（载运工具运用工程专业论文）车队预防维修效果分析.pdf

于两要运输企业一般拥有成百上千辆车，需采取多种措施来保证这些车辆的正常运行。其中，维修就是这些措施中的一个主要环节。另外，为保证车辆使用的经济性和有效性，保证维修工作的优质高效，维修质量的评价具有很现实的意义。车辆的维修质量( 或效果) 是指通过维护和修理来达到满足车辆使用要求的程度。维修质量评价一方面用以客观地衡量维修任务的完成情况，另一方而可以为改进维修质量提供合理的依据，不断推动维修质量的提高。因此，维修质量评价是提高车辆维修效益的方法之一。本文分别运用变点分析方法和基于运行叮靠性的方法对车辆的二级保养和三级保养的效果进行评价。其中，交点分析方法是将车辆保养前后失效发生率的变化大小作为评价车辆保养效果的依据；而基于车辆运行可靠性方法则是找出车辆运行可靠性与小修次数之问的关系，建立町靠性模型，再根据保养前后车辆的运行可靠性的变化情7 兄来评价保养效果。然后将这两种方法分别应用于某公共汽车公司车队中的部分车辆，评价该车队的保养效果。关键词：车辆维修管理；变点；运行可靠性；保养效果评价；a b s t r a c tt r a n s p o r tc o m p a n i e sg e n e r a l l yh a v eh u n d r e d so fv e h i c l e s ；n e e dt ot a k ev a r i o u sm e a s u r e st oe n s u r et h en o r m a lo p e r a t i o no ft h e s ev e h i c l e s a m o n gt h e m ，t h em a i n t e n a n c eo ft h e s em e a s u r e si sam a j o rc o m p o n e n t i na d d i t i o n ，t oe n s u r et h ee c o n o m i cu s eo fv e h i c l e sa n de f f e c t i v e n e s s ，e n s u r eq u a l i t ya n de f f i c i e n tm a i n t e n a n c ew o r k ，m a i n t e n a n c eo fq u a l i t yo fe v a i u a t i o ni sav e r yp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e v e h i c l em a i n t e n a n c eq u a l i t y ( o re f f e c t ) i sa c h i e v e dt hr o u g ht h em a i n t e n a n c ea n dr e p a i rt ot h ee x t e n tr e q u i r e dt om e e tt h ev e h i c i e s m a i n t e n a n c eq u a li t ye v a l u a t i o no nt h eo n eh a n dt oo b j e c t i v e l ym e a s u r et h ec o m p l e t i o no fm a i n t e n a n c et a s k s ，o nt h eo t h e rh a n dc a ni m p r o v et h es e r v i c eq u a l i t yt op r o v i d ear e a s o n a b l eb a s i s ，a n dc o n s t a n t l yp r o m o t et h em a i n t e n a n c eo fq u a l i t y t h e r e f o r e ，t h em a i n t e n a n c eo fq u a l i t ya s s e s s m e n ti st oi m p r o v et h ee f f e c t i v e n e s so ft h em e t h o d so fv e h i c l em a i n t e n a n c e t h i sp a p e ru s e dc h a n g ep o i n ta n a l y s i sa n dt h er e l i a b i i i t y - b a s e do fv e h i c l et oe v a l u a t et h ee f f e c to ft y p e - i ia n dt y p e i i ip r e v e n t i v em a i n t e n a n c e( p m ) a m o n gt h e m ，t h ec h a n g ep o i n ta n a l y s i sa b o u tt h ef a i l u r eo fv e h i c l em a i n t e n a n