詹湘琳，舒龍誠(chéng)，劉 濤，樊智勇

(1.中國(guó)民航大學(xué) 電子信息與自動(dòng)化學(xué)院，天津 300300；2.中國(guó)民航大學(xué) 工程技術(shù)訓(xùn)練中心，天津 300300)

0 引言

維修性是指在給定條件下，使用所述的程序和資源實(shí)施維修時(shí)，產(chǎn)品在給定的使用條件下保持或恢復(fù)能完成要求的功能狀態(tài)的能力[1]。產(chǎn)品在維修性設(shè)計(jì)過(guò)程中的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)能快速維修和經(jīng)濟(jì)維修，特別是要在安全維修的條件下能夠縮短維修時(shí)間[2]。民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的重要組成部分，維修的成本也十分昂貴，在整個(gè)飛機(jī)維修工作中具有很高的比重[3]。對(duì)于維修頻次比較高的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言，如何科學(xué)有效的進(jìn)行維修性評(píng)估，選擇出最佳的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性設(shè)計(jì)方案存在較大困難。

在對(duì)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修性評(píng)估時(shí)，建立維修性指標(biāo)體系是重要一環(huán)。目前關(guān)于民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性指標(biāo)的綜合評(píng)估主要是以定性指標(biāo)為主，缺少對(duì)定量指標(biāo)評(píng)估的數(shù)學(xué)模型，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。文獻(xiàn)[4]通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的不同進(jìn)行維修性分析。運(yùn)用虛擬維修技術(shù)建立虛擬樣機(jī)模型，在虛擬維護(hù)環(huán)境下模擬真實(shí)的維修過(guò)程，并以虛擬人體模型對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行維修活動(dòng)的仿真，最終得出采用O型導(dǎo)管的反推器比采用D型導(dǎo)管的反推器具有較好的維修性。文獻(xiàn)[5]引入動(dòng)作捕捉系統(tǒng)對(duì)民機(jī)的維修性進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)搭建虛擬維修的場(chǎng)景，添加需要維修的3-D數(shù)字樣機(jī)模型，真實(shí)的人運(yùn)用動(dòng)作捕捉系統(tǒng)控制虛擬仿真環(huán)境下的虛擬人體模型進(jìn)行維修拆卸活動(dòng)，并根據(jù)評(píng)估的準(zhǔn)則為民機(jī)的維修性設(shè)計(jì)提出合理的意見(jiàn)。文獻(xiàn)[6]通過(guò)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行討論，解決了傳統(tǒng)物理樣機(jī)制造周期長(zhǎng)、成本高和后期難以修改的局面，提出的虛擬維修技術(shù)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修難度的評(píng)估能夠在設(shè)計(jì)前期找到維修性設(shè)計(jì)的問(wèn)題。文獻(xiàn)[7]采用了層次分析法(AHP)與模糊評(píng)判理論相結(jié)合的方法對(duì)艦艇的維修性進(jìn)行定量的評(píng)估，此評(píng)估方法運(yùn)用層次分析法確定指標(biāo)的權(quán)重，并將影響維修性的因素進(jìn)行逐層分解，能夠得出不同方案之間維修性水平的差別。文獻(xiàn)[8]采用了逼近理想排序法(TOPSIS，technique for order preference by similarity to an Ideal solution)對(duì)裝備維修性定性指標(biāo)進(jìn)行綜合量化評(píng)價(jià)研究，并利用熵權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重。此評(píng)估方法確定指標(biāo)的權(quán)重主要依靠了客觀(guān)的數(shù)據(jù)，而且評(píng)估的結(jié)果與基于虛擬樣機(jī)的評(píng)估結(jié)果相同。文獻(xiàn)[9]運(yùn)用TOPSIS方法對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)計(jì)算方案與理想解之間的歐式距離，得到用于方案排序的貼近度。但當(dāng)方案關(guān)于理想解的歐式距離的連線(xiàn)對(duì)稱(chēng)時(shí)，就無(wú)法比較方案的優(yōu)劣。而且TOPSIS法不能有效的剔除冗余指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果造成的影響[10]。但灰色關(guān)聯(lián)度分析算法能消除冗余指標(biāo)的影響。

