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基于模糊综合决策的航空充氧车维修间隔期研究

时间:2016-07-04来源: 作者: 点击: 114次


要:本文通过对部队当前的维修状况进行分析,指出存在的问题,提出了基于模糊综合决策的航空充氧车维修间隔期研究。提出了可用度最大和平均维修费用最低的两种维修间隔期模型,采用专家评分的方式确定二者的重要度,通过计算得出最佳维修间隔期。此方法把理论与实践经验相结合,充分考虑部队实际,对于维修大纲的制定具有一定的参考价值,为提高部队维修水平具有重要意义。

关键词:模糊综合决策;航空充氧车;维修间隔期

中图分类号:TH17           文献标志码:A           文章编号:

Research on maintenance interval of aerial oxygen dispenser based on fuzzy comprehensive decision

XIE Qiandong,HAN Guyong,ZHAO Hui

(Department of Aviation Four Stations, Air Force Logistics College, Xuzhou 221000, China)

    AbstractIn this paper,the current maintenance situation of the army is analyzed,and the existing problems are pointed out,so Research on maintenance interval of aerial oxygen dispenser based on fuzzy comprehensive decision is put forward.Two maintenance interval models with maximum availability and average cost are proposed ,and the importance of the two is determined by the way of expert evaluation.This method combined theory with practical experience,fully consider the actual force,program has a certain reference value,in order to improve the level of military service has important significance.

    Key wordsFuzzy comprehensive decision;aerial oxygen dispenser;maintenance interval

航空充氧装备在运行过程中,由于生存环境特殊性和设备本身老化以及不同操作者等因素的影响,使用过程中发生故障在所难免。又由于现代装备系统日趋复杂,使其表现的故障规律也极其复杂。那么对于装备保障而言,如何利用装备有限的故障数据样本来确定维修间隔期是一个难点,维修间隔期的确定可以为装备保障人员拟定预防维修时间隔期和精确维修保障计划提供依据,进而掌握维修的主动权,使装备的使用效能充分发挥,对部队的战斗力水平和战备完好率及避免装备造成损失等方面具有重大意义。

1 维修现状

航空充氧保障是飞机地面保障过程中的一项重要环节,航空充氧车就是完成这一充氧任务的保障装备,其主要作用是通过车载氧气瓶对飞机机载氧气系统和降落伞储气瓶进行氧气灌充。由于航空充氧车车载氧气瓶数目较多,可以一场次灌充多架飞机,所以出于军事经济效益的考虑,在基层保障分队中航空充氧车的数目较少,一旦其出现复杂故障状况,将很有可能影响飞行保障任务的进行,特别是因为航空充氧车涉及危险性气体—氧气的储存与灌充,一旦出现安全性故障,将会导致不可估量的人员或装备损伤[1]。由此可见,保证航空充氧车的完好率与可靠性具有重要的现实意义。但是由于在维修体制上,航空充氧车的维修管理体制较为落后。通过到多个部队调研发现目前航空充氧车的可靠性和完好率与高强度飞行训练保障任务的需求还存在较大的差距,这种差距主要体现在以下几个方面的原因:

(1)维修工作不够重视。随着我空军战略转型的不断深入,飞行训练模式发生了重大变革,航空兵部队无论是年飞行任务量,还是单场飞行架次以及飞行时间跨度,都有了显著的增加,高强度的飞行训练任务对地面保障部门提出了更高的要求,时间紧、任务重、压力大,很多四站保障连队还存在人员缺编严重的问题,在这种情况下,装备的维修工作难以得到重视,一旦出现故障,往往过度依赖军区四站装备修理厂,不仅耽误飞行保障,也造成了不必要的人力、物力浪费。

(2)维修模式不够完善。长期以来,航空充氧车的维修工作基本上属于一种经验操作,且大都在装备出现故障后进行,实行的是装备“不坏不修,坏了才修”的事后维修工作,不仅不能有效地处理故障,而且经常由于人为误修造成装备的进一步损坏,导致装备的寿命周期骤减,给飞行训练保障也造成了极大的影响。