c ei st oc h a n g et h ei n c i d e n c eo ft h es i z ee f f e c ta st h eb a s i sf o re v a l u a t i o no fv e h i c l em a i n t e n a n c e ；t h em e t h o di sb a s e do nv e h i c l er e l i a b i i i t yi st oi d e n t i f yt h ev e h i c l e sr e l i a b i i i t ya n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h en n m b e ro fm i n o rr e p a ir s ，t oe s t a b l i s hr e l i a b l em o d e i ，a n dt h e nr u nu n d e rt h em a i n t e n a n c eo ft h ev e h i c l ea b o u tt h ec h a n g et oe v a l u a t et h er e l i a b i i i t ya n dm a i n t e n a n c ee f f e c t i v e n e s s t h e nt h e s et w om e t h o d sw e r ea p p i i e dt oab u sc o r n p a n yi nt h ep a r to ft h ev e h i c l ef l e e t ，a n de v a l u a t et h ee f f e c to ff l e e tm a in t e n a n c e k e yw o r d s ：v e h i c l ef l e e t ；m a i n t e n a n c em a n a g e m e n t ；c h a n g ep o i n t ：r e l i a b i l i t y ；e v a l u a t i o nm a i n t e n a n c ee f f e c t 1 i主要符号对照表变点变点f 之前的失效发生率变点f 之后的失效发生率二级保养发生次数三级保养发生次数失效总数平均失效数二级保养前最后一次失效平均时间保养后顺次两次相邻失效平均时间l i lr九五j乃t竹长沙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：丢长1 司风日期：。p 年，月r 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l 、保密口，在年解密后适用本授权书。2 、不保密口。( 请在以上相应方框内打“ )作者签名：孜圉】虱日期：纠。年j 月亭日导师签名：日期：7 。年g 月弓1 日第一章绪论1 1研究背景及课题来源车队的维修管理制度的制定，是为了保证车队的正常运营而采取的技术性措施。其主要的功用就是降低车辆营运中的故障并延缓车辆老化的进度。运输企业只有合理安排并认真执行车辆的维修制度，掌握车辆的一般失效规律，切实安排好维修下作，才能维持或改善车辆的技术状况，延长车辆的使用寿命。好的维修管理制度，可节约燃料、轮胎、零配件等，对于降低运营成木起到积极的作用。另外，还- 口j 使企业生产管理掌握主动权，防止维护t 作盲日被动的局面。反之，如果片面“以修代保”，或拖保、漏保，则很可能会给企、i k 造成较为严重的后果。本文主要研究车辆的维修保养评价问题。一般拥有车队的企业或公司，都会制定相关的维修保养政策，用来确保车辆的正常运营。冈为车辆小修( 随机故障所需进行的修理) 发牛时间或里程不确定，难于对每一次小修都进行维修规划，因此，可每隔一定的时问或咀程对车辆进行一次较为全面的修理，即进行一次保养或大修( 有时还会进行中修) ，用来降低小修发牛的频率和改善车辆的运行状况。车辆的维修政策丰要是针对车辆的保养和大修来制定的。车辆的保养一般可分为一级保养、二级保养、三级保养。保养级别的一i 同，所需要进行的维修活动内容也不。样，+ 般通过保养计划来给定。保养计划的制定和执行可直接影响到车辆的运营成本，需要得到企业的重视。本文丰要研究车辆的二级保养和三级保养的效果评价问题。以某公共汽车公司的车辆为研究对象，选用孤种不同的方法对该公司车辆的保养效果进行评价分析。具体方法为：( 1 ) 利用变点分析的方法分析车辆保养前后欠效发牛率的变化，以这个变化量作为评价车辆保养效果的依据：( 2 ) 运用车辆运行可靠性来评价车辆保养效果，最后分析两种模型的特点。1 2课题意义车辆的维修活动是保证车辆正常运行的决定性因素。而维修制度则是维修活动的一个重要规范，好的维修制度可以保证车辆正常t 作并节约运营成本；差的维修制度则可能会影响车辆的正常工作或引起资源的浪费，严重时甚至可能会影响到整个运营计划的实施。因此，制定恰当的维修保养政策是保证食业正常运营的关键。车辆的维修管理需要花费大量的人力物力。通过调查可知，维修费用在车辆运行成本中占有很大比例，一般可达2 5 以上i l i 。