灰色可靠性設(shè)計(jì)在機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)選中的應(yīng)用

1、摘要通過灰色可靠性設(shè)計(jì)方法來完成系統(tǒng)的灰色建模、灰色聚類、灰色關(guān)聯(lián)分析、灰色生成等信息加工手段,尋求機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)在和外在的規(guī)律,實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的評(píng)估優(yōu)選。 關(guān)鍵詞灰色可靠性設(shè)計(jì);關(guān)聯(lián)分析;評(píng)估方法;機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)選;應(yīng)用 中圖分類號(hào)N941.5;TB114.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào) 1007-5739(201017-0023-02 ApplicationofEvaluationofMechanicalProductsBasedonGrayReliabilityDesign QIANSong-rong (School of Mechanical Engineering,Guizhou University

2、,Guiyang Guizhou 550003 AbstractThrough the method of grey system reliability design,the grey modeling,gray clustering,the grey correlation analysis,gray information processing methods were established,to generate for internal and external mechanical system and realize the evaluation of mechanical p

3、roducts. Key wordsgray reliability design;association analysis;evaluation method;preferential selection;application 社會(huì)生活千變?nèi)f化,給人不確定的感覺?；疑煽啃栽O(shè)計(jì)理論就是針對(duì)既無經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)又不是很完整的不確定問題,即少數(shù)據(jù)不確定性問題而提出的。即系統(tǒng)中的信息部分是已知的、部分又是未知的系統(tǒng),如汽車的輪胎使用年限問題,汽車輪胎的實(shí)際年限由于行使里程數(shù)、受路況、駕駛員水平等因素有關(guān),要想知道實(shí)際使用的年限就必須補(bǔ)充相關(guān)的信息,這就是典型灰色系統(tǒng)問題。在灰色系統(tǒng)理論中,雖然系統(tǒng)的外

4、觀表向很復(fù)雜,相關(guān)的數(shù)據(jù)也很雜亂,但系統(tǒng)之間存在著必然的聯(lián)系,在一定范圍、一定時(shí)間段內(nèi),通過一系列的統(tǒng)籌之后,歸結(jié)為一種連續(xù)的、平穩(wěn)的、動(dòng)態(tài)的隨機(jī)過程1-4。 1灰色可靠性的關(guān)聯(lián)分析 灰色系統(tǒng)是針對(duì)處理外延明確而內(nèi)涵不明確的議題,也能處理內(nèi)涵與外延都不明確的問題?；疑P(guān)聯(lián)實(shí)質(zhì)是一種多因素系統(tǒng)分析方法,它以各因素的樣本數(shù)據(jù)為依據(jù),用灰色關(guān)聯(lián)度來描述各系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)度。 參考序列是一個(gè)理想的比較標(biāo)準(zhǔn),受到距離評(píng)估方法的啟示,選最優(yōu)指標(biāo)數(shù)據(jù)和最劣指標(biāo)數(shù)據(jù)作為參考數(shù)列,通過比較設(shè)計(jì)方案與最優(yōu)方案和最劣方案的關(guān)聯(lián)程度,來評(píng)估各方案的相互之間優(yōu)劣程度。 設(shè)X為灰關(guān)聯(lián)因子集合(實(shí)數(shù)集合,xi(k為x0與xi在第

5、k時(shí)刻的實(shí)數(shù),則關(guān)聯(lián)度為: r(x0,xi=r(x0(k,xi(k (1 X0X為參考標(biāo)準(zhǔn)序列,為r(x0(k,xi(k的平均值,當(dāng)|x0(k-xi(k|越小,則r(x0(k,xi(k越大,稱r(x0,xi對(duì)x0的關(guān)聯(lián)度。 2灰色聚類可靠性評(píng)估方法 機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)或者性能指標(biāo)是多樣的,指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)往往在數(shù)量上懸殊很大,如何在這種情況下比較好地對(duì)設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估,是一個(gè)值得研究的問題,現(xiàn)就該問 題進(jìn)行探討。 2.1可靠性評(píng)估方法 灰色聚類是根據(jù)灰色信息關(guān)聯(lián)矩陣的函數(shù)關(guān)系,將觀測對(duì)象先聚集成若干個(gè)可定義類別的方法。對(duì)于產(chǎn)品的技術(shù)性能先進(jìn)行評(píng)估,可通過定性分析和適當(dāng)?shù)挠?jì)算事先設(shè)定。要使檢測指