基于上述研究，對(duì)于民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)這一評(píng)估對(duì)象，在所建立的維修性指標(biāo)體系中，維修性指標(biāo)體系中不僅應(yīng)有維修性定性指標(biāo)，也應(yīng)有維修性定量指標(biāo)。單一的運(yùn)用層次分析法或熵權(quán)法來(lái)確定權(quán)重往往會(huì)難以符合實(shí)際情況，從而導(dǎo)致TOPSIS法的評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確度不夠精確。因此，本文運(yùn)用改進(jìn)TOPSIS的方法對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性進(jìn)行綜合評(píng)估。首先利用組合賦權(quán)法改進(jìn)傳統(tǒng)TOPSIS法中各維修性指標(biāo)的權(quán)重，其次，引入灰色關(guān)聯(lián)度理論改進(jìn)TOPSIS法，將灰色關(guān)聯(lián)度分析算法計(jì)算的灰色關(guān)聯(lián)度與TOPSIS法計(jì)算的歐式距離集合，得到相對(duì)貼近度。根據(jù)相對(duì)貼近度的大小，對(duì)各備選方案進(jìn)行排序。

1 TOPSIS方法

TOPSIS法是一種多屬性決策分析方法[11]，主要是通過(guò)對(duì)有限個(gè)評(píng)估指標(biāo)與理想目標(biāo)的接近程度來(lái)進(jìn)行排序。若評(píng)估分析的對(duì)象與理想的系統(tǒng)非常接近，則該系統(tǒng)為最優(yōu)系統(tǒng)，從而確定最優(yōu)方案。TOPSIS法的算法流程如下：

假設(shè)共有m個(gè)評(píng)估方案，n個(gè)指標(biāo)數(shù)，xij為第i個(gè)評(píng)估方案中第j個(gè)指標(biāo)的原始值，其中，i=1，2；…；j=1，2，…，n，可以得到初始化評(píng)估矩陣。

(1)

1.1 規(guī)范化評(píng)估矩陣

為了消除各指標(biāo)量綱的不同對(duì)方案決策帶來(lái)的影響，因此需要對(duì)初始化的矩陣進(jìn)行無(wú)量綱化處理，以此便于分析評(píng)估[12]。當(dāng)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理時(shí)，不同類(lèi)型指標(biāo)的規(guī)范化方法不一樣，其具體方法如下：

1)當(dāng)指標(biāo)的類(lèi)型為效益型時(shí)，指標(biāo)的值越大對(duì)評(píng)估的結(jié)果越有利：

其中：

(2)

2)當(dāng)指標(biāo)的類(lèi)型為成本型時(shí)，指標(biāo)的值越小對(duì)評(píng)估的結(jié)果越有利：

其中：

(3)

1.2 單位化評(píng)估矩陣

(4)

1.3 確定正負(fù)理想方案

確定各因素影響的正理想解方案Z+與負(fù)理想解方案Z-：

(5)

(6)

1.4 計(jì)算各方案到正負(fù)理想解之間的距離

根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重ω={ω1，ω2，…，ωn}，通過(guò)將每個(gè)方案和正負(fù)理想方案的距離進(jìn)行計(jì)算得出：

(7)

(8)

1.5 計(jì)算各方案的綜合距離

(9)

根據(jù)計(jì)算得到Si的大小，可以對(duì)各方案進(jìn)行排序，Si的值越大，則各方案越接近理想方案。

通過(guò)上述TOPSIS方法的算法流程可知。在步驟(4)中，TOPSIS方法對(duì)于指標(biāo)權(quán)重的確定往往只采用層次分析法或熵權(quán)法確定權(quán)重。而層次分析法主要是采用專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重的賦值，主觀(guān)性比較強(qiáng)。選取專(zhuān)家的數(shù)量不同，權(quán)重就會(huì)有所差異。熵權(quán)法主要是根據(jù)指標(biāo)本身的屬性及特點(diǎn)來(lái)確定權(quán)重，客觀(guān)性比較強(qiáng)。選取的樣本數(shù)據(jù)過(guò)小時(shí)，指標(biāo)權(quán)重的確定就會(huì)出現(xiàn)偏差。從而導(dǎo)致各備選方案的排序往往會(huì)出現(xiàn)偏差。而且傳統(tǒng)TOPSIS方法對(duì)各方案與理想方案之間關(guān)于指標(biāo)對(duì)方案影響差別程度的區(qū)分不夠詳細(xì)[13]，往往也會(huì)導(dǎo)致評(píng)估的結(jié)果不夠準(zhǔn)確。而灰色關(guān)聯(lián)度能夠分析各方案中指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)程度和相似度，評(píng)估的結(jié)果往往與預(yù)設(shè)的最優(yōu)方案相一致。因此，為了解決傳統(tǒng)TOPSIS方法評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性問(wèn)題，采用組合賦權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)度改進(jìn)TOPSIS方法對(duì)于各維修性設(shè)計(jì)方案的排序往往能夠取得理想的效果。

