本發(fā)明屬于采用fmea報告評價故障模式的風(fēng)險水平排序的可靠性領(lǐng)域，尤其涉及一種基于fmea的模糊推理方法。
背景技術(shù)：
：故障模式及影響分析報告(failuremodesandeffectsanalysis,fmea)是可靠性領(lǐng)域非常重要的一種分析方法。通過匯總歷史信息，包括產(chǎn)品項(xiàng)目名稱及代號，產(chǎn)品功能，故障模式、原因及影響，危險嚴(yán)重性、危險可能性及檢測方法，改進(jìn)措施和補(bǔ)償措施，故障數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品故障模式的風(fēng)險水平預(yù)警。fmea對于產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)和高風(fēng)險故障模式有前瞻性，確定可靠性關(guān)鍵項(xiàng)目，并從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、管理等方面采取針對性的改進(jìn)或糾正措施，防止故障模式發(fā)生。在fmea中，分析產(chǎn)品薄弱環(huán)節(jié)和高風(fēng)險故障模式現(xiàn)有的方法是參考gjb900-90系統(tǒng)安全性通用大綱，但是存在以下問題：(1)得到的產(chǎn)品及故障模式風(fēng)險等級信息主要是定性的形式，無法定量判斷不同故障模式的差異；(2)風(fēng)險水平的排序1到20的確定是稍帶有任意性的，不能提供直觀和有邏輯性的排序。通過以上分析可以看出，可靠性研究中的fmea不能給工程人員提供定量和直觀邏輯的參考。因此需要對fmea繼續(xù)深入研究，以提供更加完善合理的方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：相比于現(xiàn)有技術(shù)，提供了一種基于fmea的模糊推理方法，能夠得到故障模式的風(fēng)險水平排序，同時確定薄弱環(huán)節(jié)和高風(fēng)險故障模式。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于fmea的模糊推理方法，該方法包括如下步驟：(1)根據(jù)fmea報告，提取fmea報告中的每一項(xiàng)故障模式所對應(yīng)的危險嚴(yán)重性和危險可能性；(2)根據(jù)步驟(1)中的危險嚴(yán)重性的各個等級得到各個等級相對應(yīng)的危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)，根據(jù)各等級相對應(yīng)的危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)得到危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)的橫坐標(biāo)范圍[a1,d1]，其中，a1為橫坐標(biāo)最小值，d1為橫坐標(biāo)最大值；(3)根據(jù)步驟(1)中的危險可能性的各個等級得到各個等級相對應(yīng)的危險可能性的隸屬度函數(shù)，根據(jù)各等級相對應(yīng)的危險可能性的隸屬度函數(shù)得到危險可能性的隸屬度函數(shù)的橫坐標(biāo)范圍[a2,d2]，其中，a2為橫坐標(biāo)最小值，d2為橫坐標(biāo)最大值；(4)根據(jù)去模糊化公式，將危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)和危險可能性的隸屬度函數(shù)去模糊化得到危險嚴(yán)重性的明確值r(m)和危險可能性的明確值r(k)；(5)確定專家權(quán)重：根據(jù)n個評價人員對危險嚴(yán)重性和危險可能性的評價得到專家權(quán)重；(6)利用步驟(4)中危險嚴(yán)重性的明確值r(m)和危險可能性的明確值r(k)，結(jié)合步驟(5)中的專家權(quán)重，得到故障模式的風(fēng)險水平f的大小排序。上述基于fmea的模糊推理方法中，在步驟(2)中，危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)為φ(m)＝φ(am,bm,cm,dm)，其中，m為危險嚴(yán)重性的等級，am為危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)左下底點(diǎn)橫坐標(biāo)，bm為危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)左上頂點(diǎn)橫坐標(biāo)，cm為危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)右上頂點(diǎn)橫坐標(biāo)，dm為危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)右下底點(diǎn)橫坐標(biāo)。