基于模糊綜合評判的汽車系統(tǒng)可維修性分析

劉峰 王德巍

（中國第一汽車集團(tuán)有限公司研發(fā)總院）

近年來，汽車保有量持續(xù)增加，消費(fèi)者對于車輛的整體評價(jià)不僅取決于駕乘感受，還取決于售后階段的用戶體驗(yàn)。良好的汽車系統(tǒng)可維修性有助于減少客戶等待時(shí)間，降低車輛維修成本，從而提升用戶體驗(yàn)，為汽車品牌樹立良好的口碑。在研發(fā)階段，由于整車涵蓋的零件范圍較廣，影響可維修性的因素較多，且缺乏有效的評價(jià)手段，所以汽車工程師通常僅會(huì)針對零件進(jìn)行可維修性的定性校核，而不針對整車或局部系統(tǒng)進(jìn)行可維修性的定量校核。為解決上述問題，文章將模糊綜合評價(jià)方法應(yīng)用于汽車系統(tǒng)可維修性的研究，為汽車系統(tǒng)可維修性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化奠定了基礎(chǔ)。

1 模糊綜合評判

1.1 概述

模糊綜合評判就是對受到多個(gè)因素制約的事物或?qū)ο笞鞒鲆粋€(gè)總的評價(jià)，利用集合和模糊數(shù)學(xué)將模糊信息數(shù)值化，進(jìn)行定量評價(jià)。其特點(diǎn)是評價(jià)結(jié)果不是絕對地肯定或否定，而是以一個(gè)模糊集合來表示，使評價(jià)結(jié)果盡量客觀，從而更好地指導(dǎo)決策[1]。

1.2 評判步驟

1.2.1 構(gòu)建因素集

因素集U是評判對象的各種屬性的集合，如式（1）所示。

式中：ui——評判對象的某種屬性（i=1，2，…，n）。

1.2.2 構(gòu)建評價(jià)集

評價(jià)集V是評判對象的等級集合，如式（2）所示。

式中：vj——評判對象的某個(gè)等級（j=1，2，…，m）。

1.2.3 構(gòu)建單因素評判矩陣[2]

設(shè)因素集U中某單因素ui對評價(jià)集V中某元素vj的隸屬度為rij，則單因素評價(jià)集Ri用模糊集合表示為：

1.2.4 構(gòu)建權(quán)重集

權(quán)重集W由評判對象的各屬性權(quán)重構(gòu)成：

式中：wi——評判對象某種屬性的權(quán)重。

wi與 ui一一對應(yīng)，i=1，2，…，n，其必須滿足歸一性，即Σwi=1。

1.2.5 綜合評判

依據(jù)權(quán)重集W和單因素評判矩陣R，構(gòu)造綜合評判矩陣Z為：

對式（2）進(jìn)行賦值，則模糊綜合評判得分S為：

2 整車系統(tǒng)劃分

若將整車作為一個(gè)系統(tǒng)，應(yīng)用模糊綜合評判研究其可維修性，則需要分析整車所有零部件。但在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，通常不需要保證整車所有零部件均具有良好的可維修性，僅保證局部系統(tǒng)即可。文章提出3種整車系統(tǒng)劃分方式，包括按零部件維修頻率劃分、按整車區(qū)域劃分以及按功能模塊劃分。

2.1 按零部件維修頻率劃分[3]

綜合考慮汽車售后保養(yǎng)原則、零部件生命周期及潛在的使用損壞情況，對零部件的維修頻率等級進(jìn)行劃分，如表1所示。

表1 汽車零部件維修頻率等級定義

2.2 按整車區(qū)域劃分[4]

考慮汽車零部件的易損程度，對整車區(qū)域進(jìn)行劃分，區(qū)域位置如圖1所示。物理區(qū)域說明，如表2所示。

圖1 整車區(qū)域劃分示意圖

表2 整車物理區(qū)域說明表

2.3 按功能模塊劃分[5]

汽車的具體構(gòu)造可以有很大差別，但總體結(jié)構(gòu)通常由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身以及電器與電子設(shè)備四大部分組成。

