基于模糊RPN的塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)危害性分析

0 引言

塞拉門作為列車運(yùn)營中最繁忙的系統(tǒng)之一，其主要由驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)、承載導(dǎo)向裝置、鎖閉裝置、內(nèi)外操作裝置、電動(dòng)控制裝置以及基礎(chǔ)部件等子系統(tǒng)構(gòu)成

。驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)作為塞拉門的重要組成部分，因其工作頻繁、強(qiáng)度高，將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的故障率明顯提高。近年來，國內(nèi)外很多學(xué)者利用故障樹分析法，故障模式、影響及危害性分析法(Failure Modes, Effects and Criticality Analysis，F(xiàn)MECA)等可靠性理論、方法對(duì)塞拉門的可靠性和安全性進(jìn)行了研究。劉萍等人采用重要度分析算法對(duì)故障樹進(jìn)行了定量分析，得到了車門的可靠性指標(biāo)

。牟穎運(yùn)用FMECA對(duì)塞拉門的關(guān)鍵部件進(jìn)行可靠性分析，對(duì)關(guān)鍵部件的故障模式進(jìn)行了綜合性危害評(píng)估

。段毅剛等人將模糊數(shù)學(xué)理論與故障樹方法相結(jié)合，得到了影響CHR5型動(dòng)車組塞拉門系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)

?；魤阎镜热诉\(yùn)用模糊故障樹并引入專家評(píng)估系統(tǒng)，對(duì)城軌車輛客室塞拉門系統(tǒng)進(jìn)行了可靠性分析

。綜上，針對(duì)塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)研究的文獻(xiàn)和資料相對(duì)來說很少。本文利用模糊RPN(Risk Priority Number, RPN)方法分析塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的危害性，評(píng)價(jià)各類故障對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的危害程度，為該系統(tǒng)的故障檢測(cè)和診斷提供參考。

DOU Hong-wei, WANG Guo-wei, CHEN Liang, LI Pan, KAN Tong, QIN Yong-wen

心房顫動(dòng)(房顫)是心力衰竭、快速性心室心率失常及癡呆等疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，與心房結(jié)構(gòu)及電活動(dòng)重構(gòu)關(guān)系密切，而心血管不良功能狀態(tài)是促進(jìn)心房結(jié)構(gòu)改變的重要原因[1-3]。胃饑餓素是一種具有多種生物活性的短肽，在多種心臟疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，但與房顫的關(guān)系并不明確[4]。本研究旨在探討琥珀酸美托洛爾緩釋片治療房顫的效果及對(duì)血清胃饑餓素表達(dá)的影響?，F(xiàn)報(bào)道如下。

1 模糊RPN方法[6]

傳統(tǒng)的RPN是危害性分析(Criticality Analysis，CA)的一種分析方法，其本質(zhì)是根據(jù)故障診斷和可靠性分析的經(jīng)驗(yàn)依照故障模式評(píng)定等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)故障模式的發(fā)生頻度等級(jí)(Occurrence,O)、嚴(yán)酷度等級(jí)(Severity,S)和檢測(cè)難易程度等級(jí)(Detection,D)給出一個(gè)確切的數(shù)值，三者的乘積可計(jì)算出RPN值，顯而易見以上過程存在著模糊性和不確定性。因此，為了降低評(píng)定等級(jí)過程中的模糊性和不確定性，可利用模糊語言變量和模糊綜合評(píng)判建立模糊RPN方法。

1.1 模糊語言變量和模糊矩陣

1.1.1 模糊語言變量的表征

1.2.1 因素集的確定

傳統(tǒng)的RPN根據(jù)自然語言表示的評(píng)定準(zhǔn)則進(jìn)行故障模式的危害性等級(jí)評(píng)定，即分析人員根據(jù)具體的故障模式和該評(píng)定準(zhǔn)則，給出一個(gè)確切的數(shù)值。而模糊語言變量是將自然語言劃分為五個(gè)等級(jí)，并分別用相應(yīng)的模糊數(shù)表示這五個(gè)等級(jí)。在塞拉門故障診斷和可靠性分析領(lǐng)域中，模糊語言變量的等級(jí)及表征如圖1所示，其相對(duì)應(yīng)的自然語言等級(jí)見表1所示。

