1.一种高速列车关键零部件RAMS需求分析方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:主观RAMS需求重要度计算,包括设计问卷与构建需求评价表、采用模糊粗糙集分析需求;
步骤S2:客观RAMS需求重要度计算,包括构建贝叶斯网络、计算故障类型重要度、故障类型重要度映射为需求重要度;
步骤S3:主客观RAMS需求结合,计算RAMS需求的综合权重。
2.如权利要求1所述的一种高速列车关键零部件RAMS需求分析方法,其特征在于:步骤S1具体包括以下步骤S11‑S12:S11:设计问卷与构建需求评价表;
设计人员与运维人员组成焦点小组的方式进行问卷调查:设计人员设计需求评价表,被调查人员填写满意度;被调查人员由设计与运维人员组成,运维人员包括:随车机械师、日常巡检人员、维修工程师等;
构建需求评价表:首先确定m个RAMS需求项,然后设计人员设计n个典型的需求组合,每个组合包含不同的需求项取值,之后由被调查人员对不同的需求组合进行满意度打分,最后在去除异常问卷后对满意度取平均值,得到需求评价表;表中,c1~cm是m个需求项,d是满意度,e1~en是n个需求组合;为方便表述,此处定义c1~cm和e1~en对应数据构成需求属性矩阵C=(Cij)n×m,d和e1~en对应数据构成满意度矩阵D=(Dij)n×1;
S12:采用模糊粗糙集分析需求,包括步骤1)‑2);
1)模糊聚类;具体方法如①‑④所示:①数据规范化处理,采用如式(1)所示方法得到规范化矩阵C'=(C'ij)n×m;
②在矩阵C'的基础上采用如式(2)、(3)所示的公式构建模糊相似矩阵R=(rij)n×n;
rij=1‑d(e′i,e′j)/max(d(e′i,e′j)),(i,j=1,2,…,n) (3)式中:e′i、e′j,规范化矩阵C'中第i、j个需求组合;d(e′i,e′j),表示两个需求组合i与j的欧式距离;e′ik、e′jk,需求组合i、j的第k个需求项;
* * *
③构建模糊等价矩阵R ;采用模糊聚类中的传递闭包法构建模糊等价矩阵R=(R)n×n,
2 4 8 y 2y * y
具体方法为:采用平方法依次求取“R,R ,R ,R ,…”,直到R=R ,则R=R;
④采用step1‑step4获得聚类结果;
*
step1:将矩阵R中的数值由大到小取一组λ∈[0,1],当λ取某个值的时候,矩阵中小于λ的数变为0,大于等于λ的数变为1,得到一个新矩阵。
step2:观察这个新矩阵的行,将线性相关的行划为一组,由前文可知,新矩阵的每一行对应一个需求组合,因此可以将需求组合划分为不同的类别。
step3:λ取不同的值,重复step1和step2可以得到多个聚类结果。
step4:选择最优聚类结果并输出,完成模糊聚类。
2)由粗糙集依赖度计算需求权重;
需求属性相对于满意度的依赖度定义如式(4)所示:γC(D)=Num(POSC(D))/N (4)式中:γC(D),需求属性矩阵D对满意度矩阵C的依赖度;POSC(D),D的C正域;Num(·),求集合的元素个数;N,需求组合的个数;
其中POSC(D)的计算方法为:首先分别求取矩阵C、D的聚类结果,记为集合AC、AD;然后判断AC的每一个最小子集是否属于AD的某一个最小子集;最后将符合条件的AC的最小子集求并集,即得到POSC(D);
需求重要度、需求权重计算方法分别如式(5)、式(6)所示;
式中: 主观需求属性ci的重要程度; 在C中剔除ci后,需求属性对满意度的依赖程度; 主观需求属性ci的权重。
3.如权利要求2所述一种高速列车关键零部件RAMS需求分析方法,其特征在于:步骤S2具体包括以下步骤S21‑S23:S21:构建贝叶斯网络;
1)建立贝叶斯网络结构;
结合与高速列车运营商交流得到的运维数据,分类统计故障类型,分析产品功能结构层次与故障关系,构建出故障树,将故障树转化为贝叶斯网络结构;
2)确定贝叶斯网络参数:
①对故障进行分级分析;
构建故障严重程度分级;具体的,1级为“极高‑功能失效,具备较大安全隐患或无法运行”;2级为“高‑影响运行,有安全隐患,但列车可自行返回”;3级为“中‑部分影响性能,但对行车安全无影响”;4级为“小‑几乎无影响”;
②确定贝叶斯网络参数;
采用危害性分析的方法,将“发生概率”作为贝叶斯网络的先验概率,将“影响概率”作为条件概率,“发生概率”是故障发生时为某一故障类型的概率,“影响概率”是此故障发生时导致上一层故障发生的概率,上述概率通过运维数据得到;
S22:计算故障类型重要度;
在得到贝叶斯网络结构及有关参数初始取值后,根据输入数据进行故障贝叶斯网络的迭代学习,得到各节点最终的参数取值;然后采用贝叶斯网络的诊断推理功能,当假定故障一定发生时,可以得到每种故障类型发生的可能性,即作为该故障类型的重要度;
S23:故障类型重要度映射为需求重要度;
建立需求映射表,将故障类型重要度映射为RAMS需求权重,表左侧为故障信息,包括故障类型及其重要度 表中间为故障类型所在零部件对应的RAMS需求项;表右侧为企业评价,含义及关系见式(7), 计算如式(8)、(9)所示;
式中:ω'j表示故障类型向需求项映射的综合权值; 表示第Xj个故障类型的重要度,由上一步得到;fj表示企业对当前故障类型的整体满意度评价值,由企业填写;αj∈(0,1)表示经验修正系数,默认为0.5;n,表中故障类型总数;
式中: 客观需求ci的重要度;(Xj,ci),表中第j个故障类型、第i个需求项对应的取值;ω'j,第j个综合权值;m,表中需求项总数; 客观需求ci的权重。
4.如权利要求3所述的一种高速列车关键零部件RAMS需求分析方法,其特征在于:步骤S3中,RAMS需求的综合权重计算方法如下:权重 称为权重1,权重 称为权重2;权重1通过进行问卷调查得到,体现了设计和运维人员对RAMS需求权重的偏好,此权重由人员主观意愿决定,在一段时间内变化较小;权重
2通过分析运维数据得到,体现了不同零部件的RAMS需求的差异,属于客观权重,能够随着新数据的输入而不断的快速迭代;
权重1和权重2的组合式(10)计算RAMS需求的综合权重;
式中: RAMS需求的综合权重;u∈(0,1),主客观权重偏好系数,u越大表示决策越倾向于主观权重。