品時，能夠迅速方便地達到維修部位的特性。通俗地說，就是維修部位能夠“看得見、夠得著”或者容易看見、夠著，而不需拆卸、搬動其他零部件。維修可達性是產品本身的一種特性，是在產品設計時就被賦予的固有屬性[1]。

在國軍標中可達性的定義為：產品維修或使用時，接近各個部位的相對難易程度的度量。這個定義中可達性應該包含更多的內涵和意義，即可達性不是僅僅局限于到達故障部位，還應當包含能夠進行維修操作的能力和可視性。因此本文認為可達性是指維修產品時，能看到、摸到產品的不同組成部分并能操作維修工具的相對難易程度。

2基于模糊綜合的維修可達性評價方法

2.1可達性評價體系

良好的維修可達性要求：合理地布置產品各組成部分及其維護點、潤滑點、檢測點，使之易于觀測和維護；合理開設維修通道；保證維修操作有足夠的空間，包括使用工具、器材的空間。根據上述要求和原則以及可達性的定義，本文主要考慮因素包括三個方面：視覺可達、實體可達和操作可達。結合國內外相關資料，對這些因素進行簡要分析如下。

(1)視覺可達：維修部位在維修人員視線可達范圍內，方便維修，如拆下蓋板時，要能以正常的視角看到所有的零部件；取放零部件時，要能從開口部分看到零部件；為了能識別，要在機件上和零部件上做出標識；裝配零部件時，要使零部件上的附件都能看得清而不受其他零部件遮蔽，也不受維修人員的手和工具的遮蔽；需要調整的部件，既要看得見調整處，又要在機體上或對應的顯示器上顯示其調整范圍。

(2)實體可達：工具或手能夠沿一定路徑或方式，接近維修部位。零部件應在不拆卸其他零部件的情況下能直接接觸到；故障率高的零部件、更換時間長的零部件，應放在可達性好的部位；對于大的、重的零部件等，在布局時應考慮盡可能放置在開口部分的近旁。

(3)操作可達：手或工具有足夠的空間完成相應的維修動作，如扳手應至少有60°的轉動空間才可以完成扳手的維修任務。

根據上述分析，按照影響因素屬性關系，將影響維修可達性的因素組成多級遞階層次結構，從而構成影響維修可達性評價體系，如圖1所示。

圖1　維修可達性評價體系

2.2確定各指標打分準則

指標體系建立以后，就要進一步確定各指標的打分準則。打分時對每一指標分為好、中、差、極差四個等級，其中“好”分值在90～100，評價人員根據評價指標的評分準則，模糊給出一個介于90～100的分數。相應地，“中”為75～90，“差”為60～75，“極差”為60分以下，具體分值由評價人員根據被評價對象實際情況給出模糊分值。

視覺可達評分準則如表1所示。

實體可達評分準則如表2所示。

操作可達評分準則如表3所示。

表1　視覺可達評價準則

表2　實體可達評價準則

表3　操作可達評價準則

2.3確定評價指標權重

權重的選擇合適與否直接關系到模型的成敗。確定權重的方法很多，如專家估計法，層次分析法，可根據系統的復雜程度和實際工作需要進行適當選擇。本評估方法中采用層次分析法[2]。

在層次分析法中,如果n×n矩陣A滿足如下條件：(1)aij>0；(2)aij=1/aij；(3)aii=1時，矩陣A被稱為判斷矩陣。判斷矩陣A是正矩陣，它被用來描述n個因子X={x1,x2，…，xn}進行對比判斷后對事件的影響大小關系。判斷矩陣標度及其含義見表4。對于n階正矩陣A，根據線性代數有關理論可知：它的特征值可作為衡量同一層次中每個因素對上一目標的影響中所占的比重。

表4　判斷矩陣標度及其含義

根據Perron定理對于n階方陣A，λmax為方陣A的最大特征值，則有：(1)λmax必為正特征根，而且它對應的特征向量為正向量。(2)A的任何其他特征根λ恒有|λ|<λmax。(3)λmax為A的單特征根。對于n階正矩陣A可以證明A的最大特征值λmax≥n，當且僅當A為一致時λmax=n。而當A不一致時，λmax>n，在AHP分析中，A的不一致性必須控制在一定的允許范圍內，Saaty定義了一致性指標：C.I=(λmax-n)/(n-1)用比值C.R=C.I/R.I來判斷矩陣A的不一致性是否可以接受，其中：R.I是平均隨機一致性指標，該值可以查表得出。一般當C.R<0.1時，認為判斷矩陣的不一致性可以接受。

