基于Cross-熵与TOPSIS的复杂系统失效模式与影响分析

为降低复杂系统失效模式与影响分析(FMEA)中决策人员的主观偏好和不确定因素对分析结果的影响,建立基于Cross-熵和逼近理想解排序法(TOPSIS)的FMEA方法。基于Hp,q转化算子,将区间直觉模糊集转化为直觉模糊集,根据Cross-熵求得失效模式的综合绩效值;以绩效值最大为目标,以失效模式属性权重取值范围为约束条件,建立模糊线性规划模型,求解得到各属性的权重系数。基于可能度理论和关联系数2种排序方法,得到系统各失效模式改进的优先顺序。用某发动机涡轮增压系统FMEA的实例说明所建立方法的有效性。结果表明,该方法有助于避免分析过程中信息的损失,可提高风险优先数的精确度,避免其排序混乱,并始终能关注关键的故障模式。     

地铁列车非正常停车FMEA风险评估

为解决地铁列车运营系统安全风险评估中较少考虑专家行为偏好和风险因子权重部分已知的问题,提出基于前景理论(PT)和失效模式及影响分析(FMEA)的风险评估方法,并分为4个步骤,即由专家团队基于经验和历史数据确定风险因子权重取值范围。采用逼近理想解法(TOPSIS)构建风险因子权重优化模型,利用PT将评价矩阵转化前景值矩阵,并应用偏好序结构排序法(PROMETHEE)进行失效模式风险排序。以某市地铁列车非正常停车风险评估为例,验证该方法的有效性和可行性。结果表明,地铁列车非正常停车失效模式风险排序前3位的是突发事件、异物入侵、人的干扰,这与实际情况相符。     

充填管道系统失效模式与影响分析(FMEA)及失效影响模糊评估

根据金川矿区充填管道系统的运行情况,结合充填实践经验,建立了充填管道系统的失效模式与影响分析法(FMEA)分析表,得出系统存在10种失效模式。针对FMEA分析表中失效影响存在较大模糊性而难以有效估计的特点,引入模糊评估方法来进行分析。通过该矿区充填管道系统各失效模式产生失效影响的模糊评估,得到不同失效模式对系统可靠性影响的排序结果。结果表明:该方法的评估结果与实际情况比较吻合;可以使分析定量化,有助于工程人员充分利用系统模糊信息;该方法也能用于其他系统失效模式影响的模糊评估。     

可能度理论在FMEA灵敏度分析中的应用

为解决传统失效模式与影响分析(FMEA)中风险顺序数(RPN)计算的模糊性和不确定性问题,避免其排序混乱,并始终能关注关键的故障模式,提出基于可能度理论的失效模式改进优先等级排序方法,并对FMEA的灵敏度进行分析。由于发生度、严重度及探测度3个属性的权重及其属性值直接影响排序结果,基于互换性理论中上下偏差的思想,求取可能度理论下属性权重的稳定区间;分别对传统RPN和可能度理论下的FMEA进行属性值敏感性分析,给出相应的算法,并得到各决策方法下属性值的稳定区间。以某柴油机变速器输出轴的FMEA为例,验证该方法的有效性。结果表明,该方法有助于确定零部件失效模式改进的优先顺序,可以增强排序结果的坚稳性。     

考虑组织者风险态度的通航危险源评估模型

为有效评估通航危险源的风险程度,构建考虑决策组织者风险态度的通航危险源评估模型。首先,基于国际民航组织(ICAO)推荐的危险源分类法梳理通航危险源评估指标体系;其次,针对以语义术语表征的多属性群决策(MAGDM)问题,提出变权语义幂均(VLPA)算子,并以此获取考虑决策组织者风险态度的群体评估信息;然后,综合考虑决策组织者的风险态度,阐述基于VLPA算子-距离熵的决策属性权重确定方法;最后,采用语义加权逼近理想解排序技术(TOPSIS)综合排序通航危险源的风险程度,并与传统的故障模式与影响分析(FMEA)方法对比分析。结果表明:组织因素和沟通人为因素是通航运行过程中需重点关注的2个危险源;与FMEA方法的一致排序结果证明所提方法的可行性,且该方法能更好地处理不同风险因子的乘积可能得到相同风险顺序数(RPN)值的情形。     