2 改進(jìn)的TOPSIS方法

對(duì)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修性綜合評(píng)估，確定權(quán)重是關(guān)鍵的問(wèn)題之一。為了使維修性評(píng)估結(jié)果更具準(zhǔn)確性，在對(duì)維修性定性指標(biāo)體系和維修性定量指標(biāo)體系進(jìn)行綜合評(píng)估時(shí)，運(yùn)用組合賦權(quán)法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)往往是比較理想的。該方法是結(jié)合層次分析法[14]計(jì)算的權(quán)重值和熵權(quán)法[15]計(jì)算的權(quán)重值進(jìn)行線(xiàn)性組合的一種方法。在確定權(quán)重方面往往能消除專(zhuān)家?guī)?lái)的主觀(guān)因素和數(shù)據(jù)樣本大小帶來(lái)的客觀(guān)因素的影響。因此，為了保障民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性，采用組合賦權(quán)法來(lái)確定維修性定性指標(biāo)和定量指標(biāo)的權(quán)重。并且為了使各維修性設(shè)計(jì)方案中指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)程度和相似程度更容易分析，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)彌補(bǔ)TOPSIS方法的這一缺陷[16]，其改進(jìn)TOPSIS流程如圖1所示。

圖1 改進(jìn)TOPSIS算法計(jì)算流程

2.1 組合賦權(quán)法

該方法能夠較好的利用專(zhuān)家對(duì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)因子的偏好確定權(quán)重，能夠比較合理的確定指標(biāo)的重要性，也能夠根據(jù)研究系統(tǒng)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)確定權(quán)重，避免人為因素的影響。在確定航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性評(píng)估指標(biāo)權(quán)重值時(shí)，能達(dá)到在權(quán)重確定上的主觀(guān)和客觀(guān)的統(tǒng)一，使量化的結(jié)果更符合實(shí)際[17]。具體步驟為：

1)首先按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將復(fù)雜的問(wèn)題通過(guò)層次結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化，并對(duì)復(fù)雜決策問(wèn)題的本質(zhì)、影響因素以及內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行深入分析，將指標(biāo)體系分為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。并通過(guò)專(zhuān)家的知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)分析各指標(biāo)的重要程度，由此構(gòu)造判斷矩陣A，運(yùn)用AHP計(jì)算出各評(píng)估指標(biāo)的主觀(guān)權(quán)重ω1(α1，α2，…，αn)。

2)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)確定權(quán)重，運(yùn)用系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)構(gòu)建具有m個(gè)事物，n個(gè)評(píng)估指標(biāo)的判斷矩陣：S=(sij)mn，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。

3)對(duì)判斷矩陣進(jìn)行歸一化處理，得矩陣T，T=(tij)mmn，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。T中各指標(biāo)可以使用歸一化的公式為：

(10)

4)依據(jù)熵的基本定義，求各指標(biāo)的信息熵Ej。

(11)

5)計(jì)算差異性系數(shù)fj。

fj=1-Ej

(12)

6)確定評(píng)估指標(biāo)的客觀(guān)權(quán)重β。

(13)

運(yùn)用熵權(quán)法計(jì)算出各評(píng)估指標(biāo)的客觀(guān)權(quán)重為ω2(β1，β2，…，βn)。

7)采用矩陣微分性質(zhì)等價(jià)變換為最優(yōu)化一階導(dǎo)數(shù)條件的線(xiàn)性方程組：

(14)

其中：ω1(α1，α2，…，αn)為層次分析法算出的權(quán)重值，ω2(β1，β2，…，βn)為熵權(quán)法算出的權(quán)重值。λ1和λ2為要求的線(xiàn)性組合系數(shù)。對(duì)λ1和λ2進(jìn)行歸一化處理得到組合賦權(quán)的綜合表達(dá)式為：

(15)

式中，η為主觀(guān)權(quán)重的偏好系數(shù)，且0≤η≤1，通常取為0.6。

對(duì)于維修性指標(biāo)權(quán)重的確定方法可知，組合賦權(quán)法不僅能夠消除主觀(guān)因素的影響，也能避免受到樣本隨機(jī)誤差和樣本容量大小的影響，使不重要的指標(biāo)權(quán)重會(huì)偏大的結(jié)果。為了使維修性評(píng)估的結(jié)果更加準(zhǔn)確，消除TOPSIS中各方案距離理想方案更近的同時(shí)與負(fù)理想解的距離也近的問(wèn)題，引入灰色關(guān)聯(lián)度重新定義新的貼近度的公式往往能夠解決排序結(jié)果不合理的缺陷。