由此可见维修问题对于车辆寿命周期内的运行成本会产生很大的影响，这就使得维修优化问题成为运输行业中广受关注的问题之一。各运输企业的关于维修保养的政策，是对于一个车队的所有车辆来讲的，而这些车辆中不可能损耗情况和性能变化都一样，这就容易出现以下两种情况：( 1 ) 一些该进行保养的车辆而未及时进行保养。有些车辆自身性能较差，使用环境恶劣，使用频率高，车辆损耗的程度就会比较大，本应该进行维修活动了，但冈未到达维修政策规定时间而坚持使用。这极有可能会造成车辆损耗更加严重，缩短了车辆的正常使用寿命，或使车辆不能正常工作而造成停机损失等。( 2 ) 车辆在性能良好的状态下就被送七保养。有些车辆自身性能较好，使用条件也好，并且维修活动做得也很到位，这就使得这些车辆在政策规定的维修保养时问到达时，性能仍良好，不需要进行维护。这样的车辆被强制送上保养会造成维修资源的浪费，从而影响车辆的整个运行成本。从以上问题分析可知，维修制度的制定和执于j ：问题，是企业维修管理t 作的重要组成部分。我们有必要对车辆的维修保养问题进行分析和研究，通过对车辆保养效果的评价，为企业的维修质量的改进提供合理的依据。1 3国内外研究现状1 3 1 国外研究与应用现状关于维修管理优化问题，国外的研究也很活跃，已产生了一些优化方法或可应用的模型，已经应用于很多部门。如，m a r t o r e ll 等1 2 1 提出基于维修技术指标的评价方法，并应用于核电厂的实际维修效果监测中。c a r n e r o 3 i 用层次分析法和贝叶斯方法综合分析米估计故障发生时f r j ，从而降低随机失效所带来的小可预知的费用。该方法已分别在一个石化工厂和一个食品加：_ l ：厂进行过实际操作，并取得了较好的效果。车辆作为设备的一个特例，也同样受到了广泛笑注。车辆维修也是车队综合维修管理的一个重要的问题，并且也是关系车队全局管理的一个方面，在车辆使用到一定阶段时就需要考虑是否该进行一次保养，以确保车辆止常运行并降低车辆的运营成本。b o h i i n 等1 4 l 利用状态监测和动态规划混合的方法来制定维修决策，并通过减少维修附加费用的方法来使车辆的维修费用率达到最低。s m i t h 等15 1 运用神经网络方法对车辆故障发生时间建立数学模型，并由此推导出车辆发生故障大致时问，制定相应的维修计划，以减少停车维修带来的损失费用。随着维修管理的4 i 断发展，考虑影响因素更为全面的一些新模型被不断开发出来，g o p a l a s w a m y 等1 6 考2虑了车辆的可靠性、安全性以及备件需求等几个方面，并采用多准则决策方法来优化维修决策。表1 1 国外车队关于维修决策的主要文献3表1 1 中将关于车辆维修保养的文献进行了大致概括，并给出每篇文献中所用到的研究方法。根据表1 1 可知，国外对维修质量管理的重点，主要是对设备维修过程的质量进行控制，注重质量管理体系和管理标准的建立与完善。比较有代表性的就是美国维修行业的“维修质量管理手册”和西欧一些发达国家采用的装备完好率或由此衍生出的一系列指标参数作为维修质量评价的评价标准。车队的车辆保养质量问题与单辆车的保养质量问题相比较而言，还需要考虑更多的问题，如：( 1 ) 运用合适的模型对车辆的保养效果进行评价，并钊对评价结果给出对现有的保养制度的一些意见：( 2 ) 考虑i 司车龄不i 司个体间的车况差异。这就使基- 丁技术和经济信息的车辆性能评估成为必要：( 3 ) 车辆的故障发生频率和运行可靠性与车辆保养制度的执行密切相关。可以将车辆的故障发生频率和运行可靠性应用丁保养效果的评价，欲开发出更为实用的优化决策模型。这就使得车辆保养保养效果评价问题更为复杂化，模犁更为多样化。1 3 2国内研究与应用现状国内关于车辆保养的研究也有很多，主要关注于车辆保养效果评价方法和保养周期的确定方法。相关文献见表1 2 。表1 2 国内车队关于维修决策的主要文献45另外，关于车辆保养的文献中，还有很多研究集中于维修活动的技术和维修效果等方面，如李文明135 】介绍了一些车辆在进厂时所须了解的一些保养知识。邵恩坡和朱会n 1 3 6 1 认为车辆发动机的气缸磨损的程度在其它条件( 如材料、路况) 相同的情况下，会冈使用、保养情况的不同而有很大的芹异，并介绍了在使用和保养过程中减小这种磨损的一些可行的方法。这些研究产生了很多解决维修问题的数学模型，对车辆维修的优化起到一定作用，但这些模型在实际应用中存在一定的困难，主要是因为这些数学模犁的建立通常需要大罱的现场数据分析，计算过程也较为烦琐，企业偏爱操作简单而又实用的工具。凶此，车辆的维修这一领域还有待于进一步的研究。1 4本文主要研究内容本文主要研究的是一般车队的保养质量( 效果) 评价问题。很多车队都选择预防维修的政策，保养的内容和保养周期的确定是预防维修j i ：作的主要问题。保养周期的确定，有很多影响因素，如，车型、车况、运行条件、驾驶员操作以及维修质量有工艺等。这里车辆保养的效果，对于保证车辆的正常运行和延长车辆的使用寿命起到决定性的作用。合理的保养，就是要在保证车辆j f 常运行的前提下，最人限度的缩短车辆停机保养时间和保养次数，节约人力物力，降低车辆运行成本，提高车辆的完好率。