汽車維修故障診斷智能決策支持系統(tǒng)的研究

錢強(qiáng)

摘要：研究中以文獻(xiàn)對比法和理論分析法，對汽車的維修故障診斷智能化支持系統(tǒng)的研究進(jìn)行分析，主要包含了支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，并從中討論了相關(guān)數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)模型，對汽車維修故障的知識庫進(jìn)行分析診斷，并對相關(guān)的研究方法進(jìn)行功能模塊的分析，并且具體化闡明了數(shù)據(jù)庫中模型庫的體系結(jié)構(gòu)及其構(gòu)建方法的研究。

關(guān)鍵詞：汽車維修;故障診斷;智能決策;支持系統(tǒng)

0? 引言

汽車是當(dāng)前使用功能和結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的交通工具，在長期的使用及應(yīng)用的過程中，由于汽車零部件的長期磨損，不僅會(huì)導(dǎo)致汽車自身的功能性降低，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致汽車的運(yùn)行狀態(tài)及使用壽命下降，與其他的機(jī)械設(shè)備一樣，汽車運(yùn)行管理過程中的各種運(yùn)行規(guī)律及技術(shù)的狀態(tài)等都要進(jìn)行科學(xué)化的操作，這樣才能夠較好的掌握汽車的使用壽命。近年來，在汽車維修故障診斷領(lǐng)域中，對于維修資料及信息的需求量不斷增強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致在信息化技術(shù)的發(fā)展過程中，汽車維修與信息網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)合方式存在著較多問題，而智能化的決策支持系統(tǒng)中，可通過維修人員為提供決策性的支持技術(shù)為汽車維系事業(yè)的發(fā)展提供良好的發(fā)展前景。

1? 汽車維修故障診斷決策系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀分析

發(fā)展決策系統(tǒng)的時(shí)間是在20世紀(jì)70年代初，主要以管理學(xué)、控制論和相關(guān)的行為科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真及信息化技術(shù)，對半結(jié)構(gòu)化的決策問題進(jìn)行有效的分析，并通過建立支持決策化的信息應(yīng)用數(shù)據(jù)等，將管理信息系統(tǒng)、模型的輔助系統(tǒng)等進(jìn)行高效的構(gòu)建，使得數(shù)據(jù)的數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)的處理等都能夠融為一體，并將復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)充分的融合起來，使得數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)的分析等能夠有效的提高輔助決策能力。在上世紀(jì)80～90年代末期，決策支持系統(tǒng)與專家系統(tǒng)相互結(jié)合在一起，構(gòu)建形成了智能決策化系統(tǒng)，即IDSS，其是以定量和定性的分析模式，以提高輔助性的決策為基礎(chǔ)，將定量的計(jì)算功能進(jìn)行有效的分析，進(jìn)而向決策人員提供有效的幫助，利于專家本人決策服務(wù)的相關(guān)智能化決策方案的制定。隨著汽車維修業(yè)對于維修資料及維修信息需求的日益增加，維系信息及資料的自動(dòng)化呈現(xiàn)及基礎(chǔ)理論的完善等都具有關(guān)鍵性作用。

2? 智能決策支持系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)

2.1 決策支持系統(tǒng)與智能決策支持系統(tǒng)的概念及應(yīng)用

對于決策支持系統(tǒng)來說，其是以管理學(xué)、控制論、運(yùn)籌學(xué)及行為學(xué)為基礎(chǔ)，將信息技術(shù)、仿真技術(shù)等為主要的應(yīng)用手段，將半結(jié)構(gòu)化的決策問題與支持決策性的活動(dòng)內(nèi)容進(jìn)行研究，智能化的人機(jī)系統(tǒng)，可通過為決策者提供有效的信息、數(shù)據(jù)及背景化資料，并能夠有效的幫助決策者明確決策目標(biāo)，并對問題進(jìn)行識別分析，進(jìn)而建立決策模型，制定不同的智能決策方案。近年來，隨著各項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展，在城市規(guī)劃、商品營銷過程中，都可通過智能決策化的支持系統(tǒng)，將人工智能、決策支持系統(tǒng)等進(jìn)行有效的結(jié)合，使得該技術(shù)的應(yīng)用能夠符合人類的知識體系，并通過邏輯性的推斷，實(shí)現(xiàn)決策性的問題研究，進(jìn)而對輔助化的決策系統(tǒng)進(jìn)行研究。

2.2 決策支持系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 部件接口

主要包含對部件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)存儲，對模型部件的模擬調(diào)用結(jié)構(gòu)及運(yùn)行管理部件進(jìn)行推理。

2.2.2 模型庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

包含有模型庫中的組織結(jié)構(gòu)、模型庫的管理系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)化的語言研究，同時(shí)對功能性的理論內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