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度

灰色關(guān)聯(lián)度法是根據(jù)方案之間的相似度來(lái)判定它們的關(guān)聯(lián)程度，是在對(duì)每個(gè)方案的各影響因素進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上給出關(guān)聯(lián)度的。能夠使各備選方案與理想方案在曲線(xiàn)形狀上的一致性。其計(jì)算過(guò)程是在TOPSIS方法的基礎(chǔ)上形成一種新的相對(duì)貼近度計(jì)算方式，其計(jì)算過(guò)程如下：

(16)

(17)

式中，ρ為分辨系數(shù)，在(0，1)內(nèi)取值，當(dāng)ρ越小，關(guān)聯(lián)系數(shù)間差異越大，區(qū)分能力越強(qiáng)，通常ρ取0.5。Z+為正理想解方案，Z-為負(fù)理想解方案，zij為單位化的評(píng)估矩陣。

2)計(jì)算各方案與正負(fù)理想解方案的灰色關(guān)聯(lián)度R+和R-。

(18)

(19)

3)分別對(duì)所求的正負(fù)理想解的距離和灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行規(guī)范化處理：

(20)

(21)

對(duì)規(guī)范化后的正負(fù)理想解的距離和灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行線(xiàn)性加權(quán)融合：

(22)

(23)

式中，α和β為決策者對(duì)正負(fù)理想解的距離和灰色關(guān)聯(lián)度的偏好程度，通常α+β=1，取α和β的值都為0.5。

計(jì)算各方案的相對(duì)貼近度為：

(24)

根據(jù)計(jì)算得到Ci的大小，可以對(duì)各方案進(jìn)行排序，Ci的值越大，則各方案越接近理想方案。

3 評(píng)估結(jié)果的驗(yàn)證與分析

3.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性指標(biāo)體系的構(gòu)建

對(duì)于民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)而言，維修性評(píng)估主要是針對(duì)維修性定性指標(biāo)和維修性定量指標(biāo)。選取一種適宜的維修性指標(biāo)體系的構(gòu)建方法尤為重要，目前常用的方法有屬性分類(lèi)法、分析法、綜合法、目標(biāo)層次法、德?tīng)柗品ǖ萚21]。本文依據(jù)GJB/Z 91-97《維修性設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》給出了維修性設(shè)計(jì)的一般要求，并結(jié)合航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性驗(yàn)證的情況下，以目標(biāo)層次法來(lái)建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性指標(biāo)體系。為了使評(píng)估的結(jié)果更加合理化，指標(biāo)體系越理想，評(píng)估的結(jié)果就會(huì)越貼近實(shí)際的情況。因此，維修性評(píng)估指標(biāo)體系的建立[22]主要依據(jù)五個(gè)基本原則：(1)遵從科學(xué)性原則；(2)遵從系統(tǒng)性原則；(3)遵從可操作性原則；(4)遵從準(zhǔn)確性原則；(5)遵從層次性原則。在建立了維修性評(píng)估指標(biāo)體系之后，需要通過(guò)這些指標(biāo)確定最佳的維修性設(shè)計(jì)方案。

本文以某型飛機(jī)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)展開(kāi)維修性評(píng)估，針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)體積大、元器件結(jié)合較緊密、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作環(huán)境苛刻和維修環(huán)境復(fù)雜的情況，維修過(guò)程中應(yīng)盡量減少平均維修時(shí)間、拆卸航空發(fā)動(dòng)機(jī)單元數(shù)量，降低維修的可達(dá)性難度，提高維修人員的安全性，同時(shí)使維修物資的使用量最少。因此，依據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修的特點(diǎn)和維修環(huán)境的復(fù)雜情況，維修性定性指標(biāo)體系的建立如表1所示。維修性定量指標(biāo)體系的建立如表2所示。

