一种基于直觉梯形模糊和灰色关联的机床可靠性分配方法

技术领域

本发明涉及到数控机床的可靠性分配方法，属于机床可靠性设计领域，尤其涉及一种基于直觉梯形模糊和灰色关联的机床可靠性分配方法。

背景技术

数控机床是一种高精度、高效率的机电设备，在制造业中占有举足轻重的地位。由于数控机床的可靠性较低而导致的故障停机不仅影响了正常的生产计划，也为用户造成了极大的经济损失。因此，提高数控机床的可靠性便也不言而喻。

数控机床的可靠性是衡量机床质量的重要指标，它直接影响加工质量、生产率和效率，既可以提高生产厂商的市场竞争力，也为用户的生产效率提供保障。数控机床的可靠性分配是机床可靠性设计中的关键步骤。所谓机床可靠性分配，它是将机床整体可靠性指标按一定的方法分配到机床子系统和部件中，以保证机床整机可靠性的一个过程。而数控机床结构复杂，利用传统的数控机床可靠性分配方法程序复杂、计算量大、效率低，因此提出一种易于计算且过程简单的可靠性分配方法是目前数控机床可靠性设计工作所迫切需要的。

与传统的机床可靠性分配方法相比，该方法计算较为简便，准确度高，最后通过实例和传统的分配方法结果进行对比，验证了此法的可行性与有效性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于直觉梯形模糊和灰色关联的数控机床可靠性分配方法。首先把机床可靠性分配问题视为多属性决策问题，将机床分解成若干子系统，这些子系统作为多属性决策问题的方案集，然后再确定若干影响可靠性分配的因素，将这些因素视为多属性决策问题的属性集。根据多属性决策问题的解决思路，由多位专家和设计者利用直觉梯形模糊数表示决策信息，最后得到综合决策矩阵模型。然后通过决策矩阵得到综合决策期望值矩阵，计算灰色关联度得到分配结果，从而提高数控机床的可靠性。

一种基于直觉梯形模糊和灰色关联的机床可靠性分配方法，具体包括如下步骤：

步骤1：根据数控机床的结构组成进行子系统划分。

步骤2：根据用户要求确定各个子系统的可靠性要求和可靠性分配原则。

步骤3:决策者以直觉梯形模糊数形式给出各个子系统的决策矩阵。

邀请K位专家应对该问题进行评价，决策者对事物进行评价时使用的是自然语言，根据直觉梯形模糊数与语言变量之间的配对方法，建立相应的决策矩阵。

步骤4:集结各个专家的决策矩阵，构建综合决策矩阵。

将所有个人决策信息进行集结为群体决策信息，利用TrIFWA集结直觉梯形模糊决策矩阵R＝(r

式中，

步骤5:计算专家综合决策矩阵中各元素的期望值ξ。

式中，

EV(ξ

ξ

步骤6：确定决策矩阵的理想解并得到理想解矩阵。

根据机床可靠性分配原则可知，综合决策矩阵中梯形模糊数越大，对应子系统分配的可靠性越低，提升其可靠性就越容易，所以理想解应是所有专家决策值中的最大值。矩阵中每一列的最大值构成了理想解。

步骤7：计算梯形模糊数的期望值和理想解之间的灰色相关系数。

利用灰色关联度计算公式计算综合决策矩阵中每个方案的直觉梯形模糊数的期望值和理想解之间的灰色关联度。

步骤8：利用灰色关联度计算可靠性分配权重，得到各子系统的可靠度。子系统的可靠度计算公式如下所示:

式中R

R

附图说明

图1是本发明方法实施的流程图。

具体实施方式

以某数控加工中心，对其进行可靠性分配。具体包括如下步骤：

步骤1：对数控加工中心进行子系统划分，根据机床的机构将其划分成8个子系统，如下表1所示。这8个子系统构成了多属性决策问题的方案集，即O＝ {o

表1数控加工中心的子系统划分结果

步骤2：据用户要求，由设计人员确定机床整体的可靠度，然后结合实际情况确定影响机床可靠性分配的因素以及可靠性分配原则。

根据实际情况确定此数控加工中心整体的可靠度R

表2影响可靠性分配的因素及可靠性分配原则

这6个影响可靠性分配的因素构成了多属性决策问题的属性集C＝ {c

步骤3：列出所有专家决策矩阵。

确定出三位专家来对每个属性下的8个子系统进行决策评价，评价时为了便于表达专家的意见，使用语言变量来进行评价，有七类评价语言：绝对低、低、一般低、中等、一般高、高和非常高。具体的转化标准如表3所示。

表3语言变量与直觉梯形模糊数的转化标准

邀请三位专家对这8个子系统在6个影响因素下进行决策，得到三个决策矩阵：

步骤4：集结各个专家的决策矩阵，构建综合直觉梯形模糊决策矩阵R。

对三位专家的决策矩阵进行集结，三位专家的权重信息分别为0.45,0.3,0.25，最终得到的综合决策矩阵R。

步骤5：计算综合决策矩阵中各元素的期望值，组成综合决策期望值矩阵U。

计算直觉梯形模糊数的期望值，最终得到属性的权重矩阵U，如下所示：

步骤6：确定理想解序列A。

理想解序列A中的元素为a

计算理想解序列A中每个元素的期望值，组成新的理想解序列B，其组成元素为b

b

根据式(4)和(5)可得：

B＝(1，0.85，1,1，0.85，1)

步骤7：计算综合决策矩阵中方案序列和理想解序列B之间的灰色关联度ξ，如表4所示：

表4不同时刻关联系数表

并根据表4计算综合决策矩阵中方案序列和理想解序列B之间的灰色关联度ξ，如表5所示：

表5各个方案灰色关联度ξ

步骤8：根据表5所示结果，计算每个子系统分配的可靠度，结果如下表6 所示。

表6各子系统可靠性计算结果

此外，本文也采用了AHP方法与本文中的方法进行结果对比，来说明本专利中的方法的有效性和准确性。如表7所示：

表7可靠性分配结果及比较