关于保养周期的确定方法，已有很多研究，且在那些研究中6一般以定期维修为主，即以时问( 或里程) 为量度，要求每个维修周期的长度相同。但保养的效果对保养周期的确定影响很大，而且车辆随使用时间的延长，性能逐渐降低，以同定时间作为预防维修长度，存在一定的局限性。针对这一问题，我们欲对车辆的二级保养和三级保养效果进行评价。对保养效果的评价主要也是为了证明保养在车辆的维修作业中起不起作用或起作用的大小，并为保养质量的改进和保养周期的确定等问题提供理论依据。1 5论文结构本文由五章组成，文章结构安排如下：第一章首先介绍课题的研究背景及意义，并对国内外的一些研究现状进行了分析，然后概述了论文的研究内容，最后给出了本文的结构安排。第二章说明车辆进行保养的目的和作用，并给m 各级保养的活动内容，分析车辆保养中存在的一些主要问题，为进一步研究保养决策的优化打下基础。第三章基于国内外现状及对现有的维修质晕评价模型，建立基于车辆的失效发生率和运行可靠性的方法来评价车辆的保养效果。第四章以公共汽车公司同一类型的部分车辆作为案例研究的对象，分别用变点分析的方法和基于车辆运行可靠性的方法，埘这些牟辆的j ：级保养和三级保养进行评价，分析该公司的维修保养政策是否合理，是否有需要改进的地方。第五章全文总结及展望。2 1引言第二章车辆维修保养问题浅析保养是车辆预防维修的主要内容之一。做好保养工作也是提高车辆运行可靠性的重要手段。有些企、i p 盲目延长车辆维修间隔里程，看似节省了保养的费用，但容易使车辆得不到及时维护，致使车辆技术状况下降，加快了老化的程度，使所需投入的成本更大。2 2车辆保养的作用所谓汽车保养是指恢复或改善汽车的技术性能，保证汽车具有良好的使用性和可靠性。汽车在使用过程中，由于受到各种凶素的影响，行驶到一定时问或里程后，汽车的技术状况将发生改变，各零部件必然会产生小同程度的磨损、松动、变形或其它损伤，尺寸、形状和表面质量也会发生变化，破坏零部件的配合特性和工作条件。如果不及时进行修复，零部件的磨损就会急剧加大，汽车的动力性、经济性和可靠性变差，甚全可能会导致严重的交通事故1 3 。因此，根据汽车情况和使用条件，按规定对汽车进行保养，可以保持或改善车辆的性能，发现和清除事故隐患，防i l ：早期磨损，延长汽车的使用寿命。我们平时所说的汽车保养，主要是从保持汽午良好的技术状态，延长汽牟的使用寿命方而进行的工作。其实它还可以包括汽车美容护理等方面的知识i j 引。汽车保养是一项技术性比较高的复杂工作，单靠司机本人难以完成，需要到汽维修企业去进行。而现在住我国还有一部分汽车维修企业死抱着传统的保养观念不放，保养设备和工具陈旧落后，保养方法手段还是老一套，跟奉巧i 适应现代发展的需要。此外，还有个别维修余业的服务质量堪忧，为谋取暴利“黑箱作业”，保养中以旧允新、以劣允好，保养费、换件费漫天要价。所以提醒司机们保养汽车时一定要选择技术力量雄厚、服务质量可靠、信誉好的维修企业，而不要嫌麻烦、图省钱而不保养汽车，以免因小失大。2 3车辆保养等级一般来说，车辆要以一定行驶里程数为一个基数，到了那个时候就要进厂保养。车辆的保养主要可分为三个等级，且高一级的保养内容包含低级的保养内容。下面介绍一下各级保养的主要内容：8( 1 ) 一级保养一级保养对行驶一定里程的车辆进行的以紧固和润滑为中心的保养作业。包括检查、紧网汽车外露部位的螺栓、螺母；按规定的润滑部位加注润滑剂；检查各总成内润滑油平面，更换、添加润滑油：清洗各滤清器等。h 的在于维护汽车完好的技术状况，保证车辆正常运行。( 2 ) 二级保养二级保养是对行驶一定里程的机动车辆进行的以检查、调整为中心的保养作业。保养范同，除一级保养的作业项h 外，检查调整发动机和电气设备的j 1 ：作情况，拆洗机油盘和机油滤清器，检查调整转向、制动机构，拆沈前后轮毂轴承。更换、添加润滑油，拆检轮胎，并进行换位等。其日的在于维护车辆各零部件、机构和总成具有良好的t 作性能，确保其在西次二级保养之间的止常运行。( 3 ) i 级保养二级保养是发动机在运行过程中，在保证清洁、润滑的条件下，相对薄弱的环节为活塞、缸套、活塞环及气门部分。因此，在发动机大修前，为了避免底盘的大拆大卸，则很有必要安排一次以更换活塞环为主或四配套( 活寨、缸套、活寨销、活寨环) 以及榆修气门及研磨t 艺( 4 i动曲轴) 。我们原来把这一道j f ：艺叫发动机小修，因名称不准，故称之为发动机高保。保养范围：除执行一、二级保养的全部作业项目外，要拆榆发动机，清除积炭、结胶及冷却系统污垢；视需要对底盘总成进行解体清洗、检查、调整、消除隐患；对车架、车身进行检查或除锈、补漆其目的在于巩固各总成、组合什的正常使用性能，确保正常运行。汽车保养的主要t 作彳i 外乎清洁、检查、紧定、调整和润滑等内容。但随着科学技术和汽车工业的发展，以计算机为丰的各种先进技术在汽车上j 泛应用，使未米汽车逐渐走向智能化，因而汽车保养的内容又被赋予了新的内涵。另外，除各级保养外，大修也是车辆需考虑的丰要维修活动之一。大修般就可以修整车和发动机总成。主要作业内容有：用修理或更换汽车任何零部件( 包括基础件) 的方法，恢复汽车的完好技术状况和完全( 或接近完全) 恢复汽车寿命的恢复性修理。