在圖1(a)中，并結(jié)合表1的自然語言等級(jí)，某一故障模式發(fā)生頻度被評(píng)定為4～8，模糊化為圖中虛線三角形，該區(qū)間的中值(本例為6)對(duì)“發(fā)生頻度中等”的隸屬程度即隸屬度為1，即當(dāng)給出一個(gè)數(shù)值區(qū)間時(shí)，其中值具有最大的可能性，其他數(shù)值的可能性依次從中值向兩側(cè)遞減，其可能性的變化用隸屬度0～1表征。該模糊數(shù)表達(dá)了發(fā)生頻度數(shù)值的模糊信息，模糊數(shù)與各語言變量的交點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)模糊序集合

，由圖1(a)中的虛線三角形區(qū)域可知，式(1-1)即為它的模糊序集合。

(1-1)

1

1

2 模糊矩陣的確定

病蟲害是所有果樹生長的天敵，我們要盡量早發(fā)現(xiàn)，及時(shí)采取措施，達(dá)到防治的效果。一般來說，種植者可以采取生物、藥劑和物理三種方法結(jié)合防治蘋果栽培過程中出現(xiàn)的病蟲害現(xiàn)象，比如果園中可以懸掛殺蟲燈，盡量用生物防治代替農(nóng)藥防治，并嚴(yán)格杜絕使用禁用農(nóng)藥。同時(shí)用相應(yīng)的管理方法為草蛉和瓢蟲創(chuàng)造良好的繁殖條件，加強(qiáng)生物防治。

大課之后，進(jìn)行個(gè)人情況一對(duì)一分析，根據(jù)個(gè)人特點(diǎn)，分配不同的工種，然后到家道家政職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)學(xué)校進(jìn)行專業(yè)化學(xué)習(xí)與考核，通過精準(zhǔn)對(duì)口，量身定制，大大增加了培訓(xùn)就業(yè)率，提高了員工的收入。

在分析某一故障模式時(shí)，要對(duì)發(fā)生頻度、嚴(yán)酷度和檢測(cè)難易程度三個(gè)因素進(jìn)行模糊化處理，即將三個(gè)因素的模糊序集合構(gòu)建成一個(gè)模糊矩陣，并對(duì)每一行進(jìn)行歸一化處理：

(1-2)

式(1-1)表達(dá)了故障模式發(fā)生頻度數(shù)值的可能性分布。嚴(yán)酷度和檢測(cè)難易程度的分析作上述同樣的處理。

1.2 因素集和因素權(quán)重向量

隨著西寧城市建設(shè)的發(fā)展，各種土木建筑的興起，使得南川河河道兩岸成為民生工程的重點(diǎn)區(qū)域，包括麒麟灣公園、中心廣場(chǎng)、西門體育館等公共場(chǎng)所。為此，河道的治理也需緊跟綠色發(fā)展步伐，進(jìn)行大面積的綠化處理。研究區(qū)選取南川河謝家寨村段，河道長度約為1 490 m。

雖善意取得制度是對(duì) “任何人不得轉(zhuǎn)讓大于自己權(quán)利的權(quán)利”法律公理的突破，但也不能理所應(yīng)當(dāng)?shù)恼J(rèn)為突破該原則就是繼受取得。通說認(rèn)為，善意取得之正當(dāng)性是因?yàn)樯埔馊〉弥贫缺Ｗo(hù)交易安全，因此，確有突破此原則之必要。若認(rèn)為從無權(quán)處分人處取得物權(quán)，不僅是對(duì)該公理的侵犯，也是對(duì)善意取得制度正當(dāng)性的誤解。

與研究對(duì)象的危害性分析相關(guān)的三個(gè)因素構(gòu)成了因素集合，不同元素表示危害性分析不同的評(píng)價(jià)項(xiàng)目。因素集通常用

表示：

={

,

,

}

(1-3)

