汽車制動手柄預防維修周期優化模型研究

羅亞萍

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

引言

目前，在檢修工作中，主要通過定期保養項目對車輛部分零部件進行維護，未針對具體零部件分析優化其維修策略。而對維修策略[1]的優化主要從維修方式的合理選擇和預防維修周期的合理確定兩方面展開，本文主要展開最佳維修周期的討論。在維修工作中，維修周期的確定至關重要，周期過短可能造成維修過剩，維護費用增加，而維修周期過長，則不能保證車輛技術性能，導致維修不足，影響行車安全，增加停機損失。因此，維修周期的合理長短，不僅可以確保安全性，還可以有效減小個人或維修企業的損失。

通常在確定車輛的預防性維修周期時，根據不同的維修要求，維修周期決策目標不同[2]。本文以綜合考慮可靠度、有效度、維修成本，運用模糊綜合決策確定最佳預防維修周期。

1 預防維修周期常用模型

常用的單因素預防維修周期的模型有基于可靠性的維修周期模型、基于最大有效度的維修周期模型和基于最小維修成本的維修周期模型[3]。

1.1 基于可靠性的維修周期模型

基于可靠性的預防維修周期模型，就是對可靠度已經降到規定界限水平的損耗性部件，在發生失效以前，提前維修或更換零部件，預防故障的發生，從而通過該可靠性水平的界限值來確定維修周期。根據文獻4可知：

式中R(t+Δt│t)為任務可靠度，R(t)為可靠度，λ(t)為故障率。因此，根據給定的可靠度，按式（1）就可以確定維修周期T1。

1.2 基于最大有效度原則確定維修周期

根據文獻5可知，有效度為：

其中稱為維修系數。

而使有效度A最大，相當于使α最小[6]。則令，化解得預防維修周期T2。

1.3 基于維修費用最小原則確定維修周期

依據周期更換模型[7]，零部件在一個預防維修周期T內的總維修費用[8]為：

式中Cf為事后更換部件所需的費用，Cp為預防維修中更換未失效部件的費用。

對上式求導可得滿足費用最小原則的最佳預防維修周期T3。

2 最佳預防維修周期的模糊決策法

對預防維修周期的確定，應綜合考慮可靠性、有效性和經濟性，本文運用模糊決策方法[9]進行多因素綜合分析，確定最佳預防維修周期。具體步驟如下：

第一步：以可靠度、有效度和經濟性為確定維修周期的三個主要影響因素，取論域：，進而確定指標集，使得：

第四步：計算最佳預防維修周期

3 案例分析

以某輕型車制動手柄為例運用多因素模糊綜合決策法確定最佳預防維修周期，具體過程如下：

（1）優化模型相關參數計算

在進行維修周期的求解之前，首先需要確定Tp、Tf、Cp、Cf等相關參數值，計算制動手柄維修周期的相關參數，結果見表1。

表1 制動手柄維修周期優化模型相關參數值

（2）基于任務可靠度的維修周期

假定給定任務可靠性分別為 0.9、0.99、0.999、0.9999時，運用MATLAB求解零部件滿足可靠度的維修周期，制動手柄的使用可靠性威布爾分布的參數值以及維修周期 T1的計算結果如下表2所示。

表2 制動手柄基于可靠性的維修周期T1

由表2可知，在實際維修工作中，應該選擇合理的任務可靠度，如果假定的可靠度過高，根據可靠性確定出的維修周期多短，導致維修次數增加，維修費用提高，導致維修過剩。本文以可靠度為 0.9作為可靠性水平的界限值，來確定最佳預防維修周期。

（3）基于有效度最大和維修費用最小確定維修周期T2、T3

運用MATLAB對2.2和2.3節的基于最大有效度原則和維修費用最小的維修周期模型進行編程，進而求解出制動手柄的維修周期T2、T3，結果見表3。

表3 制動手柄的維修周期T1、T2、T3

通過表3可知，根據不同原則確定的維修周期值差別很大，需要對影響維修周期的各種因素進行綜合判斷，確定出最佳的預防維修周期，本文采用多因素的模糊綜合決策法確定制動手柄的最佳預防維修周期。

（4）最佳預防維修周期的確定

用分別表示可靠度因素、有效度因素和經濟性因素，維修周期決策的因素集為，然后確定U中元素的模糊集。選擇 10個評議者對三個影響主要指標進行打分，由于滿足可靠性是確定維修周期的基本條件，此處共同協定u1可靠性因素給予10分，評議結果見下表4：

表4 可靠度因素、有效度因素和經濟性因素的評議結果表

4 總結

（1）在實際維修工作中，制動手柄應選擇合理的任務可靠度，如果假定的任務可靠度過高，根據可靠性確定出的維修周期多短，導致維修次數增加，維修費用提高，出現維修過剩現象。

（2）從不同角度，根據不同原則確定的維修周期值差別很大。

（3）對影響維修周期的各種因素進行綜合分析，運用模糊綜合決策法確定出最佳的預防維修周期較為合理。

參考文獻

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