機械系統(tǒng)失效模式改進的優(yōu)先順序及靈敏度分析.pdf

1、失效模式與影響分析（Failure Modes and Effect Analysis, FMEA）是一種支持系統(tǒng)逆向思維的可靠性分析方法，能夠分析和識別系統(tǒng)及工藝過程中各種潛在失效模式、失效原因及所造成的所有影響，并根據(jù)建立的優(yōu)先等級判斷是否有必要改進或改進的輕重緩急程度，制定改進措施等，從而減少事后損失，提高系統(tǒng)的可靠性。傳統(tǒng) FMEA將失效模式的發(fā)生度、嚴重度和探測度3個（取值范圍為1~10）參數(shù)簡單相乘，得到風險順序數(shù)（Risk

2、 Priority Number, RPN）。這種方法雖然簡單易行，但存在如RPN值排序混亂、不連續(xù)，精確度和靈敏度低等缺陷，制約了 FMEA優(yōu)勢在產(chǎn)品壽命周期管理中的發(fā)揮。針對傳統(tǒng)FMEA的以上缺陷，本文以柴油機為研究對象，結(jié)合模糊理論、逼近理想解（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS）理論、可能度理論及質(zhì)量功能展開（Quality

3、 Function Deployment, QFD）等方法進行FMEA研究，為系統(tǒng)可靠性的改進提供理論依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）提出基于Cross-熵和TOPSIS的FMEA方法。為降低FMEA中決策人員的主觀偏好和不確定因素對分析結(jié)果的影響，并獲取系統(tǒng)失效模式的優(yōu)先順序改進，基于 pqH,轉(zhuǎn)化算子，將區(qū)間直覺模糊集轉(zhuǎn)化為直覺模糊集，根據(jù) Cross-熵求得失效模式的綜合績效值；以績效值最大為目標，以失效模式屬性權(quán)

4、重取值范圍為約束條件，建立模糊線性規(guī)劃模型，求得各屬性的權(quán)重系數(shù)。以某柴油機渦輪增壓系統(tǒng)為例，將各評價值轉(zhuǎn)換為區(qū)間直覺模糊集，分別基于傳統(tǒng)RPN值、TOPSIS及可能度理論對各故障模式的危害性進行排序分析，結(jié)果表明提出的方法有助于避免分析過程中信息的損失，可提高風險優(yōu)先數(shù)的精確度，避免其排序混亂，并始終能關(guān)注關(guān)鍵的故障模式，識別系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)并提出改進措施。
　?。?）開展 FMEA的靈敏度分析研究。FMEA中發(fā)生度、嚴重度及探測

5、度的權(quán)重及評價值將直接影響排序結(jié)果。為讓決策者既能夠確定故障模式改進的優(yōu)先排序，又能夠掌握屬性值及屬性權(quán)重對結(jié)果的影響程度，分別針對傳統(tǒng) RPN值、基于 TOPSIS和可能度理論的 FMEA進行靈敏度分析，給出當排序結(jié)果不變時屬性權(quán)重及屬性值最大變化區(qū)間的相應算法，得到各決策方法下的穩(wěn)定區(qū)間，不僅可以確定零部件改進的優(yōu)先順序，而且可以預測排序結(jié)果的穩(wěn)健性。以變速器輸出軸的工藝失效模式風險評估為例，驗證該方法的有效性和實用性。
　　

6、（3）提出基于 QFD理論的 FMEA方法。為充分考慮各故障模式之間的相互影響及顧客對產(chǎn)品性能、經(jīng)濟和服務(wù)等方面的滿足程度，將 QFD引入到 FMEA方法中，提出基于QFD理論的FMEA分析方法，構(gòu)建FMEA與QFD的集成模型。以柴油機燃油系統(tǒng)為例進行分析驗證，采用層次分析法得到顧客需求重要度，運用加權(quán)幾何平均算法求得技術(shù)特性的重要度；然后將技術(shù)特性的重要度轉(zhuǎn)換為修正系數(shù)反饋到 FMEA評價中，從而得到各故障模式的相對危害性程度。通過與