表1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性定性指標(biāo)體系

表2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性定量指標(biāo)體系

3.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

3.2.1 虛擬人體模型的構(gòu)建

要對(duì)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制器的維修性進(jìn)行評(píng)估，虛擬人體模型的建立是非常重要的一環(huán)，在虛擬維修任務(wù)的仿真環(huán)境下，虛擬人的主要作用是用于代替真實(shí)維修人員進(jìn)行維修過(guò)程的仿真。虛擬人體模型的創(chuàng)建主要依據(jù)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院人類(lèi)工效學(xué)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，其建立的人體模型要不少于50個(gè)關(guān)節(jié)，不少于90個(gè)自由度。并且為了能夠使虛擬人滿(mǎn)足虛擬環(huán)境下的維修性分析和評(píng)估，所建立的虛擬人的身材尺寸通常以95%的百分位(身高為179.74 cm，體重為71.07 kg)來(lái)建立。圖2給出了5種百分位的虛擬人體模型。

圖2 不同百分位的虛擬人體模型

3.2.2 虛擬樣機(jī)模型的建立

虛擬維修樣機(jī)的建立不僅需要在外形和實(shí)際的物體有逼真的相似度，而且還需要保留維修仿真所需要的模型結(jié)構(gòu)[23]。對(duì)于一架民機(jī)而言，建立整架飛機(jī)的虛擬樣機(jī)模型往往比較困難，而且跟評(píng)估對(duì)象無(wú)關(guān)的模型用處往往也不大，因此，對(duì)于虛擬樣機(jī)的模型需要?jiǎng)h除不必要的部件，保留需要進(jìn)行維修性評(píng)估的一部分。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)通常是一個(gè)由多零件、多系統(tǒng)組成的復(fù)雜裝配體。通常采用零件樹(shù)分析法構(gòu)建航空發(fā)動(dòng)機(jī)的三維模型，首先將航空發(fā)動(dòng)機(jī)的整體部分進(jìn)行合理的劃分，按照自頂向下的原則分為系統(tǒng)-部件-零件的層次。采用CATIA三維建模軟件搭建航空發(fā)動(dòng)機(jī)的虛擬樣機(jī)模型，對(duì)于需要進(jìn)行維修任務(wù)仿真的零部件，其零部件相互連接的部分，保證其形狀和尺寸的大小一致，管路和線(xiàn)路建模時(shí)能夠形成簡(jiǎn)單的裝配體。

構(gòu)建航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬樣機(jī)模型后，為了使零部件能夠正確的拆裝維修，維修工具虛擬模型的建立在虛擬仿真環(huán)境下是非常重要的一部分，對(duì)維修對(duì)象而言，維修工具是對(duì)維修對(duì)象進(jìn)行操作的媒介。在對(duì)民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修任務(wù)仿真時(shí)，通常需要的維修工具有工具架、扳手、鉗子、螺絲刀、十字鎬、運(yùn)輸托架和運(yùn)輸小車(chē)等等。

通過(guò)結(jié)合某型民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器維修性設(shè)計(jì)階段的虛擬樣機(jī)模型[24]，將航空發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的維修性設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化為虛擬樣機(jī)模型。并將航空發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器的固定方式和連接方式進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，讓其固定在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上端a位置、中端b位置和下端c位置形成三種維修性設(shè)計(jì)方案如圖3所示。