(3)维修工作具有盲目性。在航空充氧车维修工作实践中呈现出来的突出问题是,基层官兵往往没有先进的维修理论作为指导,不能够树立以可靠性为中心的维修思想,对故障规律掌握不清、分析不透,难以通过具体的故障现象确定故障原因,最终导致维修的盲目性,这样不仅耽误了装备的正常保障,更有可能由于这种盲目性引起其他二次故障。

2维修间隔期模型

在定时维修方式既定的情况下,科学地规划定时维修间隔期对保证航空充氧车可靠度、预防二次故障和多重故障、降低维修总费用都有着十分重要的意义。在航空充氧车定时维修间隔期的模型建立时主要考虑两个方面的内容,一个是航空充氧车系统或组件的可用度最大,另一个就是航空充氧车组件的维修费用最低。

2.1考虑可用度最大的定时维修间隔期模型

为了求解出系统及组件的定时维修间隔期,就需要了解该组件的寿命分布或故障分布的类型。因为各组件结构、故障机理、故障模式以及施加的应力类型等存在差异,所以每种组件的寿命分布类型可能不同。少数组件是用离散型随机变量的概率分布来描述其寿命分布规律,其他组件则与连续随机变量的概率分布有关。常用的离散型概率分布有二项分布和泊松分布。常用的连续型概率分布有指数分布、正态分布、威布尔分布、极值分布等。每种寿命分布类型都有符合其适用范围的组件,可靠性工程中广泛采用威布尔分布,符合该分布的组件通常包括继电器、电路器、电动机、发电机、蓄电池、液压泵和机械液压恒速传动装置等。根据航空充氧车重要组件的结构功能特点,可以根据分析组件的不同选择不同的寿命分布类型,通常采用威布尔分布较为普遍和适用。

以航空充氧车组件寿命分布为威布尔分布为例讨论一下其最大可用度下的维修间隔期,其中威布尔分布的故障率函数为

                           (2-1)

其中是威布尔分布的形状参数,是威布尔分布的位置参数,而是威布尔分布的尺度参数。表征了组件故障概率的形状,则表示组件开始发生故障的时机,则是可修复组件的平均故障间隔时间(MTBF)。

>0、>0、=0时,,可以得到

                           (2-2)

因此

                            (2-3)

可以看出,当组件的寿命服从威布尔分布时,按照可用度最大的要求,能够确定出组件的定期预防维修间隔期

2.2考虑平均维修费用最少的定时维修间隔期模型

由于在对航空充氧车做维修工作时,往往还需要考虑到其维修费用,因此以维修费用最少为维修目标来确定维修间隔期也是十分有必要的。在维修费用理论中,总费用包括预防维修费用和事后维修费用两项。预防维修费用除预防维修本身的费用外,还包括维修期内组件或航空充氧车不能使用所带来的损失。事后维修费用除事后维修本身的费用外,还包括因组件故障所带来的损失[2]

表示预防维修间隔期时间内组件的平均维修费用,则表示单位时间内组件的平均维修费用。

由航空充氧车组件用来预防维修所需的平均费用和故障后修复所需的平均费用可知,在每一维修间隔期内的平均维修费用

                       (2-4)

其中表示该间隔期时间内故障发生的次数。

因此单位时间内组件的平均维修费用为

                (2-5)

为使单位时间内航空充氧车组件的平均维修费用最小,将上式对求导并令其值为零,即,可以得到

                           (2-6)

考虑到航空充氧车重要组件的故障特性,这里也同样地认为组件的寿命分布服从连续随机变量的威布尔分布。因此对上式求解,可得

                           (2-7)

3 维修间隔期的模糊综合决策模型

在建立航空充氧车不同维修方式下的维修间隔期模型后,就可以根据维修需求采用不同的模型对维修间隔期进行确定和判断,当然也可以采用模糊综合判定的方法对多种因素综合考虑综合评价以得到更加合理的维修间隔期。运用模糊综合评价方法确定维修间隔期的步骤主要有:

(1)在定时维修间隔期模型中分别求出考虑可用度最大的定时维修间隔期、考虑平均维修费用最少的定时维修间隔期[3]

(2)确定评价因素指标,对于定时维修模型而言,评价因素集合为U1=﹛可用度,平均维修费用﹜;

(3)根据各种因素的重要性,邀请多位专家对各指标因素进行打分评价,假设选取的专家人数为m,各种指标对应的分值为,则可以求出各项指标对应的隶属程度。

(4)求出隶属度

               (3-1)

归一化

                         (3-2)

(5)根据按单一因素确定出的维修间隔期,综合计算最佳预防维修间隔期

                        (3-3)

4实例分析

航空充氧车超高压电磁阀主要是安装在某型航空充氧车中的气瓶组进出口管路上,其作用是在紧急情况下,通过自动保护电路的控制,使电磁阀关闭,自动切断气瓶组进出口通道,阻断氧气的流动,以防止出现安全性故障。对于此超高压电磁阀而言,经过专家评定和经验数据显示,其维修方式应为定时拆修,其故障率函数符合威布尔分布,即其故障率函数

通过实地调研,可以知道该组件平均预防维修时间大约为2.5小时,其故障后的平均维修时间大约为3.5小时,所以;而其平均预防维修费用为120元,其故障后维修费用为350元,因此,在威布尔分布参数选取的过程中,对于一开始工作就可能出现故障的组件,那么此时可以认为该组件威布尔分布的位置参数,由于超高压电磁阀实际工作中的平均故障间隔时间较长,可以达到10个月或者更长,所以在尺度参数的选取时取,于是航空充氧车超高压电磁阀可以认为是服从形状参数,尺度参数,位置参数的威布尔分布,其

(1)考虑可用度最大时定时维修间隔期

由公式(2-3)可以得到月;

(2)考虑平均维修费用最少时定时维修间隔期

由公式(2-7)可以得到月;

通过考虑不同因素影响下定时维修间隔期的求解可以发现,针对不同模型和不同考虑因素,所求得的维修间隔期也是有差别的[4]。所以为了能够综合多种因素以实现维修间隔期的科学决策,还要对上述两种间隔期进行模糊综合决策,即对于评价因素指标,从定时维修间隔期专家评分表中抽取10位专家的评分结果如表1所示。

 

 

 

表1 超高压电磁阀定时维修间隔期专家打分表

 

68

78

90

93

92

80

65

56

39

87

78

65

45

29

38

58

78

68

92

35

 

然后分别求出两种模型的隶属度

所以

综合评价可以得到最佳定时维修间隔期为月,因此对于超高压电磁阀来说,其最佳定时维修间隔期即为6个月。采用此种模型,也可以同样的求出其他需要定时维修组件的定时维修间隔期[5]

5 结论

采用模糊综合决策的方法来确定维修间隔期,综合考虑可用度和经济性的因素,根据专家打分确定二者的隶属度,计算出出最佳维修间隔期。这种方法为航空充氧车各种维修工作所需的维修间隔期决策提供了一定的思路,同时对于降低装备维修费用、提高装备维修性有着一定的帮助。

参考文献

[1] 胡连桃,冯仁斌. 航空四站保障学. 徐州:空军勤务学院,2007.51~52

[2] 左洪福,蔡景,王华伟等. 维修决策理论与方法. 北京:航空工业出版社,2008.8~15

[3] 付克亚,李本威. 模糊综合评判在设备维修决策中的应用. 航空发动机维修模糊综合决策方法. 2007,33(4):55~58

[4] 徐健.基于RCM和模糊综合评判的航空发动机附件维修决策分析[J].航空发动机,2015,41(4):99~102

[5] 裴峻峰,郑庆元,等.离心式压缩机定期维修周期及可靠性研究[J].中国石油大学学报,2014,38(6):127—133

 

作者简介:

    谢千东(1990-),男,四川内江人,在读硕士,研究生,研究方向:控制科学与工程航空四站保障技术与信息化;

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