式(1-3)中

表示第

個(gè)因素，即表1中的三個(gè)評(píng)價(jià)項(xiàng)目：發(fā)生頻度、嚴(yán)酷度和檢測(cè)難易程度。

(2)因素權(quán)重向量

由于各因素對(duì)系統(tǒng)危害性影響程度不同，因此定義一個(gè)因素權(quán)重向量來衡量各因素的重要程度。一般情況下，采用層次分析法確定因素權(quán)重向量。

={

,

,

}

(1-4)

式(1-4)中，

,

,

分別表示發(fā)生頻度、嚴(yán)酷度和檢測(cè)難易程度的權(quán)重值，三者之和為1。

1.3 評(píng)價(jià)集和單因素模糊評(píng)判矩陣

1.3.1 評(píng)價(jià)集的確定

通過抓取主流招聘網(wǎng)站的招聘信息，以海量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開展，設(shè)計(jì)緊缺度指標(biāo)進(jìn)行研究。傳統(tǒng)研究方法一般采用問卷調(diào)查、企業(yè)訪談的方式。相比于傳統(tǒng)方法，基于大數(shù)據(jù)的研究方法能夠解決傳統(tǒng)方法的數(shù)據(jù)獲取難、數(shù)據(jù)質(zhì)量差的痛點(diǎn)。采用大數(shù)據(jù)的方法使用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，獲取的數(shù)據(jù)量巨大，而且數(shù)據(jù)多是現(xiàn)實(shí)中企業(yè)的真實(shí)需求，可信度高。

系統(tǒng)危害性分析結(jié)果的評(píng)定，也可用五級(jí)語言變量來表征。

={

,

,

,

,

}

(1-5)

式(1-5)中，

表示危害性等級(jí)，

,

,

,

,

分別表示很低，低，中等，高，很高。

1

3

2 單因素模糊評(píng)判矩陣

④環(huán)境管理:根據(jù)血站業(yè)務(wù)工作的具體流程,合理進(jìn)行布局、分區(qū)。分為采血區(qū)和非采血區(qū)、清潔區(qū)和污染區(qū),均需要隔離開來。確保采供血工作有條不紊的進(jìn)行。加強(qiáng)環(huán)境管理,為患者提供安全、舒適的獻(xiàn)血環(huán)境。由專人負(fù)責(zé)引導(dǎo)工作,指導(dǎo)獻(xiàn)血者有序的進(jìn)行檢驗(yàn)和采血。采血環(huán)境應(yīng)保持整潔衛(wèi)生,并嚴(yán)格進(jìn)行消毒,預(yù)防血液污染,并對(duì)報(bào)廢血和受到污染的血液進(jìn)行妥善處理,確保血液質(zhì)量,采供血過程信息完整的記錄在檔案當(dāng)中。

(1-6)

式(1-6)中，

表示第

個(gè)因素的單因素模糊評(píng)判矩陣，

表示只考慮第

個(gè)因素中第

個(gè)語言變量對(duì)評(píng)價(jià)集中第

個(gè)元素的隸屬度。

1.4 危害性評(píng)判模型

1.4.1 綜合評(píng)判矩陣

定義單因素模糊綜合評(píng)判矩陣B：

=(

,

,

)

(1-7)

式(1-7)中：

(1-8)

定義綜合評(píng)判矩陣

：

=

·

= (

,

,

,

,

)

(1-9)

1

4

2 危害性等級(jí)

故障模式的危害性等級(jí)可采用加權(quán)平均原則確定，適當(dāng)選擇權(quán)值對(duì)式(1-9)中的隸屬度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，即權(quán)重集

：

={

,

,

,

,

}

(1-10)

第

個(gè)故障模式的危害性等級(jí)評(píng)判序數(shù)：

周澤贍擦擦眼淚，接起了電話。周澤贍勉強(qiáng)笑著搭話，講完電話后，門鈴響了。周澤贍去開門，是白婗棠，他懷里抱著一只小雞，看來有三四周大的樣子，比周澤贍之前養(yǎng)的那幾只都要大。

(1-11)

按式(1-11)計(jì)算出各故障模式的

值，并按照大小排序即可得到各故障模式的危害性等級(jí)。

2 塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的危害性分析

2.1 塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的FMEA分析

根據(jù)以上分析過程，統(tǒng)計(jì)10個(gè)故障模式的每個(gè)因素不同語言變量對(duì)評(píng)價(jià)集不同元素的隸屬度，得到單因素模糊評(píng)判矩陣