2.2.3 系統(tǒng)綜合集成

對于決策化的支持系統(tǒng)來說，需要通過建立數(shù)據(jù)模型的方式，從知識、用戶交互、理論模型的分析等方面進(jìn)行研究和分析，因此在數(shù)據(jù)處理能力和計(jì)算機(jī)能力的支撐下，為計(jì)算機(jī)語言的數(shù)據(jù)庫操作進(jìn)行有效的分析，如C、FORTRAN、PASCAL等;有的則是計(jì)算能力不足，如：VF、SQL、ORACLE等。因此在決策性的支持系統(tǒng)應(yīng)用過程中，對開發(fā)語言的基本要求進(jìn)行有效的分析。

3? 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)的功能

①通過系統(tǒng)中的人機(jī)界面中的應(yīng)用，通過操作，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的美觀設(shè)計(jì)。

②在對應(yīng)的操作系統(tǒng)中，可通過不同的操作實(shí)現(xiàn)選擇方式的應(yīng)用，以此避免產(chǎn)生不必要的記憶，同時(shí)要減輕用戶的使用和操作負(fù)擔(dān)。

③可為維修者提供可靠性的數(shù)據(jù)資料，并通過對數(shù)據(jù)的整理，對已存在的系統(tǒng)化維修模型思路進(jìn)行分析和對比，并篩選出最合適的模型結(jié)構(gòu)。

④可提供靈活性的定義方式，對實(shí)際情況下的相應(yīng)信息的設(shè)置奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并通過建立添加新的維修模型。

⑤在企業(yè)的管理模型中，可通過維修化管理的方式，將數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，并可自動(dòng)生成各種維修方案、檢驗(yàn)點(diǎn)擊相關(guān)檢驗(yàn)備件的有效分析及應(yīng)用，并利用維修合同的預(yù)算實(shí)現(xiàn)整體分析。

⑥可通過系統(tǒng)化強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析資料，與汽車制造商、維修商及配件的生產(chǎn)商等進(jìn)行有效的用戶之間的數(shù)據(jù)共享，建立數(shù)據(jù)共享式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

⑦在各個(gè)系統(tǒng)化的決策模型分析的過程中，可利用決策結(jié)果實(shí)現(xiàn)對圖表、文本形式的有效輸出。

⑧相關(guān)系統(tǒng)中主要以采取流程化的管理模式為主，將具備管理維系的每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行有效分析。

3.2 系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.2.1 汽車維修數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)庫的管理設(shè)計(jì)流程中，通過對決策性的支持系統(tǒng)的研究，可通過負(fù)責(zé)化的存儲、管理及提供有效的維護(hù)機(jī)制，為決策性的支持?jǐn)?shù)據(jù)中的基本部件進(jìn)行有效的分析。其主要功能為：以能夠適應(yīng)多重?cái)?shù)據(jù)的采集，能夠快速的對數(shù)據(jù)進(jìn)行有的刪減，同時(shí)可提供數(shù)據(jù)邏輯性的結(jié)構(gòu)描述關(guān)系，具有較強(qiáng)的管理功能，并通過豐富化的表達(dá)能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)思維、數(shù)據(jù)子系統(tǒng)的維修故障數(shù)據(jù)的分析，通過建立數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)部件。在數(shù)據(jù)庫中，主要可分為源數(shù)據(jù)庫、IDSS數(shù)據(jù)庫和對應(yīng)的區(qū)別用途及使用層次性不同的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)的解析：通過對源數(shù)據(jù)庫的信息的抽取、輸入、選擇、更新等功能，可從源數(shù)據(jù)庫中提取有效的用于維修決策的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容，并對管理子系統(tǒng)、提供維修數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)模型等，供其他子系統(tǒng)的接口的合理應(yīng)用。

3.2.2 汽車維修數(shù)據(jù)庫詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.2.2.1 靜態(tài)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

靜態(tài)數(shù)據(jù)庫主要包含有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、原始數(shù)據(jù)、常規(guī)數(shù)據(jù)及其集合，又可以稱為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的來源主要包含有技術(shù)參數(shù)和維修故障參數(shù)兩部分。