1）發(fā)動(dòng)機(jī)部分：在討論可維修性時(shí)，其作為一個(gè)整體，不再細(xì)分其子系統(tǒng)；

2）底盤部分：包括傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)等；

3）車身部分：包括車身本體系統(tǒng)、內(nèi)飾系統(tǒng)、外飾系統(tǒng)、閉合件系統(tǒng)等；

4）電器與電子設(shè)備部分：包括線束系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)等。

在評價(jià)可維修性時(shí)，以上各系統(tǒng)還可按需要再次向下細(xì)分。

3 應(yīng)用實(shí)例

文章以某豪華品牌C級車前保險(xiǎn)杠及周邊零件作為系統(tǒng)（整車區(qū)域：A區(qū)），研究該系統(tǒng)的可維修性。該系統(tǒng)包含14個(gè)零部件：前保險(xiǎn)杠面罩、前保險(xiǎn)杠線束、傳感器1、傳感器2、散熱器格柵、格柵左上裝飾板、格柵右上裝飾板、左前組合燈1、右前組合燈1、左前組合燈2、右前組合燈2、左下導(dǎo)風(fēng)板、右下導(dǎo)風(fēng)板、上導(dǎo)風(fēng)板。因素集U清單，如表3所示。

表3 某C級車A區(qū)因素集

評價(jià)集V清單，如表4所示。為了計(jì)算因素集U中某單因素ui對評價(jià)集V中某元素vj的隸屬度（rij），根據(jù)各因素屬性特點(diǎn)對其自身的優(yōu)劣程度進(jìn)行分級，對應(yīng)于評價(jià)集V，此處也分為優(yōu)、良、中、差4個(gè)級別。文章不細(xì)化所有因素的分級內(nèi)容，僅以質(zhì)量因素為例，簡要介紹分級形式。簡化分級形式，如表5所示。各因素分級情況，如表6所示。

表4 某C級車A區(qū)評價(jià)集

表5 某C級車質(zhì)量分級g

表6 某C級車各因素分級

統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)中所有零件各因素所處的等級，記nij為14個(gè)零件中某單因素ui處在第j級（k=優(yōu)、良、中、差）的零件數(shù)量，則各因素的隸屬度rij為：

采用bootstrap方法和層次分析法確定各因素權(quán)

重，權(quán)重值如表7所示。

表7 某C級車各因素權(quán)重

綜合評判矩陣Z為：

Z=（0.711 66，0.108 76，0.014 54，0.165 04）根據(jù)評價(jià)結(jié)果，文章研究對象的可維修性評價(jià)為優(yōu)。

對評價(jià)集V賦值，令：

則模糊綜合評判得分S為：

4 結(jié)論

目前，對汽車系統(tǒng)可維修性的評價(jià)主要集中在售后領(lǐng)域，維修人員通常以維修時(shí)間和維修成本為指標(biāo)開展評價(jià)。然而，由于設(shè)計(jì)師通常缺乏實(shí)際維修經(jīng)驗(yàn)，對不同設(shè)計(jì)方案的以上2項(xiàng)指標(biāo)不能進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)估，所以無法指導(dǎo)設(shè)計(jì)師提升汽車系統(tǒng)可維修性。文章提出設(shè)計(jì)師可計(jì)算或預(yù)估的影響汽車系統(tǒng)可維修性的指標(biāo)，利用模糊綜合評判方法評價(jià)汽車系統(tǒng)可維修性，通過應(yīng)用實(shí)例表明了該方法的可行性和實(shí)用性。汽車工程師可應(yīng)用此方法對汽車各系統(tǒng)的可維修性進(jìn)行評價(jià)，尤其是易發(fā)生碰撞的局部系統(tǒng)，如前后保險(xiǎn)杠、翼子板、車門等。通過不斷積累評價(jià)數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，評價(jià)各系統(tǒng)可維修性的優(yōu)劣，逐步建立汽車系統(tǒng)可維修性的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求，以保證汽車系統(tǒng)具有良好的可維修性。