，

，

：

2.3 基于模糊RPN的危害性分析

上述表2中列出了塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)FMEA分析的詳細(xì)結(jié)果，由于文章篇幅的限制，本文只選取RPN值大于100的故障模式進(jìn)行危害性分析，即故障序號(hào)為2,3,5,6,10,11,12,13,15,17。

2.3.1 相關(guān)集合和矩陣的確定

(1)模糊矩陣 ，其中m表示故障模式的序號(hào)，即上述表2中的第三列。

結(jié)合表2中故障模式的發(fā)生頻度等級(jí)、嚴(yán)酷度等級(jí)和檢測(cè)難易程度等級(jí)的數(shù)值，對(duì)所分析的每個(gè)故障模式的三個(gè)數(shù)值進(jìn)行模糊化處理，并進(jìn)行歸一化處理即可得到各故障模式的模糊矩陣，如表3所示。

1

2

2 因素權(quán)重向量的確定

通過走訪、調(diào)研一線塞拉門維保、故障檢修工程專家和可靠性分析領(lǐng)域的學(xué)者，并采用層次分析法確定因素權(quán)重向量

=(0

24，0

55，0

21)。

(3)單因素模糊評(píng)判矩陣

因素集

中每一個(gè)因素的每一級(jí)語言變量對(duì)評(píng)價(jià)集

的每一級(jí)語言變量的隸屬度可構(gòu)成單因素模糊評(píng)判矩陣，即

FMEA分析是危害性分析CA的基礎(chǔ)。因此，利用模糊RPN方法對(duì)塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行危害性分析之前，要先對(duì)其進(jìn)行FMEA分析。塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)由直流無刷電機(jī)、行星齒輪箱、同步帶傳動(dòng)、傳動(dòng)絲桿、螺母組件等部件組成，使用FMEA分析方法對(duì)系統(tǒng)各部件可能發(fā)生的故障模式進(jìn)行識(shí)別、歸納。結(jié)合表1的評(píng)定等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)劃分表，通過參照相關(guān)文獻(xiàn)和查閱大量維修實(shí)例與相關(guān)數(shù)據(jù)

，對(duì)各故障模式造成系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響程度進(jìn)行定級(jí)、取值，表2為塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的FMEA分析詳細(xì)結(jié)果。

(2-1)

2

3

2 危害性CA分析

從表3中取故障模式2的模糊矩陣，如式(2-2)所示。將式(2-1)、式(2-2)代入式(1-7)、式(1-8)和式(1-9)可得到故障模式2的綜合評(píng)判矩陣D

=(0.1107,0.3217,0.5785,0.6798,0.5044)。

(2-2)

同理可得其他故障模式的綜合評(píng)判矩陣：

=(0

2081,0

4467,0

5609,0

5982,0

4063)，

=(0

0828,0

2855,0

5831,0

7162,0

5328)

其中, 最優(yōu)化權(quán)dr={0.05, 0.45, 0.45, 0.05}, 是一種6階線性中心格式; 整數(shù)q=4, 正常數(shù)Cq=103, 且ε=1/ χ=10-8. 關(guān)于WENO方法以及計(jì)算β3,r, β3,ave, τ6的細(xì)節(jié), 可參見文獻(xiàn)[15,17].

=(0

1898,0

3761,0

5200,0

6131,0

4833)，

=(0

1425,0

3753,0

5958,0

6786,0

4537)

=(0

1720,0

4231,0

5903,0

6310,0

4170)，

一位成功的畫家必具兩個(gè)基本品質(zhì)：認(rèn)真地面對(duì)客觀世界，在觀察、分析中豐富自己的人生體驗(yàn)，汲取創(chuàng)作的靈感；善于審視和尋找自我，不斷從自我的體悟中發(fā)掘自己的才智與潛能，找到自身在藝術(shù)中的位置。對(duì)藝術(shù)家來說，表現(xiàn)客觀世界和表現(xiàn)自我，應(yīng)該是合二為一、互為表里的。從表面上看，畫家畫的是客觀對(duì)象，實(shí)際上是在畫自己，是在呈現(xiàn)自己的主觀世界。