整车检验项目：检查汽车全部外表完好状态以及油漆情况，榆查车架有无裂缝、铆钉有无松动现象，检查制动系统的工作效能及管路密封情况，检查转向系统的t 作情况以及信号、照明设备的工作情况，按照“全车润滑图”中的规定检查润滑情况，如发现故障，应由有关工种及各工位调整修理。2 4车辆保养存在的主要问题车辆保养中存在的主要问题就是保养质量评价和最佳的保养时间的9确定。2 4 1保养的效果评价维修质鼍的评价是提高设备维修效益的一个重要环节，其目在于改善设备的劣化趋势，改善设备的可靠性，从而节约设备成本支出。比较常见的评价方法有以下几种：1 缺陷系数法3 9 j缺陷系数法是俄罗斯交通部门对载货汽车修理质量的一种评定方法，它规定汽车维修质量只有一个水平指标。就是产品缺陷系数：口b万= 去( + 所，b ，)( 2 1 )式巾 一抽检车的样本数口一修竣车检验时要求排除缺陷种类的数日朋，一被检车上第f 种缺陷的数量r 一排除第f 种缺陷的平均单位费用b 一包修期内造成损失的缺陷种类的数目m ，一包修期内第，种缺陷的数芾一排除的，种缺陷的平均单位费用。不难看出，万值越小，车的维修质量就越好。2 加权平均法 4 0 】加权评分法是一种应用较多的评估方法。该方法可同时采用几个指标来评估维修质量，它根据每个指标对维修质量的影响程度不同，分别赋予4 i 同的权重系数a ，。则实际评分q 为：q = q q 其中q = l( 2 2 )i = li = 1式中q 表力第f 项指标的最高分。有时也可以用质量评定系数来评定：0 ln艺口，q，7 = 羔= i l 一( 2 3 )口，q 。i = 1式中，姨表示修理质量的最高分，q ，。表示第f 项指标的最高分。可以看出9 值越大，r j 值越接近1 ，修理质量越好。这种方法操作简单，但在统计过程巾只考虑了几个主要的影响因素，而一些次要的因素也可能会对评价结果产生一定的影响，这些信息的丢失，可能会使最终的评价结果产生较大的误差。3 灰分析法【4 1 】l o实施过程分为三步：第一步：寻找能够反映设备维修质量的统计预处理数据作为质量指标比较数列，并根据相对优化原理建立一种“理想”参考数列。实施过程中，我们可选取设备良好率、可用率、误t 率、平均故障率、定检良好率、工时利用率等作为比较数列。第二步：在对各比较数列和参考数列进行规一化处理的基础上，分别计算各比较数列与参考数列在各点处的灰关联系数。记规一化处理后的比较数列( 设有m 个) 为：z = ( 置。，z 2 ，置。) ，f = ( 1 , 2 ，彤)( 2 4 )规一化处理后的参考数列为：x o = ( x x 0 2 ，x o 。)( 2 5 )则参考数列x 。与第f 个比较数列x 。在k 点处的灰火联系数为：f 。：a r a i nq p a m a x( 2 6 )白一瓦石“其中，一= m a x m a x l x o t - x 膻i ，趾= i x 似- x ， i ( 江1 , 2 ，m ；k = i , 2 ，玎) ，。；。= m i n m i n l x 触一以l ，p 为分辨系数，一般在取值范围在0 到1 之间。第三步：通过计算加权灰关联度来评价设备维修质量。数列x ，对x 。的加权灰关联度为：r ( x 。x ，) = 彘，= ( 1 2 ，m )( 2 7 )其i l l ：五 0 ，以= l若权重相同，则以= 一1 ( k = 1 , 2 ，”) ，此时灰关联度为：皑f ) _ 寺荟厶矗把加权灰关联度按照从大到小的顺序进行排序，就得到一个关联序。这个顺序就是我们对比较数列与参考数列关联程度从好到差的一个评价。关联度越大，相应的维修质量就越好。4 可靠性指标评价方法 4 2 1一般要确定车辆维修质量的可靠性参数时，首先要明确车辆的使用要求和维修目的。根据车辆实际操作的可行性，维修质量的评价指标可选下面几个评价参数。平均首次故障时间它是针对由维修服务机构( 或个体) 长期承担维修任务，即在一定时期内进行多次预防维修而选择的评价参数，它主要体现了故障发生的早晚对车辆可用性的影响。平均故障间隔时间平均故障间隔时间可表示为：脚= 击f ，( 2 9 )厶。，5 i式中：t 。一第i 台被维修设备的总工作时间，罗，一所有被维修的设备在规定时间使用出现的除轻微故障以外的故障个数总和。平均故障间隔时间是衡量修后车辆的故障间的持续工作程度和延续工作能力。修后可用度修后可用度可表示为：彳：l( 2 10 )丁t + 正m式中：r 一给定的工作时间，t m 一在给定的修复性维修所用的总的不能t 作时间，可用。件为产品在任一随机时刻需要开始执行任务，处于可工作或使用状态的程度。可用性的概率度量亦称可用度。对于设备而言。可用度研究的定义要超过单方面的可靠性或维修性研究。修后可用度a 体现了修后设备使用过程中的可用情况，是评价设备维修质量的主要参数。可靠性评定值可靠性评定值可表示为：q = 口( 7 + 舯) + 8 0 e - ( d + e a( 2 。l1 )式中：m f 一平均首次故障时问，研一平均故障间隔时间，b 、c 、e 一计算系数，分别是0 0 0 5 、0 15 、0 6 5 ，d 一当量故障率，这晕有：d ：半壹( 2 1 2 )i = 1七，一第i 类故障危害程度系数，只一发生第i 类故障个数，f 一车辆定时截尾寿命试验规定时问。1 2可靠性评定值q 的计算公式是通过加权分析计算得到的，规定q 6 0 为合格。