上述基于fmea的模糊推理方法中，在步驟(3)中，危險可能性的隸屬度函數(shù)為其中，k為危險可能性的等級，ak為危險可能性的隸屬度函數(shù)左下底點(diǎn)橫坐標(biāo)，bk為危險可能性的隸屬度函數(shù)左上頂點(diǎn)橫坐標(biāo)，ck為危險可能性的隸屬度函數(shù)右上頂點(diǎn)橫坐標(biāo)，dk為危險可能性的隸屬度函數(shù)右下底點(diǎn)橫坐標(biāo)。上述基于fmea的模糊推理方法中，在步驟(4)中，危險嚴(yán)重性的明確值r(m)為如下公式：上述基于fmea的模糊推理方法中，危險可能性的明確值r(k)為如下公式：上述基于fmea的模糊推理方法中，在步驟(5)中，確定專家權(quán)重包括：將ωi(i＝1,2,…,n)表示第i名評價人員的權(quán)重值，將ωim和ωik(i＝1,2,…,n)分別表示第i名評價人員危險嚴(yán)重性的權(quán)重值和危險可能性的權(quán)重值，并且ωim+ωik＝1，其中，i＝1,2,…,n。上述基于fmea的模糊推理方法中，在步驟(6)中，故障模式的風(fēng)險水平f的公式如下：上述基于fmea的模糊推理方法中，在步驟(1)中，危險嚴(yán)重性包括ⅰ,ⅱ,ⅲ和ⅳ四個等級，其中，危險嚴(yán)重性等級ⅰ為災(zāi)難的，出現(xiàn)人員傷亡或系統(tǒng)報廢；危險嚴(yán)重性等級ⅱ為嚴(yán)重的，出現(xiàn)人員嚴(yán)重受傷、嚴(yán)重的職業(yè)病或系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞；危險嚴(yán)重性等級ⅲ為輕度的，出現(xiàn)人員輕度受傷、輕度職業(yè)病或系統(tǒng)輕度損壞；危險嚴(yán)重性等級ⅳ為輕微的，人員輕于ⅲ級損傷。上述基于fmea的模糊推理方法中，在步驟(1)中，危險可能性包括a,b,c,d和e五個等級，其中，危險可能性等級a為頻繁的，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)頻繁發(fā)生；危險可能性等級b為很有可能，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)出現(xiàn)若干次；危險可能性等級c為很時，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)可能有時發(fā)生；危險可能性等級d為極少，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)不易發(fā)生，但有可能；危險可能性等級e為不可能，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)很不容易發(fā)生以至可以認(rèn)為不會發(fā)生。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：(1)本發(fā)明能夠確定故障模式危險嚴(yán)重性和危險可能性的隸屬度函數(shù)，能夠從定性的分析轉(zhuǎn)化為精確的區(qū)間函數(shù)表達(dá)形式，將模糊語言進(jìn)行量化；(2)本發(fā)明可以明確危險嚴(yán)重性和危險可能性每一等級的數(shù)值，以利于相互比較，確定風(fēng)險水平高低，直觀定位薄弱環(huán)節(jié)和高風(fēng)險故障模式；(3)本發(fā)明充分考慮了邊界效應(yīng)，對于隸屬度函數(shù)的左右區(qū)間加以考慮，抑制奇異點(diǎn)和數(shù)據(jù)溢出的影響；(4)本發(fā)明可以辨識不同故障模式的危險嚴(yán)重性和危險可能性的差異，從而進(jìn)行風(fēng)險水平排序，解決了目前的fmea分析中，無法區(qū)分不同故障模式危險嚴(yán)重性和危險可能性的差異；(5)本發(fā)明的風(fēng)險水平排序結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，同時統(tǒng)籌不同評價的權(quán)重值，將客觀事實(shí)和主觀經(jīng)驗(yàn)有效結(jié)合，利用貝葉斯的思想來解決模糊化問題，優(yōu)化可信度、直觀度和精準(zhǔn)度的多重要求。