=(0

0995,0

3444,0

6249,0

7126,0

4641)

=(0

1888,0

3699,0

5209,0

6244,0

4940)，

=(0

2067,0

5399,0

7302,0

5858,0

2551)

=(0

1077,0

3808,0

6530,0

7163,0

4385)

選取危害性等級(jí)加權(quán)矩陣

=(1,3,5,7,9)，根據(jù)式(1-11)可計(jì)算出各故障模式的危害性等級(jí)評(píng)判序數(shù)：

= 6

04，

= 5

49，

=6

21，

= 5

76，

= 5

82，

= 5

62，

=5

98，

=5

79，

= 5

12，

= 5

87。按照危害性等級(jí)評(píng)判序數(shù)的大小排列的故障模式順序?yàn)?,2,12,17,10,13,6,11,3,15。

總而言之，當(dāng)前在面向現(xiàn)代柔性工業(yè)機(jī)器人的高精度控制方法中，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的評(píng)估和補(bǔ)償方式是較為簡單且技術(shù)成熟的一種，但是其仍舊存在一些問題，如模型的不定性、機(jī)器人在工作環(huán)境中不能夠?qū)δ承┓纻芜M(jìn)行有效的補(bǔ)償。而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部測(cè)量設(shè)備的精度提高方式則能夠有效的發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前的設(shè)計(jì)制造特性，按照機(jī)器人的制造的設(shè)計(jì)原理對(duì)其定位誤差的分布規(guī)律等進(jìn)行摸索排查。因而說在實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的高精度控制方法要求能夠綜合展開上述三種方式的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，避免出現(xiàn)某一技術(shù)方式短板所帶來的精度不精準(zhǔn)的問題。

3 結(jié)論

(1)通過對(duì)塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行故障模式與影響分析，并根據(jù)故障模式評(píng)定等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，得到了塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的FMEA分析結(jié)果。

4.3 根據(jù)多年觀察節(jié)瘟發(fā)生也較重，在防治葉瘟和穗頸瘟?xí)r應(yīng)對(duì)稻株所有節(jié)部亦應(yīng)噴到藥。不論葉瘟、穗頸瘟還是節(jié)瘟，均應(yīng)做到及早防，及時(shí)治，并應(yīng)做到噴得均勻、周到，方能起到防治作用。

(2)針對(duì)傳統(tǒng)RPN的不確定性和模糊性，利用模糊RPN方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行危害性分析，根據(jù)危害性等級(jí)評(píng)判序數(shù)順序可知，直流無刷電機(jī)的危害性等級(jí)最高，其次是傳動(dòng)絲桿，再次是同步帶傳動(dòng)，最后是螺母組件。為此，在制訂塞拉門驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的維保策略、方案和計(jì)劃時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注直流無刷電機(jī)、傳動(dòng)絲桿、同步帶和螺母組件，同時(shí)危害性分析結(jié)果也為塞拉門的可靠性分析提供了重要參考。

[1]劉晶.改進(jìn)模糊Petri網(wǎng)在城軌列車客室車門系統(tǒng)故障診斷中的應(yīng)用研究[D].北京交通大學(xué),2014.

[2]劉萍,程曉卿,秦勇,張媛,邢宗義.基于模糊故障樹的塞拉門系統(tǒng)可靠性分析[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,44(S1):310-314.

[3]牟穎. 地鐵列車車門故障診斷與可靠性分析[D].大連交通大學(xué),2018.

[4]段毅剛,齊金平.基于模糊故障樹的動(dòng)車組塞拉門系統(tǒng)可靠性分析[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué),2019,33(05):166-174.

[5]霍壯志,王云霞,曹芳芳,劉潤波.基于模糊故障樹的城軌列車客室塞拉門的可靠性分析[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2019,17(02):48-54.

[6]陳穎, 康銳. FMECA技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 國防工業(yè)出版社, 2014.

[7]吳飛翔. 城軌車門系統(tǒng)中無刷直流電機(jī)退化試驗(yàn)的研究[D].東南大學(xué),2019.