上述单项指标瓦，w 、乙，孙、彳主要从修后车辆的单一性能角度出发，评价和衡量修后质量，而综合评定指标9 侧重于研究修后车辆整体维修质量，由于把经济性、耐久性、使用寿命综合在一起加以考虑，从而全面地反映了修后车辆的维修质量。h 前对汽车维修质量的评价，是依据部、省制定的有关标准、文件，采用众多指标逐条、逐项进行的。实践证明，以上几种方法对车辆维修质量进行评价，各有优点，可供不同需求的企业对维修质量的评价。但这些方法都很难从整体上进 j | 比较，也不便于不同型车、不同企业之问的比较；且工作量人、条目繁多，增加了评估工作的复杂性。针对以上分析，本文欲选用变点分析方法和基于车辆运行可靠性的方法对车辆的保养效果进行评价，这两种方法的特点如下：( 1 ) 变点分析方法评价车辆保养效果，是将车辆的保养看作为一个变点，通过比较保养前后失效发生率的变化情况，来评价保养效果。这种方法只需记录保养前后较短时间内车辆失效的发生时间，建立失效发生率的数学模型，通过该模型了解车辆保养前后失效发生频率的变化。不需要大量的失效数据，也没有很多繁琐的数值计算过程，操作简单，结果也较为直观。( 2 ) 基于车辆的运行可靠性，就是用车辆保养后所发生的小修时问来建立可靠性模型，并假设一个虚拟年龄( 车辆4 i 进行保养情况下的失效时间) ，用可靠性模犁来估计这个虚拟年龄，与车辆实际失效年龄作比较，米评价车辆保养的效果。这种方法虽然也需要较长时f h j 的观察数据，分析过程也相对复杂，但冈失效数据较多，分析更加充分，使得结果也更为准确。2 4 2保养时间的确定关于保养时间优化的文章多以定期维修为主，而这类文献中又以外文文献居多，而有针财性的关于车辆保养时间优化的文献，则在一些中文文献中介绍得较为详细。已有车辆保养周期计算方法，按优化目标的不同，可分为4 大类 4 3j ：1 费用目标法在已有的研究中，有一半以上研究是以费用作为优化标准的。即使车辆单位行驶里程( 或时间) 所耗费用最低，是这类方法的优化目标。计算二级保养的数学模型见式( 2 13 ) 。c ( t 。) = ( c 。+ c r h ( t ) ) t( 2 13 )日( 丁) 在文献中称为更新函数。更新函数表征的是设备更新后一段时间内的平均故障次数。但在设备维护过程中，只有极个别的修理能达到更新过程，一般情况下的设备维修都是通过紧固、润滑和更换一些零件等作业来改善系统的性能，属于不完美维修的范畴，即每次维修4 i 能达到更新状态。因此，h ( r ) 只能说是一段时间内的平均故障次数，而不能称之为更新函数。它与失效发生率2 ( t ) 关系见式( 2 14 ) 。h ( t ) = 【2 ( t ) d ，( 2 14 )以威布尔函数为例，最后给出的最优二级保养周期里程t 。为r!铲“戎南尸j5 2 安全性目标法车辆的行驶安全性是一个非常复杂的问题，其中，车辆，尤其是与行驶安全性密切相关的制动系、转向系、灯光信号系等的技术状况是否完好显得格外重要。给定的安全性水平不同，车辆的保养岗期也应有所不同，因此，以车辆制动系、转向系、灯光信号系等的故障服从威布尔分布时，与行驶安全性水平s 有关的保养周期，。的计算模型为：( 2 16 )式中m 和，7 分别为威布尔分布的形状参数和尺度参数。3 有效性目标法当优化目标为有效性时，问题的主要矛盾在于保养次数增加，则相应的停驶时间也增加，但增加了保养次数，又可能使冈故障而造成的停驶时间减少。因此，相应的保养周期计算方法应在两者之间取得最佳的平衡，既考虑到不致冈增加保养而使车辆停驶时间上升过多，又考虑到增加维护确可使故障发生次数及相应的维修停驶时间减少的积极作用，在两者之间寻找一个决策者可以接受的平衡点。比较有代表性的数学模型为：f 刎；卜巧赢j7 式中乙和乃分别为进行一次定期保养和故障小修所需的平均时间，h ( t ，)为失效发生频率的数学期望值。4 技术状况目标法车辆某一技术状况参数y 与行驶里程，之间的关系，一般可表示为：y = 口o + 口，( 2 18 )1 4式中口0 为技术状况参数的始值；而仉，卢l ，2 ，以则为回归方程( 2 18 )中各幂次项的系数。在已获得统计或试验数据，用回归分析法可求出具体的回归方程，且通过显著性检验后，利用方程( 2 18 ) 和给定的参数极限值y l i m 便可求，得保养周期的值p 。在4 种优化日标中，究竟选择哪种目标更好一些，这是一个不易回答的问题。在实际研究过程中，通常可根据课题要求或操作人员的主观愿望米加以确定，而相应于不同的优化目标，求得的车辆保养周期值往往1 i 尽相同，有时甚至会存在较大的差异，这一现象的存在正是由于日前已有的计算方法，均孤立地从不同的单一优化目标或意义出发进行研究所造成的。有鉴于此，在出现各种单日标最优保养周期值小尽相同这一带有普遍性的问题时，不妨通过两种途径加以解决。一是南决策者根据实际情况或主观愿望加以选择，譬如对一般运输车辆，可根据经济性目标加以决断；而对有值勤要求的车辆，如部队车辆等，可选择有效度日标，二是可以用多目标规划的数学方法，进步确定一个综合权衡各方埘因素的多目标优化意义下的最优维护周期值。具体实施过程还有待于进一步的研究，我们这里刁i 做详细分析。