一种面向机电产品的关键元动作单元提取方法

摘要

本发明公开了一种面向机电产品的关键元动作单元提取方法，包括以下步骤：根据“功能‑运动‑动作”的运动流，利用FMA法将产品分解为功能层、运动层和动作层，从而得到产品的元动作和元动作单元；利用危害性分析定量计算机电产品元动作的失效危害性，根据评分排序法对机电产品元动作的危害性进行排序；确定元动作危害性修正影响因子，求得每个元动作的危害性修正系数；利用元动作危害性修正系数对求得的元动作危害性进行修正、重新排序，得到修正后的元动作危害性序列；根据帕累托法则从修正后的元动作危害性序列中提取出机电产品的关键元动作，从而得到关键元动作单元，本发明提高了设计人员改善机电产品性能时选取分析对象的合理性和准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种元动作提取方法，特别涉及一种面向机电产品的关键元动作单元提取方法。

背景技术

机电产品无论是在人们的日常生活当中还是在军工、国防领域都占据着及其重要的地位，是关乎国计民生的重要产品，其发展水平已成为衡量一个国家经济、科技及国际竞争力的重要标志。相比于国外先进国家的产品，我国的机电产品具有早期故障频发、精度保持性差、可用性低、可靠性差和使用寿命短等缺点。如何提高出厂机电产品的质量，已成为一个制约国产机电产品国际市场竞争力提高的亟待解决的难题。

考虑到机电产品生产企业实施可靠性改进措施的难易程度、成本和经济性等问题，不可能对机电产品所有的零部件都进行分析。企业常用的方法往往是将已经发生故障或常发生故障的零部件选做分析对象，缺乏一套省时、经济又合理的重点分析对象筛选方法，且选取的对象也无法反应机电产品“动作决定运动，运动决定功能和性能”的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种面向机电产品的关键元动作单元提取方法，提高企业设计人员在改善机电产品性能时选取分析对象的合理性和准确性。

本发明的目的是这样实现的：一种面向机电产品的关键元动作单元提取方法，包括以下步骤：

A、根据“功能-运动-动作”的运动流，利用FMA(Function-Motion-Action)法将机电产品分解为功能层、运动层和动作层，从而得到机电产品的元动作和元动作单元；

B、利用危害性分析(Criticality analysis,CA)定量计算机电产品元动作的失效危害性，根据评分排序法对机电产品元动作的危害性进行排序；

C、确定元动作危害性修正影响因子，求得每个元动作的危害性修正系数；

D、利用元动作危害性修正系数对求得的元动作危害性进行修正、重新排序，得到修正后的元动作危害性序列；

E、根据帕累托法则(Pareto Principle)从修正后的元动作危害性序列中提取出机电产品的关键元动作，从而得到机电产品的关键元动作单元。

作为本发明的进一步限定，所述步骤B具体为：

计算第i个元动作的失效危害性C

式中，n

作为本发明的进一步限定，所述步骤C中还包括以下步骤：

C1、分析对机电产品整机可靠性影响较大的因素后，确定修正因子集为X＝{x

C2、在无具体数据时，采用专家打分法对修正因子进行模糊评价；

C3、计算专家权重系数，以专家自评价值来反映该专家打分权重的大小，对其进行归一化处理，可得标准化的专家权重系数集

C4、由k个不同部门的专家对修正因子进行模糊评价，以

引入专家权重后的修正因子模糊决策矩阵为：

去模糊化后的引入专家权重的修正因子模糊决策矩阵为：

C5、给出三角模糊数中值评分规则；

由k个不同部门的专家对修正因子进行模糊评价，以

将

构造A

利用C

若D

反之，则需组织专家对修正因子进行重新评价，直至D

由A可得修正因子的权重向量

C6、由X和W可得机电产品元动作危害性修正系数向量

对

作为本发明的进一步限定，所述步骤D具体为：

由C

根据

作为本发明的进一步限定，所述步骤E具体为：

取修正后的危害性排序前20％的元动作为机电产品的关键元动作，其对应的最小结构载体即为机电产品的关键元动作单元。

现有企业选取分析对象的传统方法具有一定的盲目性，且选取的对象也无法反应机电产品的动态特性；本发明采用FMA对机电产品进行分解，以能够反应机电产品动态性能的最小结构载体-元动作单元为待选对象，利用CA分析和评分排序法对元动作的危害性进行排序；为提高排序的合理性，在充分考虑对机电产品可靠性有重大影响的因素后，引入一种新的、合理的专家权重系数的概念，通过模糊评估得出元动作危害性修正系数向量；利用元动作危害性修正系数向量对求得的元动作危害性序列进行修正，以使得到的结果更加合理；根据Pareto Principle提取出机电产品的关键元动作单元，提高了企业选取分析对象的合理性和准确性。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、元动作是保证机电产品能够正常运行的最基本的运动形式，机电产品的各种故障都是由组成其整机功能的各个元动作的运动失效引起的，对元动作进行故障分析可以有效地提高机电产品的出厂可靠性；元动作单元是保证元动作能够正常运行的最小结构单元，也是能够反映机电产品动态特性的最小结构载体，将元动作单元作为故障消除和可靠性分析的对象较为合理；