基于HFACS的民机总装过程人为失误风险分析

为解决民用飞机制造过程中人为失误风险评估不确定性问题,提出一种基于人因分析与分类系统(HFACS)模型的风险分析方法。首先,采用故障模式与影响分析(FMEA)法评估民用飞机总装过程中人为失误的风险,结合国际民航组织(ICAO)的人为因素分类方法提出改进的HFACS模型,并将其作为人为失误发生度和难检度的评估依据;其次,采用粗糙集方法处理评估信息的不确定性问题;然后,应用偏好顺序结构评估法(PROMETHEE II)处理人为失误风险评估和排序问题,并评估其改进优先级;最后,分析某民用飞机制造企业总装过程中的人为失误风险,验证所提方法的有效性。结果表明:所提方法能为民用飞机制造企业人为失误风险评估提供合理的评估依据和有效的评估方法。     

基于经济损失的失效排序及纠正方法

失效排序及纠正方法是可靠性研究的重要内容,针对传统失效模式和影响分析(FMEA)中风险优先数(RPN)排序方法的准确性差、灵敏度低以及RPN数值的离散性、重复性等缺陷,从减少主观因素干扰,提高优先数可信度的角度,建立一种改进方法—基于经济损失的RPN排序方法(ERPN)。首先确定某潜在失效情景的严重度,再确定其初始事件发生的概率P以及由失效导致的经济损失E,用P和E的乘积作为ERPN值。将该改进方法用于某厂珍珠岩吸声板生产线的冲压工艺的失效分析,并用发明问题解决理论(TRIZ)对失效模式进行分类和纠正。结果表明,ERPN方法在解决工程实际问题上是可行、有效的。     

三角模糊随机MAGDM方法及其在FMEA中的应用

针对不同故障模式与影响分析(FMEA)中专家群决策的不确定性和主观性问题,提出混合概率分布下基于前景理论的三角模糊随机多属性群决策(TFRMAGDM)方法。首先,在前景理论框架下定义基于混合概率分布和三角模糊随机变量(TFRV)的期望-方差决策矩阵,建立基于决策群组意见一致性的专家属性权重极大熵模型。然后,结合期望-方差决策矩阵和属性权重模型,获取综合边际前景期望-方差矩阵,从而根据定义的序关系判别准则确定不同故障模式下风险优先次序排序。最后,将此方法应用于某照明设备的故障模式风险排序。结果表明,用TFRMAGDM方法能够量化分析具有模糊性和随机性的故障模式的风险,明确其优先次序。     

基于二层Borda序值法的泥浆泵风险分析

根据F1600宝石泥浆泵的运行状态,结合专家经验,建立了泥浆泵系统的故障模式与影响(FMEA)分析表,得到了系统存在的11种主要故障模式和29种故障原因。由于泥浆泵FMEA分析表中故障模式对应的故障原因不唯一,泥浆泵风险分析系统具有二层结构,即故障原因是底层风险事件,故障模式是上层风险事件。采用传统的Borda序值法无法对该系统进行风险分析和排序,为此,提出了一种能够对二层风险系统进行风险分析的二层Borda序值法。该方法首先基于传统的Borda序值法对底层风险事件进行风险分析并排序;然后基于底层风险事件的Borda值,采用组合排列技术,将二层的风险系统转化为传统Bord序值法能够解决的单层系统,从而实现上层风险事件的风险排序。将此方法应用到泥浆泵系统的故障风险分析中,分别得到了不同故障模式和故障原因对泥浆泵系统可靠性影响的排序结果。实例研究结果表明,该方法的评估结果与实际情况比较吻合,并且可以使分析定量化,简便可行。     

基于Fine-Kinney与TODIM的地铁列车车门系统风险评估

为在评估地铁列车车门系统风险中考虑风险准则的交互作用和决策者的心理行为,提出基于Choquet积分与交互式多准则决策(TODIM)的Fine-Kinney风险评估模型。首先利用语言术语表征评估信息的不确定性,构建离差最大化模型以确定决策者权重,并采用区间二元语义加权平均算子建立综合决策矩阵;其次基于相似度计算风险准则,综合Choquet积分和TODIM法导出危险事件优先序;然后以地铁列车车门系统的电气控制装置为例验证所构建模型的有效性;最后对风险准则重要性作灵敏度分析,并与TODIM法、逼近理想解排序法(TOPSIS)和ChoquetTOPSIS法作对比。结果表明:地铁列车车门系统的电子门控单元(EDCU)功能失效具有最高风险,EDCU插头松动具有最低风险;与其他方法相比,所构建模型能够描述风险准则的交互关系和决策者的心理行为。     

