[发明专利]一种基于模糊集的机电产品故障模式危害度评估方法

说明书

一种基于模糊集的机电产品故障模式危害度评估方法，它包括如下步骤：(1)产品故障模式及其影响分析；(2)确定故障模式的严酷度等级(ESR)和故障发生概率等级(OPR)的模糊数；(3)确定故障模式ESR和OPR不同等级对应的清晰数；(4)绘制模糊危害性矩阵；(5)产品故障模式危害度评估。

(一)技术领域

本发明提出了一种基于模糊集的机电产品故障模式危害度评估方法。该方法是在传统故障模式影响及危害性分析(FMECA)的基础上，引入模糊数学集的概念，并结合机电产品其自身的特点，对机电产品潜在故障模式危害度计算方法进行改进，以提高设计阶段机电产品故障模式危害度评估的精确性，为最大限度的保障产品在全寿命周期内的可靠性提供依据，属于可靠性工程领域。

(二)背景技术

机电产品在整个生命周期中的可靠性对于其所在的系统运行中发挥着重要的作用，机电产品一旦发生故障，可能会对系统造成重大的影响，进而无可避免的产生损失。因此，为保障机电产品的可靠性，需要在产品设计阶段系统的分析产品可能存在的每一种故障模式及其产生的后果和危害程度，找出产品的薄弱环节，实施重点改进和控制。

可靠性设计分析方法多种多样，但传统的可靠性分析方法依赖大样本试验数据，但随着产品更新换代的加快，他们已不具备适用性。现有的FMECA方法由于不需要高深的数学理论，易于掌握，具有很高的实用价值。但其仍存在缺陷和不足:产品系统复杂时，难以明确每一故障模式的故障影响；在进行危害性分析时具有差异性，结论不具有通用性；产品具有较多部件时，工作繁琐，容易造成遗漏和错误。因此，我们需要在FMECA 的基础上，引入模糊集的概念，建立一种基于模糊集的故障模式评估方法来提高机电产品故障模式危害度评估的精确性，从而发现机电产品的薄弱环节进行改进，保障其寿命周期内的可靠性。

(三)发明内容

(1)发明目的

在传统FMECA方法的基础上，引入模糊数学集的概念，并结合机电产品其自身的特点，本发明提出了一种基于模糊集的机电产品故障模式危害度评估方法，该方法的目的是改进传统FMECA中的不足，提高故障模式危害度评估的精确性和通用性。

(2)技术方案

本发明是一种基于模糊集的机电产品故障模式危害度评估方法，即在传统FMECA基础上，引入模糊集的概念对定性危害性矩阵进行改良，将不同故障模式发生概率或严酷等级的主观表述转化为可计算的模糊数，并绘制模糊危害性矩阵对机电产品进行故障模式危害度评估。该方法主要包含以下步骤：

步骤一：产品故障模式及其影响分析。它包含以下几个子步骤：

(1)系统定义。确定机电产品中需要进行FMECA的系统范围，了解系统的功能任务及系统在完成各种任务中所处的环境，理清各功能之间的联系。根据系统的功能，确定FMECA工作的约定层次。

(2)产品的故障模式及影响分析。根据机电产品的自身的性能指标制定系统的故障判据，分析系统的故障模式，确定故障产生原因和最终影响。

(3)对故障模式进行评价。设计分析人员需要根据经验对故障发生概率等级(OPR)和故障模式的严酷度等级(ESR)进行划分，并根据划分的等级对故障模式进行评价。

步骤二：确定故障模式的严酷度等级(ESR)和故障发生概率等级(OPR)的模糊数。

它包含以下几个子步骤：

(1)确定模糊数的表达模型。根据所要描述的定性信息特点，选择合适的模糊数模型。本发明根据ESR和OPR的特点，选择三角模糊数模型对其定性描述进行定量化处理。

(2)进行模糊数评价。选定不同的设计分析人员对产品故障模式的ESR和OPR进行模糊数评价，得到多组ESR和OPR的模糊评价数据。