2、虽然机电产品较为复杂，但是分解后的元动作和元动作单元并不多，这可以大大降低故障数据收集的难度，从而避免现有方法因故障数据统计繁琐而可能带来的计算误差；

3、考虑对机电产品整机质量影响较大的、属于元动作故障的因素更加合理和全面，引入专家自评价法以降低专家打分的主观影响；将CA分析、评分排序法和元动作概念相结合，求出元动作危害性排序，并利用模糊数学得出元动作危害性修正系数向量，提高了元动作危害度排序的准确性，从而得出更加合理和准确的机电产品关键元动作单元；

4、本方法提供了一种适用于机电产品改进和故障分析时快速、准确、合理确定研究对象的新方向，丰富了现有机电产品重点分析对象选取方法的数据库，提高了分析对象选取的效率和准确性。

附图说明

图1为本发明的分析流程图

图2为本发明对某型号加工中心数控转台的FMA分解图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1所示的一种面向机电产品的关键元动作单元提取方法，包括以下步骤：

A、根据“功能-运动-动作”的运动流，利用FMA(Function-Motion-Action)法将机电产品分解为功能层、运动层和动作层，从而得到机电产品的元动作和元动作单元；

B、利用危害性分析(Criticality analysis,CA)定量计算机电产品元动作的失效危害性，根据评分排序法对机电产品元动作的危害性进行排序；

C、确定元动作危害性修正影响因子，求得每个元动作的危害性修正系数；

D、利用元动作危害性修正系数对求得的元动作危害性进行修正、重新排序，得到修正后的元动作危害性序列；

E、根据Pareto Principle从修正后的元动作危害性序列中提取出机电产品的关键元动作，从而得到机电产品的关键元动作单元。

步骤B具体为：

计算第i个元动作的失效危害性C

式中，n

表1，元动作失效ESR评分

表2，β

步骤C中，还包括如下步骤：

C1、分析对机电产品整机可靠性影响较大的因素后，确定修正因子集为X＝{x

表3，影响因子定义及评分规则

各影响因子的评估规则见表4-10，

表4，元动作重要度评估规则

表5，元动作危害度评估规则

表6，元动作发生度评估规则

表7，元动作复杂度评估规则

表8，元动作维修度评估规则

表9，元动作维修费用评估规则

表10，元动作成熟度评估规则

C2、在无具体数据时，采用专家打分法对修正因子进行模糊评价，修正因子专家评分对应的模糊数见表11，

表11，专家评分与模糊数对应关系

C3、计算专家权重系数，以降低专家打分的主观影响，专家打分自评价准则见表12，

表12，专家打分自评价准则

根据表12，专家i的自评价值e

表13，专家自评价值计算

以表13中求得的专家自评价值来反映该专家打分权重的大小，对其进行归一化处理，可得标准化的专家权重系数集

C4、由k个不同部门的经验丰富的专家按表4-11对修正因子进行评价，以

引入专家权重后的修正因子模糊决策矩阵为

去模糊化后的引入专家权重的修正因子模糊决策矩阵为

C5、给出三角模糊数中值评分规则见表14，

表14，三角模糊数中值评分

由k个不同部门的经验丰富的专家按表14对修正因子进行模糊评价，以

将

构造A

利用C

若D

反之，则需组织专家按表14对修正因子进行重新评价，直至D

由A可得修正因子的权重向量

C6、由X和W可得机电产品元动作危害性修正系数向量

对

步骤D中，还包括如下步骤：由C

步骤E具体为：取修正后的危害性排序前20％的元动作为机电产品的关键元动作，其对应的最小结构载体即为机电产品的关键元动作单元。

下面结合某型号加工中心数控转台对本发明的具体实施过程进行说明。

对加工中心按照“功能-运动-动作”的思路进行分析，根据FMA分解原则将加工中心分解，依次得到该型号加工中心的功能层、运动层和动作层，分解结果见图2。

以图2中元动作链MAC

表15，元动作危害性

可得此时元动作链MAC

令元动作集MA＝{A

表16，专家自评价

按步骤C3进行计算，可得

由P中各专家按表4-11对修正因子对元动作链MAC

表17，修正因子影响度模糊评估

由表17和步骤C4可得去模糊化后的引入专家权重的修正因子模糊决策矩阵X

由P中各专家按表14对修正因子的相对重要度进行模糊评价，结果见表18，

表18，修正因子相对重要度模糊评估

由表18和步骤C5可得修正因子的权重向量

W＝(0.1863,0.1738,0.1559,0.1426,0.1267,0.1138,0.1009)

由步骤C6可得归一化的元动作危害性修正系数向量

P＝(0.3624,0.3092,0.3283)

由C

表19，修正后的元动作危害性

由表19可得修正后的元动作链MAC

根据关键元动作提取准则，可以认为“蜗杆转动”为数控转台的关键元动作，其对应的最小结构(蜗杆转动元动作单元)即为关键元动作单元。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。