基于模糊FMEA法的乏燃料剪切机剪切装置风险评估

为了有效控制乏燃料后处理立式送料剪切机剪切装置在运行过程中的风险,采用基于模糊理论的故障模式及影响分析(FMEA)对剪切装置的故障模式进行风险评价。首先将风险优先指数(RPN)的3个评价指标视为模糊变量并模糊化,接着采用专家打分的方式对各故障模式进行模糊评价,采用重心法解模糊化,计算得出各故障模式的模糊风险优先指数(FRPN),从而确定机械设备中各故障模式的风险控制顺序。利用模糊FMEA法对乏燃料立式送料剪切机剪切装置的故障模式进行了风险评估,结果表明,吊篮焊接件裂纹、主刀体破损、刀具退刀固定档板变形为风险较大的故障模式,分析结果与工程实际较吻合。     

基于改进FMEA的地铁车辆转向架风险评估

为了加强地铁车辆转向架的安全管理,提出1种基于区间直觉模糊集和决策试验和评价实验室(DEMATEL)方法的改进故障模式和影响分析(FMEA)方法对其进行风险评估。采用可转化为区间直觉模糊数的语言变量表征专家对故障因果关系和风险因子的评估信息,构建评估信息一致性最大化模型并求得专家和风险因子权重信息;通过区间直觉模糊加权几何算子集结信息得到故障因果关系区间直觉模糊风险优先值;基于DEMATEL方法确定故障模式与故障致因风险顺序,并结合案例分析证实该方法的可行性和有效性。研究结果表明:轮对运行不稳和加油堵脱落分别为某市地铁公司车辆转向架系统风险排序最高的故障模式和故障致因。     

FPSO系统火灾风险因素综合评价方法及应用北大核心CSCD

采用基于结构熵权和多属性理想现实比较分析的方法对浮式生产储油(FPSO)系统的火灾风险进行定性和定量分析。利用改进的结构熵权法对评估指标进行赋权,通过计算火灾风险因素实际评判矩阵与理想评判矩阵间的偏差度对其排序,以识别影响系统安全的关键火灾风险因素;通过与多准则妥协解排序法、逼近理想解排序法等方法的计算结果进行对比,验证该方法的合理性和优越性。结果表明,油气处理及储存区电气故障、特定危险区域误操作、特定危险区域明火、油气处理及储存区域碰撞或摩擦火花、油气处理及储存区明火是重要程度较高的5个火灾风险因素。     

基于恢复效度的故障模式危害性灰色关联评估

针对失效模式、影响和危害度分析方法(FMECA)在设备运行过程中单纯依靠RPN分析危害性的不足,建立了一种针对服务对象的危害性评估模型。引入恢复效度的概念,丰富了危害度评估的指标体系;利用层次分析法确定各评估指标的权重;运用灰色关联分析方法建立数学模型,给出了计算步骤;利用德尔菲法界定了故障模式恢复效度、严酷度、发生频度和可探测度在广播式自动相关监视系统(ADS-B)的等级。利用建立的数学模型对该系统6种典型故障模式的危害性进行了分析、验证和排序。结果表明,该模型能更加真实地反映故障模式对服务对象的危害性,可以根据危害性排序结果界定设备运行系统关键性故障模式,并有针对性地制定相关弥补措施和对策。     

多层次灰色综合评价法在储罐失效概率评估中的应用

为更科学地研究我国常压原油储罐失效概率的影响因素,提出基于层次分析法(AHP)和灰色综合评价模型的多层次灰色综合评价法。从基于风险的检验(RBI)失效概率评估过程出发,建立常压原油储罐的失效概率数学模型;在系数修正法的基础上,将设备修正因子划分为一级目标层A、二级要素层B和三级指标层C,利用AHP法计算出各评价指标的权重;引入灰色综合评价模型评价各指标;将多层次灰色综合评价法运用到一个实际案例中。结果表明:该方法处理多因素、多层次的综合评价时,可以避免传统打分法可能造成的风险遮蔽问题,同时可以得出各因子对于设备修正系数的影响大小排序。     