附圖說明圖1是本發(fā)明的基于fmea的模糊推理方法的流程圖；圖2是本發(fā)明的危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)的示意圖；圖3是本發(fā)明的危險可能性的隸屬度函數(shù)的示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明：本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)原理是：根據(jù)故障模式及影響分析報告(failuremodesandeffectsanalysis,fmea)中的危險嚴(yán)重性和危險可能性，建立兩者模糊語言的隸屬度函數(shù)，對模糊語言去模糊化，得到危險嚴(yán)重性和危險可能性的明確值。確定專家權(quán)重，結(jié)合危險嚴(yán)重性和危險可能性的明確值得到故障模式的風(fēng)險水平排序，確定薄弱環(huán)節(jié)和高風(fēng)險故障模式。該方法思路清晰，邏輯嚴(yán)密，有效解決了傳統(tǒng)fmea報告的不確定性和模糊性。下面給出基于fmea的模糊推理方法，如圖1所示，該方法包括如下步驟：(1)根據(jù)fmea報告，提取fmea報告中的每一項(xiàng)故障模式所對應(yīng)的危險嚴(yán)重性和危險可能性。具體的，危險嚴(yán)重性包括ⅰ,ⅱ,ⅲ和ⅳ四個等級，其中，危險嚴(yán)重性等級ⅰ為災(zāi)難的，出現(xiàn)人員傷亡或系統(tǒng)報廢；危險嚴(yán)重性等級ⅱ為嚴(yán)重的，出現(xiàn)人員嚴(yán)重受傷、嚴(yán)重的職業(yè)病或系統(tǒng)嚴(yán)重?fù)p壞；危險嚴(yán)重性等級ⅲ為輕度的，出現(xiàn)人員輕度受傷、輕度職業(yè)病或系統(tǒng)輕度損壞；危險嚴(yán)重性等級ⅳ為輕微的，人員輕于ⅲ級損傷。危險可能性包括a,b,c,d和e四個等級，其中，危險可能性等級a為頻繁的，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)頻繁發(fā)生；危險可能性等級b為很有可能，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)出現(xiàn)若干次；危險可能性等級c為很時，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)可能有時發(fā)生；危險可能性等級d為極少，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)不易發(fā)生，但有可能；危險可能性等級e為不可能，產(chǎn)品壽命周期內(nèi)很不容易發(fā)生以至可以認(rèn)為不會發(fā)生。(2)根據(jù)步驟(1)中的危險嚴(yán)重性的各個等級得到各個等級相對應(yīng)的危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)φ(m)＝φ(am,bm,cm,dm)(m＝ⅰ,ⅱ,ⅲ,ⅳ)，根據(jù)各等級相對應(yīng)的危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)φ(m)＝φ(am,bm,cm,dm)得到危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)的橫坐標(biāo)范圍[a1,d1]，取最小值為a1，取最大值為d1，得到橫坐標(biāo)的區(qū)間為[a1,d1]，m為危險嚴(yán)重性的等級，am為危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)左下底點(diǎn)橫坐標(biāo)，bm為危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)左上頂點(diǎn)橫坐標(biāo)，cm為危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)右上頂點(diǎn)橫坐標(biāo)，dm為危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)右下底點(diǎn)橫坐標(biāo)。