技術(shù)參數(shù)：在汽車出廠時(shí)，由對應(yīng)的制造公司提供有關(guān)汽車制造環(huán)節(jié)中的技術(shù)資料，包含有使用說明書、相關(guān)配件的技術(shù)資料及性能、圖紙等，汽車的制造公司所提供的其他技術(shù)資料等，如汽車的安全質(zhì)量檢測報(bào)告、零部件的檢測指標(biāo)分析報(bào)告等，汽車的維修故障數(shù)據(jù)主要包含有維修故障的相關(guān)數(shù)據(jù)是否正確、合理的決策及最為關(guān)鍵性的基礎(chǔ)保障因素。主要包含有以下內(nèi)容：發(fā)動(dòng)機(jī)的故障數(shù)據(jù)、包括有氣缸蓋、活塞連桿組、曲軸及飛輪組等，在汽車的底盤結(jié)構(gòu)中，可對故障的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，并對包括車體在內(nèi)的車身前后板制的零部件、車門及附屬部件進(jìn)行分析，汽車中的電氣設(shè)備及故障數(shù)據(jù)的處理，主要包含有發(fā)電機(jī)、電壓調(diào)節(jié)器及點(diǎn)火系等儀表數(shù)據(jù)等。

3.2.2.2 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

在動(dòng)態(tài)化的數(shù)據(jù)分析中，主要指汽車使用過程中的運(yùn)行數(shù)據(jù)及所記錄的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)化資料。

①汽車維修記錄：包括零部件更換、行車路況、零件失效等。

②故障時(shí)間、維修費(fèi)用：包括誤工時(shí)間、各次的維修費(fèi)用等。

③最新維修診斷信息：包括國內(nèi)、國際最新的診斷檢測、維修、維護(hù)方法，汽車制造公司提供的最新技術(shù)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)等。

3.3 維修決策系統(tǒng)中的模型設(shè)計(jì)分析

3.3.1 預(yù)測模型建立

①最佳診斷周期模型。

為了能夠在車輛的診斷過程中，完好率最高與消耗的費(fèi)用最少的診斷間隙期可定義為最佳的診斷周期。相關(guān)的模型建立的過程中，應(yīng)充分的結(jié)合相關(guān)模型建立的內(nèi)容進(jìn)行考慮，主要包含汽車的技術(shù)狀態(tài)、汽車的運(yùn)行條件、汽車的各種費(fèi)用（如檢測的維修、維護(hù)維修、停車損耗等）因素。

因此在實(shí)際的預(yù)測模型建立的過程中，可建立為如下公式類型：

上述公式中，w[c（t）]——在相關(guān)的診斷過程中，診斷的周期t內(nèi)相關(guān)的診斷及維修的費(fèi)用的數(shù)學(xué)期望值。w[v（t）]——在一定的診斷周期t下相應(yīng)的檢測診斷和維系的車輛工作時(shí)間屬于數(shù)學(xué)期望值。

②最佳的停運(yùn)時(shí)間模型。

汽車在正常使用的過程中，外部結(jié)構(gòu)的磨損會(huì)越來越多，這樣不僅會(huì)導(dǎo)致后期的維修困難，同時(shí)也減少了汽車的正常使用壽命，導(dǎo)致給人們的正常出行及企業(yè)的運(yùn)營管理等造成較大的困難。因此在實(shí)際的運(yùn)行管理中，有必要停止?fàn)I運(yùn)車輛，但是由于實(shí)際的情況不同，會(huì)造成在運(yùn)營的過程中，車輛的型號、運(yùn)行狀況存在較大的差異性，導(dǎo)致無法科學(xué)規(guī)劃的來計(jì)算對應(yīng)的最佳停運(yùn)周期及時(shí)間等。通過實(shí)際分析，可在計(jì)算出汽車的最佳停運(yùn)時(shí)間的基礎(chǔ)上，如汽車運(yùn)行周期多長，故障的發(fā)生幾率及發(fā)生的周期性等，從而確保其運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的利潤。為了保障運(yùn)輸利潤下降，從而導(dǎo)致維持費(fèi)和對應(yīng)的額外成本使得DC/dt不斷呈現(xiàn)上升的狀態(tài)。

③最佳維修成本模型分析。

在如何降低企業(yè)的運(yùn)行成本及企業(yè)的管理內(nèi)容的過程中，故障中心數(shù)據(jù)中的相互建立，可有效的提高故障數(shù)據(jù)中心對故障的收集率等，下面將根據(jù)指數(shù)密度函數(shù)的關(guān)系分析此類問題：

設(shè)X為隨機(jī)變量，從一次故障開始到下一次故障發(fā)生后，時(shí)間單位是檢驗(yàn)兩輛車時(shí)間間隔的重要系數(shù)，于是得出X的密度函數(shù)中的系數(shù)應(yīng)為：

④最佳維修時(shí)機(jī)模型。

對于整車大修時(shí)機(jī)的模型分析，可通過對此種角度進(jìn)行研究，從中發(fā)現(xiàn)并沒有真正的充分考慮到此類問題，因此在運(yùn)用汽車的低劣化理論中，可通過建立相應(yīng)的預(yù)測模型，模型如下：