2.4分層綜合評價

待評價人員按照評價準則，對每一評價指標打分以后，按照各個指標的權重進行綜合評價，可得到飛機維修可達性的的評價結果。綜合評價是按級進行評價的，評判順序為：首先進行最低層次的模糊綜合評判，其次由最低層次的評判結果構成上一層次的模糊矩陣，在進行上一層次的模糊綜合[3]，循此自底而上逐層進行模糊綜合評判，可得到維修可達性的綜合評判結果。其算式為：

U=ω1×u1+ω2×u2+ω3×u3

(1)

3實例驗證

本文的民用飛機維修可達性評價確定從視覺可達、操作可達和實體可達三個方面進行綜合評價，利用本文提出的模糊綜合評價分析空客A320飛機空調系統的流量控制活門，給出了維修可達性模糊綜合評價的應用實例，A320飛機空調系統的流量控制活門的位置如圖2、圖3所示。

圖2　A320飛機空調系統的流量控制活門的位置大致示意

圖3　A320飛機空調系統的流量控制活門的位置細節示意

3.1準則層在目標層權重的確定

本文采用方根法來確定準則層在目標層的權重。具體方法如下：(1)求出因素判斷矩陣每一行所有元素的幾何平均值；(2)把求得的幾何平均值歸一化得到所求向量的特征值，即為各個因素的相對權重；(3)計算判斷矩陣的最大特征值；(4)計算判斷矩陣一致性指標，檢驗其一致性。具體的因素判斷矩陣和求得各因素的權重如表5所示。

3.2維修可達性的綜合模糊評價

本文中對于二級指標的權重均采用平均分配的方法。按照評價準則，對每一因素打分以后，按照二級指標各個因素的權重進行綜合評價，可得到的模糊綜合評價結果如表6所示。

表5　各因素的比較矩陣

表6　維修可達性二級指標評價表

根據表6的模糊綜合評價結果，采用式1計算A320飛機空調系統的流量控制活門維修可達性的評價結果為71.88分，表明該部件的維修可達性差，有待改善。同時航空公司也反映該部件的維修存在一定的難度，流量控制活門難以接近，拆下該活門，必須先拆下位于其下方的部分元件和管道，不但增加了維護工作量，更增加了系統風險，降低了空調部件的可達性。

4結論

本文以維修可達性為研究對象，對產品的維修可達性綜合評價方法展開了深入研究。建立維修可達性評價體系，引入模糊綜合分析法把民用維修可達性分析的定性問題轉化成了定量問題，從而便于實際分析。實例分析表明本文所提出的模糊綜合的民機可達性設計評價方法模型能夠處理民機可達性評價的問題，本文為民用飛機維修可達性設計分析提供了一種有效的思路。

參考文獻：

[1] 甘茂治. 維修性設計與驗證[M].北京:國防工業出版社，1996.

[2] 王蓮芬，許樹柏. 層次分析法引論[M]. 北京: 中國人民大學出版社，1990.

[3] 程光耀，孫厚芳， 雷賀功，慈建平. CAPP多工藝方案的模糊綜合評價[J]. 北京理工大學學報，2004，24(3)：197-200.

Study on the Accessibility of Civil Aircraft Based on the Fuzzy Comprehensive Evaluation

吳昊1孫瑪麗2/

Wu Hao1Sun Mali2

(1. 上海飛機設計研究院，上海 200232；2.上海飛機客戶服務有限公司，上海 200240)

(1. Shanghai Aircraft Design and Research Institute, Shanghai 201210, China;2. Shanghai Aircraft Customer Service Co., Ltd, Shanghai 200240, China)

摘要：

為更好地對民用飛機的維修可達性進行評價，首先解釋了維修可達性的定義及內涵，其次構建了民用飛機維修可達性的評價體系，研究了模糊綜合的維修可達性評價方法。最后通過實例分析，為民用飛機維修可達性設計分析提供了一種有效的思路。

關鍵詞：民用飛機；可達性；模糊綜合評價；層次分析法

[Abstract]In order to analyze the maintenance accessibility of civil aircraft better, this paper explains the definition of accessibility firstly.An accessibility evaluation system for civil aircraft is established secondly, and the method of accessibility evaluation is researched finally, an example is analyzed in detail for the method mentioned above and the result shows that the paper can provide an effective idea for the maintenance accessibility analysis of civil aircraft.

[Key words]civil aircraft; accessibility; fuzzy comprehensive evaluation; analytic hierarchy process

中圖分類號：V267

文獻標識碼：A