(3)根據(jù)步驟(1)中的危險可能性的各個等級得到各個等級相對應(yīng)的危險可能性的隸屬度函數(shù)根據(jù)各等級相對應(yīng)的危險可能性的隸屬度函數(shù)得到危險可能性的隸屬度函數(shù)的橫坐標(biāo)范圍，取最小值為a2，取最大值為d2，得到橫坐標(biāo)的區(qū)間為[a2,d2]。其中，k為危險可能性的等級，ak為危險可能性的隸屬度函數(shù)左下底點(diǎn)橫坐標(biāo)，bk為危險可能性的隸屬度函數(shù)左上頂點(diǎn)橫坐標(biāo)，ck為危險可能性的隸屬度函數(shù)右上頂點(diǎn)橫坐標(biāo)，dk為危險可能性的隸屬度函數(shù)右下底點(diǎn)橫坐標(biāo)。(4)根據(jù)去模糊化公式，將危險嚴(yán)重性的隸屬度函數(shù)和危險可能性的隸屬度函數(shù)去模糊化得到危險嚴(yán)重性的明確值r(m)和危險可能性的明確值r(k)，具體公式如下：其中，r(m)去模糊化后得到危險嚴(yán)重性的明確值，r(k)去模糊化后得到危險可能性的明確值，a1是危險嚴(yán)重性隸屬度函數(shù)左區(qū)間值，d1是危險嚴(yán)重性隸屬度函數(shù)右區(qū)間值，a2是危險可能性隸屬度函數(shù)左區(qū)間值，d2是危險可能性隸屬度函數(shù)右區(qū)間值。(5)確定專家權(quán)重：根據(jù)n個評價人員對危險嚴(yán)重性和危險可能性的評價得到的權(quán)重。具體的，將ωi(i＝1,2,…,n)表示第i名評價人員的權(quán)重值，將ωim和ωik(i＝1,2,…,n)分別表示第i名評價人員危險嚴(yán)重性的權(quán)重值和危險可能性的權(quán)重值，并且ωim+ωik＝1，其中，i＝1,2,…,n。(6)利用步驟(4)中危險嚴(yán)重性的明確值r(m)和危險可能性的明確值r(k)，結(jié)合步驟(5)中的專家權(quán)重，得到故障模式的風(fēng)險水平f的大小排序，具體公式如下：通過上述方法即可完成fmea的模糊推理,得到故障模式的風(fēng)險水平f的大小排序。實(shí)施例：在一次fmea分析中，如圖2所示，令a1＝-10，d1＝0，給出危險嚴(yán)重性m(m＝ⅰ,ⅱ,ⅲ,ⅳ)的隸屬度函數(shù)，其中橫坐標(biāo)為傷亡率的指數(shù)，縱坐標(biāo)為概率；如圖3所示，令a2＝-10，d2＝0，給出危險可能性k(k＝a,b,c,d,e)的隸屬度函數(shù)，其中橫坐標(biāo)為失效率的指數(shù)，縱坐標(biāo)為概率。如表1所示，將每一等級的危險嚴(yán)重性和危險可能性進(jìn)行去模糊化得到危險嚴(yán)重性明確值r(m)和危險可能性明確值r(k)。表1如表2所示，一共有n＝5名專家評價人員給出的權(quán)重。表2評價人員nωiωioωis10.100.50.520.300.50.530.250.50.540.150.50.550.200.50.5利用風(fēng)險水平計(jì)算公式得到不同故障模式的風(fēng)險水平，如表3所示。表3根據(jù)不同故障模式的風(fēng)險水平，得到表4的風(fēng)險水平排序。至此完成fmea的模糊推理。表4風(fēng)險排序?、ⅱ＂12512b34715c681017d9111419e13161820本發(fā)明能夠確定故障模式危險嚴(yán)重性和危險可能性的隸屬度函數(shù)，能夠從定性的分析轉(zhuǎn)化為精確的區(qū)間函數(shù)表達(dá)形式，將模糊語言進(jìn)行量化；并且本發(fā)明可以明確危險嚴(yán)重性和危險可能性每一等級的數(shù)值，以利于相互比較，確定風(fēng)險水平高低，直觀定位薄弱環(huán)節(jié)和高風(fēng)險故障模式；本發(fā)明充分考慮了邊界效應(yīng)，對于隸屬度函數(shù)的左右區(qū)間加以考慮，抑制奇異點(diǎn)和數(shù)據(jù)溢出的影響；本發(fā)明可以辨識不同故障模式的危險嚴(yán)重性和危險可能性的差異，從而進(jìn)行風(fēng)險水平排序，解決了目前的fmea分析中，無法區(qū)分不同故障模式危險嚴(yán)重性和危險可能性的差異；本發(fā)明的風(fēng)險水平排序結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)，同時統(tǒng)籌不同評價的權(quán)重值，將客觀事實(shí)和主觀經(jīng)驗(yàn)有效結(jié)合，利用貝葉斯的思想來解決模糊化問題，優(yōu)化可信度、直觀度和精準(zhǔn)度的多重要求。以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12