2 5本章小结本章分析了车辆保养制度建市的作用，并介绍了车辆保养的一般分类及相应的作业内容，以及一些常用的方法，同时分析了一些文献中所建立的关于保养效果及时间优化模型的特点。3 1引言第三章车辆保养效果评价方法关于维修质量评估的方法有很多种，在上一章中我们也简单介绍了几种比较常用的方法，这些方法操作起来较为复杂，这是企业所不能接受的主要原因。因此，我们预开发较为简单的方法，即变点分析方法和基于运行可靠性的方法来评估维修质量，这两种方法操作较为简单，结果也更为直观。3 2 变点分析方法3 2 1 变点的定义变点就是“模型中某个或某些量起突然变化的点”【44 1 。在交点问题中，有多个观察样本( 值) ，这些样本一般出现在不同的时间，按时间的先后顺序排列，在某个未知的时间点，这些样本的分布或数字特征发生了突然性的变化，则这个时间点就称之为变点。关于变点的研究一般存在两个问题：一是两样本问题。这一问题的一般提法是：有两组样本分别独自具有分布f 和g 的总体，要据以检验“两总体分布相同”即“f = g ”这个假设，女设总体分布为标准正态分布，则可写为：设对某个已矢的m ，有当l ， m 时，x ，n ( a l ，盯2 ) ；当l i o ，口2 ( 乃+ 一2 ) = 1 4 7 3 8 ( 3 6 )，j = i可发现磁力随的增大而增大。冈此，e s s 可由较大的_ ，值来求得。对于平均趋势，我们选( 3 4 ) 中的模犁进行平均得l一”4 d = 击辔，( 3 7 )k = l这罩珥力为车辆第，次失效的全部失效数。这样，最小平方误差为5m x i 一】e s s = 群 胁( ) 一坪( 3 8 )一一o 7 。、1 9式3 8 通过e x c l e 中的规划求解取得最小值时，即可估计出相关参数的值。3 4本章小结本章介绍了变点分析方法和车辆运行可靠性的一些内容，并介绍了两种方法分别在车辆保养效果评价上的应用，给出基本操作步骤和计算过程。2 04 1引言第四章案例研究通过对车辆保养过种中存在的问题分析结果，以及保养质量评价模型的研究，我们对一公共汽车车队进行调研，了解并评价其维修管理现状，对其保养的效果进行评价分析。4 2公共汽车公司车队4 2 1简介某公共汽车公司，现有营运车辆上千台，营运线路4 8 条，线路长度为6 7 3 9 5 公里。公司机关设阴部一室( 业务部、机务部、人力资源部、财务部、办公室) ，公司+ 卜辖一、二、三、四营运分公司和维修分公司。维修分公司设有四个维修车问：一车间负责一分公司、三分公司和四分公司车辆的维修与保养；二车间负责二分公司的车辆维修与保养：三车间负责二分公司、三分公司的车辆维修与保养：中心车间负责各营运分公司车辆的三级保养和中修。前三个车问都为低保维修点，即车辆的一级保养和二级保养。中心车间为高保维修点。公司有两大系统，营运系统和维修系统。公司引入了。1 套比较完善的管理系统，主要模块如图4 1 所示。涉及运营管理、维修管理、人员管理、财务管理等方面。具有一定权限的人进入相关的管理子系统进行量化明确地管理。同时这套管理系统在企q k 内部是联网的，有利于信息共享和决策分析。图4 1 公共汽车公司管理软件的主要组成公司机关的机务部算是核心部门，负责整个公司的运营与规划。一定意义上可以看作是公共汽车公司整个系统的决策支持部分。其具体的管理范围如图4 2 所示。公司机关的机务部做月计划，向中心维修车间下达维修任务。中心车间根据任务进行实施，并把相关的人员、材料、车2 1辆维修情况等信息存入系统，便于统计、核算等。每辆车都建立起终身跟踪档案，包括每次修理和保养的l 1 期、维修内容、出现异常的状况、排除的情况等，可以说管理系统记录了车辆详细的历史资料。图4 2 公司机务部对车辆维修的管理4 2 2维修管理情况公共汽车公司对所属车辆实行定期预防维修，包括一保、二保、三保( 或称发动机高保) 和大修除此之外，由于现场故障，还会有一些不固定的小修。有一种趋势是将大修的作业内容尽量分散到平时的修理和保养中，以避免或减少大修。表4 1 给出某公共汽车公司关于车辆保养的规定。根据掌握的现场数据，该规定并未严格执行。一次预防维修之后应该导致减少车辆的现场失效；保养级别越高，这种现象应该越明显。实际情况是否如此昵? 这需要开发定量评价方法加以评定。困内外已开展这样的研究，旨在改进车辆的维护。例如，王金武和许洪吉【5 6 】通过对汽午在彳i 同行驶里程区间的失效发生频率和维修费用的综合加权得到期望维修费用，以此评价维修质量；赵韩，张彦垆7 j 运用狄色聚类法评价汽车维修质量；l i m 等【58 j 提出一个维修质量评价标准。表4 1 公共汽车各级预防维修的规定类别养二凳保淼麓翟保)保)主要维修清洁，润滑检查和发动机总成发动机与整车活动紧同调整换三的全曲修理解体，清洗、的全血修理滤和机油枪查、调整里程间隔3 5 0 02 8 0 0 0l1 2 0 0 02 2 4 0 0 0( 公里)三年后第一时间问隔半个月四个月次，之后约三年以上每年一次费用范围1 0 0 0 9 0 0 0 一1 0 0 2 0 0 l 0 0 0 0( 元)2 0 0 01 0 0 0 04 2 3现有维修管理的特点( 1 ) 现有的“车队管理系统”，实现了信息资源在各部门之间的共享：协调了各部门之间的工作；但“车队管理系统”中的数据仅仅用于制作各种报表( 如车辆使用情况综合月报表等) ，没有充分的利用现有数据进行分析，制定决策；( 2 ) 对车辆的维修效果考虑不足，每车每次失效的部位多不相同，对车辆运行可靠性的影响也不一样，因此，修理后车辆能维持正常运行的时间也应有所差别；( 3 ) 对车辆的保养虽给出了具体的决策，但实际执行出很多时候都不是按规定执行的，一般都人为延长了车辆的保养周期，这就导致车辆出现损耗不能得到及时修复，而加速了车辆的磨损，致使车辆性能下降很快，有时甚至需提前报废：( 4 ) 可将车辆的维修情况( 如何j 实施的何种维修、换的何种零部件等) 记录融入“车队管理系统”中，从而能更合理的安排维修及库存工作；( 5 ) 对维修备件的库存问题重视不足。