6、標(biāo)實(shí)現(xiàn)值歸屬于某一類別,為此采用灰色聚類的三角函數(shù)求解方法進(jìn)行評(píng)估。解決這一問題可通過2條途徑:一是先算出算子的平均值,然后再進(jìn)行聚類;二是對(duì)各聚類指標(biāo)先定權(quán)值再聚類。由于第1種方法對(duì)所有聚類指標(biāo)一視同仁,不能反映在聚類過程中不同指標(biāo)作用的差異性,所以本設(shè)計(jì)采取定權(quán)值聚類方法。 2.2可靠性評(píng)估步驟 根據(jù)以上的分析,對(duì)于技術(shù)或者性能指標(biāo)的灰色聚類評(píng)估,針對(duì)不同對(duì)象及評(píng)估指標(biāo)和若干個(gè)不同的灰類數(shù),根據(jù)檢測指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估、診斷的問題。具體的步驟如下。 (1權(quán)重值的確定。確定技術(shù)及性能指標(biāo)體系和各指標(biāo)在聚類中的定性分析。 (2閾值的確定。按照評(píng)估要求中所以灰類信息的要求選定具體數(shù)值,并按照評(píng)估要求劃分

7、所需的灰類數(shù)的取值范圍,閾值可根據(jù)實(shí)際問題的要求結(jié)果確定。 (3建立灰色聚類的三角函數(shù)求解方法。建立三角白化權(quán)函數(shù)fj k(,可分別根據(jù)具體情況將計(jì)算指標(biāo)取數(shù)域向左、向右延拓至(a0as+2(圖1。分別計(jì)算其屬于各灰類函數(shù)的隸屬度。 對(duì)于j指標(biāo)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)值x,由公式: fjk(x=0 x?埸ak-1,ak+2(x-ak-1/(k-ak-12xak-1,k(ak+2/(ak+2-xxk,ak+2(2 計(jì)算出其屬于灰類k(1,2,n的隸屬度為fjk(x,其中=(ak+ak+1/2。 (4計(jì)算綜合聚類系數(shù),分析結(jié)果作合理判斷。先計(jì)算對(duì)象i(i=1,2,n關(guān)于灰類k(k=1,2,n的聚類綜合系數(shù)ik。

8、 ik=fjk(xijj(3 式(3中:fjk(xij為對(duì)象i在指標(biāo)j下的灰類k的白化三角函數(shù);j為指標(biāo)j在聚類綜合計(jì)算中的權(quán)重值。 然后,由maxik=ik的判斷對(duì)象i在灰類函數(shù)的權(quán)重關(guān)系k*:當(dāng)有多個(gè)對(duì)象屬于k*時(shí),可以進(jìn)一步判斷同屬k灰類各對(duì)象的優(yōu)劣程度次序,并由此作出綜合全面的評(píng)估判斷,提出需要實(shí)際改進(jìn)的具體方法。 3灰色關(guān)聯(lián)分析拓廣 3.1分辨系數(shù)的意義 關(guān)聯(lián)分析的目的是要排出系統(tǒng)中各因素對(duì)評(píng)估函數(shù)影響程度的次序?；谊P(guān)聯(lián)度為關(guān)聯(lián)空間的基礎(chǔ),分辨系數(shù)的取值將影響關(guān)聯(lián)度的計(jì)算結(jié)果,從而影響評(píng)估系統(tǒng)的分析、決策。 定義x0(k、xi(k、是系統(tǒng)因子x0、xi的觀察序列的初值化序列,k=1,

9、2,m,即: xi=xi(k|k=1,2,m(i=1,2,n 在灰色關(guān)聯(lián)分析計(jì)算中 max= x0(k-xi(k (4 min= x0(k-xi(k i(k=x0(k-xi(k 則灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)為: (k 序?yàn)?方案2方案4方案1方案3,其中方案2為最佳方案。 5結(jié)語 基于概率理論的灰色可靠性設(shè)計(jì)是一種應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì) (下轉(zhuǎn)第26頁 (上接第24頁 手段來研究系統(tǒng)發(fā)展規(guī)律的理論,通過灰色可靠性設(shè)計(jì)方法來完成系統(tǒng)的灰色建模、灰色聚類、灰色關(guān)聯(lián)分析、灰色生成等信息加工手段,尋求機(jī)械系統(tǒng)內(nèi)在和外在的規(guī)律,來預(yù)見機(jī)械系統(tǒng)未來的發(fā)展速度,實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品的評(píng)估優(yōu)選。灰色可靠性設(shè)計(jì)包含傳統(tǒng)的可靠性,所建立的模型不僅可用于設(shè)計(jì)參數(shù)變動(dòng)對(duì)可靠性的靈敏度分析,而且可以應(yīng)用該模型進(jìn)行穩(wěn)健性可靠性設(shè)計(jì),有效地控制設(shè)計(jì)參數(shù)。特別是用于機(jī)械系統(tǒng)的評(píng)估時(shí)方便、高效,意義重大。 6參考文獻(xiàn) 1 芮延年,傅戈雁.現(xiàn)代可靠性設(shè)計(jì)M.北