IIF-ER方法在应急物流设施选址中的应用

为解决不确定性条件下的应急物流设施选址评估的问题,建立基于区间直觉模糊(IIF)与证据推理(ER)的设施选址模型。首先,针对指标评估的不确定性问题,采用区间直觉模糊数(IIFV)表达专家评价信息;然后,考虑到传统IIF在信息集成中存在信息丢失的问题,采用ER集成方法集成评估信息;其次,利用逼近理性解排序法(TOPSIS)对应急物流设施选址方案进行排序;最后,以某城市建立应急物流设施点为例,采用传统IIF信息集成方法与所提方法对比分析,验证模型的有效性。结果表明:所提方法能解决不确定性条件下的应急物流设施选址决策问题,同时也能保证决策质量。     

雨洪灾害情境下城市韧性评估模型

为定量评估城市应对雨洪灾害的能力,建立基于韧性理论并结合逼近理想解排序法(TOPSIS)的评估模型。从城市韧性的抵抗力、恢复力和适应力3大属性出发,建立雨洪灾害情境下城市韧性评估指标体系,该体系包含3个一级指标和25个二级指标;在此基础上,应用基于Kullback-Leibler公式改进后的TOPSIS法,构建城市韧性KL-TOPSIS综合评估计算模型;并以武汉市2009—2015年相关数据为例,利用该模型评估分析武汉市雨洪灾害情境下的城市韧性。结果表明:用该模型能够分析出某段时间内城市韧性水平、抵抗力、适应力和恢复力随时间的变化趋势,对其加以比较分析,进而找出城市应对雨洪灾害时存在的薄弱环节,提出相应的强韧建议。     

基于深度学习的检修作业过程风险智能预警

为提高炼化企业检维修作业过程的安全性,利用目标检测技术,构建基于深度学习的智能风险识别模型;首先,结合贝叶斯网络(BN)及模糊集理论,建立动态风险评估模型;其次,采用分级动态预警方法,实现检修作业过程风险要素的智能监控预警;然后,以压缩机检修作业过程为例,采用失效模式和影响分析(FMEA)与作业条件危险性分析方法,辨识作业过程风险,再利用基于深度学习的风险智能识别模型,监控现场作业过程并识别风险;最后,采用BN和模糊集理论相结合的方法,评估作业过程中的动态风险,并采用分级预警的方法智能预警作业过程风险。结果表明：该方法可以有效识别压缩机检修作业过程中的风险因素,识别准确率为93%,在此基础上进行动态风险评估,当观测到事件概率发生变化,且超出相应预警阈值时,依据风险等级进行报警,实现风险要素的智能监控。     

模糊灰色聚类和组合赋权法在铁路信号系统可靠性评估中的应用

针对模糊综合评判法在进行列车运行控制系统可靠性评估时的不足,提出基于模糊灰色聚类和组合赋权法的可靠性评估方法,以更客观地评估铁路信号系统的可靠性,降低评估结果的不准确性和不可靠性。首先,利用组合赋权法分别计算CTCS-3级列车运行控制系统各子系统基本单元的权重。然后,采用灰色聚类法评估列车运行控制系统各子系统的可靠性。最后,在对列车运行控制系统子系统可靠性评估结果的基础上,结合各子系统权重值,利用模糊综合评判方法,评估整个列车运行控制系统的可靠性。结果表明,基于模糊灰色聚类和组合赋权法的可靠性评估方法能够实现CTCS-3级列车运行控制系统可靠性评估,评估结果符合实际情况。     

基于FMEA与RBF神经网络的LPG汽车罐车储罐系统故障诊断

为了对液化石油气(LPG)公路运输罐车储罐系统故障进行准确、全面的诊断,通过利用故障模式影响分析方法(FMEA)构建储罐系统故障模式及故障特征指标,根据日常检测数据构造训练样本,运用径向基函数(RBF)神经网络对网络进行训练建立诊断模型并利用诊断模型对罐车故障进行诊断。经验证:诊断结果与实际情况相符合。因此,基于FMEA与RBF神经网络所构建的模型可以用于危险化学品汽车罐车储罐系统的故障诊断。