应建立维修和器材数据库，促进各种信息的流通和使用。同时应用a b c 分类控制法进行备件管理。下面主要针对问题1 和2 ，基于“车队管理系统”的车辆现有的相关维修数据，进行分析、建模，将系统功能记录数据、制作报表，上升到管理决策，优化现有的维修政策。4 3 变点分析方法评价车辆保养效果4 3 1失效数据收集我们选取公共汽车公司中2 6 辆同型号的车辆作为研究对象。这些车辆于2 0 0 4 年投入使用，运行于同一线路。在使用过程中，有8 辆车在不同时间内曾被调动运行于其它线路，其中，调用时间最长的为l5 4 天，最短为2 0 灭。因这些车辆调用时间相对于总观察时间较短( 数据收集的截止时问为2 0 0 9 年l2 月31 日) ，运行线路状况相差也不大，我们认为调动不会对车辆失效发生率产生影响。公司从2 0 0 6 年9 月开始运用信息管理系统记录数据冈此，我们有车辆从2 0 0 6 年9 月1u 全2 0 0 9 年l2 月3lu 这一时段的失效，维修和保养记录。参见图4 3 ，为某车进行保养的时问点。有两种不同情况触发该次保养一种情况是由一次小修触发的( 或称故障触发的) ：另一种情况是没有这种小修( 或称非故障触发的) 。因此，之前的数据可能是完整数据( 正好在某次小修时进行保养) ，也可能是截尾数据( 在f o 时，车辆没有故障) 。截尾数据的多少对数据分析的结果影响较大，为减少这种影响，我们可分为两种情况来分析：( 1 ) 如果各车辆同类保养以非故障触发的情况居多，则为了使计算结果更为准确，我们需以时问为基准，向前选取x o ( 一个失效问隔) 雨lx i ( 一个失效间隔或一个截尾时间) ，从而降低截尾数据所占的比重，减小什计误差；( 2 ) 如果各车辆同类保养以故障触发的情况居多，则只需记录x 米进行数据分析。车辆保养后的失效时间间隔记为x 2 。记录数据时，截尾数据用“+ ”加以区分，如x l 。表示车辆白上次失效后已运行x ，个时间单位而尚未失效。这样，对于某一同类保养。我们有保养前和保养后两列失效数据，统一记为：，f = l ，2 ，n - r ，f ，= l ，2 ，( 4 1 )这里，f ，是失效的数据，f ，是未失效数据。图4 3 保养前后的失效数据选取方案4 3 2估计失效发生率极大似然法 5 9 1 是一种广泛使用的参数估计方法，既可用于完整数据也可用于截尾数据。对于指数分布的情况和( 4 2 ) 所示数据，似然函数为( 五) = 兀2 e x p ( 一以) 丌2 e x p ( - 2 乃) ( 4 2 )i = lj = l式中，为截尾数据的个数，刀一，为失效数据的个数。从( 4 2 ) ，我们有极大似然估计互= ， + 乃】( 4 3 )4 3 3三级保养效果评价三级保养进行的维修活动较全面和深入，我们期望它的效果较为明显。在这- - 一节，我们分析三级保养的效果。图4 4 给出2 6 辆车各次三级保养情况，横坐标t 为保养发生时间( 年一月一日) ，纵坐标m ( m = 1 , 2 2 6 ) 为进行保养的车辆序号。细实线连接的是同一辆车发牛保养的时间点，单独的点则代表车辆只进行过一次三级保养。由图可见，车辆三级保养次数为1 次或2 次：且保养时问较分散。我们将这些三级保养分为两组。每辆车的第一次三级保养归入一组( 虚线左端，车辆数为2 6 ) ，第二次三级保养归为另外一组( 虚线右端，车辆数为l6 ) 。对于每一组兰级保养，我们町根据实际进行保养的车辆的兰保时间求得该组三保的平均发生时间，记为丁阿。两次三保的平均发生时间分别为2 0 0 8 年5 月2 7 日和2 0 0 9 年7 月3 日( 根据已完成第二次三保的l6辆车) 。我们发现三级保养多为失效触发的。因此，我们只需要x 1 和x 2 的值。对于第二组三级保养，为更准确估计矗，我们可以包括那些未进行第二次三级保养的车辆在歹打处的数据，以增加数据样本然而，它们不能用于对丑的估计。表4 2 列出x 1 和而的值，单位为天。表4 3 列出矗和矗的极入自然估计。由袭可见，第。次三保后的失效发生率略微减少，但第二次二三保后的失效发生率则有显著的减少。这一方面说明三级保养的效果不稳定；另一方面说明当车况变差时( 车况随年龄增人而变差) ，保养效果更明显。因此，保养时机有优化的必要。2 2 6 8 ，r2 41 8 ，；_ _一! = = = = = 二= = 二二= = = 二二= = = = = = 兰，i：。6f 上厂卜_ 一- o ! 二二二工二= 一： 与三三三三三二=；l 一一：一一_ 二_ -