從上兩式中可以看出，Cu——主要指在車輛年度內(nèi)的使用維修費(fèi)用（元/年）;

b主要是指年度使用的維修增長率（元/年2）;

t2主要指大修間隔（年）;

主要指車輛大修過程中的費(fèi)用年度評價(jià)值。

⑤推理模型的建立及分析。

針對汽車的故障診斷來說，其實(shí)是一個(gè)復(fù)雜化的建立過程，對應(yīng)每一部分來說，其都有不同的診斷參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，因此在評價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀況的過程中，由于診斷的參數(shù)較多，主要包含有發(fā)動(dòng)機(jī)的故障率、發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗量及氣缸的密封性等，對于燃燒的質(zhì)量、點(diǎn)火的工作質(zhì)量及機(jī)油的壓力來說，其發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)及異響都會(huì)發(fā)生較大的變化。

通過利用空氣壓縮機(jī)的發(fā)響來合理的控制和分析詳細(xì)的模型建立過程。

①首先需要確定好事故的故障事實(shí)：故障是否來源于壓縮機(jī)的發(fā)響。②匹配的規(guī)則：由于不同的現(xiàn)象中的怠速不響或者出現(xiàn)當(dāng)提高轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)突然發(fā)響，進(jìn)而使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠處于高速的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的聲響也會(huì)逐漸的消失;在發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，會(huì)發(fā)出具有連續(xù)性的金屬敲擊聲。③合并處理：主要的原因有兩個(gè)：其一，空氣壓縮機(jī)的曲軸軸承遭到嚴(yán)重?fù)p壞;其二，空氣壓縮機(jī)的連桿軸結(jié)構(gòu)發(fā)生松動(dòng)等。④診斷分析的結(jié)果，進(jìn)而重復(fù)步驟①～④。

3.3.2 模型的運(yùn)行

針對模型建立過程中形成的故障診斷運(yùn)行曲線，能夠直觀的反映出各種模型結(jié)構(gòu)的具體分析數(shù)據(jù)，同時(shí)在動(dòng)態(tài)化的運(yùn)行管理中，對應(yīng)的等級值越高，則導(dǎo)致發(fā)生的故障就越大，同時(shí)利用此類型的數(shù)值進(jìn)行有效的記錄，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)處理過程中的處理參數(shù)的穩(wěn)定性實(shí)施，同時(shí)能夠?qū)τ?jì)算和預(yù)測出的綜合故障因素進(jìn)行有效的對比，從而得出可能性的結(jié)果及結(jié)論等。

4? 結(jié)束語

綜上所述，汽車維修故障檢測是一個(gè)相對復(fù)雜的過程，如何有效快速的找出故障點(diǎn)，并制定針對性的解決方案，對于提升故障的解決能力，實(shí)現(xiàn)故障的快速處理等具有重要意義。本文研究中將智能決策系統(tǒng)融入到汽車的維修故障研究中，并通過討論和建立汽車維修故障診斷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)并形成故障診斷決策中的支持系統(tǒng)構(gòu)架結(jié)構(gòu)等，可從理論上對數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)及模型庫的管理系統(tǒng)進(jìn)行有效的研究，并通過深入分析，構(gòu)建一系列的診斷模型。

通過建立故障診斷維修模型，并對診斷的系統(tǒng)進(jìn)行支持，可對有效的減少車輛維修事故的管理提供有效的決策性。當(dāng)前研究中，結(jié)合開發(fā)故障維修診斷決策性的支持系統(tǒng)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)故障的有效解決，同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)更多工作的持續(xù)開展，對已有的設(shè)計(jì)模塊有待于在實(shí)踐的過程中不斷的進(jìn)行優(yōu)化檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李國慧，姜萌，呂德永.“汽車故障診斷與維修一體化”考核方式實(shí)踐[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（23）：283-285.

[2]侯海，劉云鋒.汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障診斷與維修技術(shù)探討[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（22）：21-22.

[3]王遠(yuǎn).新能源汽車常見故障診斷及維修技術(shù)分析[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（20）：34.

[4]李赫.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的“汽車傳動(dòng)系統(tǒng)故障診斷與維修”課程教學(xué)模式研究[J].文化創(chuàng)新比較研究，2019，3（26）：114-115.

[5]張丹譯.汽車空調(diào)系統(tǒng)的原理及故障診斷維修方法探討[J].電子測試，2019（16）：77-78，136.

[6]熊林偉，賴波，李亮濤.汽車電控發(fā)動(dòng)機(jī)的常見故障診斷與維修方法分析[J].現(xiàn)代信息科技，2019，3（15）：80-81.

[7]李永剛.汽車電氣系統(tǒng)故障診斷維修的思路和方法[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（14）：186-187.