圖3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性設(shè)計(jì)方案

3.2.2 航空發(fā)動(dòng)機(jī)虛擬維修任務(wù)仿真

首先運(yùn)用makereal3D軟件對(duì)虛擬樣機(jī)中航空發(fā)動(dòng)機(jī)的三種維修性設(shè)計(jì)方案中的電子控制器的七個(gè)接頭進(jìn)行設(shè)定維修任務(wù)仿真分析，第一步拆卸風(fēng)扇整流罩艙門(mén)，從風(fēng)扇殼體插座上斷開(kāi)用于內(nèi)化插孔的電插頭，并在電插頭上放置保護(hù)蓋，然后拆卸防冰活門(mén)，將連接在電子控制器上的冷卻空氣管道的卡箍和預(yù)成型軟管進(jìn)行拆卸。最后拆下進(jìn)氣整流罩連接到發(fā)動(dòng)機(jī)安裝邊上的螺栓、墊圈和螺帽。第二步拆卸電子控制器通道A的電線(xiàn)束，首先從吊架接線(xiàn)盒上斷開(kāi)電插頭，打開(kāi)電線(xiàn)束連接到支架上的彈簧鎖卡箍和線(xiàn)路固定夾。然后從線(xiàn)路固定夾上拆下橡膠支架，并拆下連接到支架上的螺栓，打開(kāi)點(diǎn)火激勵(lì)器上的彈簧鎖卡箍拆下線(xiàn)束。第三步拆卸點(diǎn)火器旁的螺栓、卡箍和止動(dòng)凸耳，并斷開(kāi)電插頭，在電插頭上放置保護(hù)蓋。不同的航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案的固定方式和連接方式不同其拆卸的順序和步驟會(huì)有所區(qū)別，因此得出三種維修性設(shè)計(jì)方案指標(biāo)的數(shù)據(jù)也會(huì)有所不同。以維修過(guò)程中指標(biāo)層的手和工具可達(dá)性為例分析，運(yùn)用makereal3D虛擬仿真軟件，仿真軟件的仿真界面如圖4所示。形成的可達(dá)性包絡(luò)圖如圖5所示，所得到的指標(biāo)數(shù)據(jù)為5/7。同理，根據(jù)仿真結(jié)果，可以得出維修性定量指標(biāo)中平均修復(fù)時(shí)間、維修人員能量消耗、維修人員力量要求、維修人員疲勞恢復(fù)時(shí)間、拆卸單元個(gè)數(shù)和維修物資使用量參數(shù)的值。而維修性定性指標(biāo)和其他指標(biāo)主要通過(guò)專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)定，將維修性定性指標(biāo)值的結(jié)果分為差(1～3分)、中(4～6分)和優(yōu)(7～10分)，最終得出三種維修性設(shè)計(jì)方案的各維修性指標(biāo)的數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 維修性設(shè)計(jì)方案各指標(biāo)參數(shù)

圖4 維修任務(wù)人機(jī)分析界面

圖5 可達(dá)性包絡(luò)圖

3.3 改進(jìn)TOPSIS法評(píng)估結(jié)果

通過(guò)圖1流程中的層次分析法和熵權(quán)法計(jì)算得出各維修性指標(biāo)的權(quán)重如表4所示。

表4 基于層次分析法和熵權(quán)法的指標(biāo)權(quán)重

由層次分析法和熵權(quán)法獲得的主客觀(guān)權(quán)重可知，將兩種方法所得的權(quán)重運(yùn)用式(15)建立的組合賦權(quán)法進(jìn)行計(jì)算，得出最終各項(xiàng)指標(biāo)層的權(quán)重，并將表4的權(quán)重值和組合賦權(quán)法所得的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，如圖6所示。

由圖6可知，組合權(quán)重法計(jì)算的權(quán)重值會(huì)位于層次分析法計(jì)算的權(quán)重值和熵權(quán)法計(jì)算的權(quán)重值的中間，能更好的削弱專(zhuān)家打分帶來(lái)的主觀(guān)性的問(wèn)題，也能解決完全依靠熵值帶來(lái)的不確定性問(wèn)題。對(duì)于最后維修性評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性會(huì)更準(zhǔn)確。

3.4 TOPSIS和改進(jìn)TOPSIS法對(duì)比

通過(guò)TOPSIS法和改進(jìn)TOPSIS法求得各航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性設(shè)計(jì)方案的相對(duì)貼近度如表5所示。TOPSIS法求得最終的維修性設(shè)計(jì)方案的排序?yàn)榉桨竍、方案a和方案c。改進(jìn)TOPSIS法求得最終的維修性設(shè)計(jì)方案的排序?yàn)榉桨竍、方案c和方案a。TOPSIS法的評(píng)估結(jié)果與預(yù)設(shè)的維修性設(shè)計(jì)方案順序不相符。改進(jìn)TOPSIS方法評(píng)估結(jié)果與預(yù)設(shè)的維修性設(shè)計(jì)方案順序相符。

表5 TOPSIS法和改進(jìn)TOPSIS法計(jì)算的相對(duì)貼近度

由此可知，本文所提的改進(jìn)TOPSIS方法的準(zhǔn)確性更好，能夠有效的評(píng)估出各種維修性設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的順序，與最初預(yù)設(shè)各航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的順序是一致。充分說(shuō)明了本文所提出的維修性評(píng)估方法的有效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以TOPSIS理論為基礎(chǔ)，建立了完善的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修性定性評(píng)估指標(biāo)體系和維修性定量評(píng)估指標(biāo)體系。提出了以組合賦權(quán)法和灰色關(guān)聯(lián)度來(lái)改進(jìn)TOPSIS的維修性評(píng)估方法。通過(guò)將層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合形成組合賦權(quán)法來(lái)進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重的賦權(quán)，克服了評(píng)估中指標(biāo)權(quán)重依靠專(zhuān)家打分帶來(lái)的主觀(guān)性和依靠熵值帶來(lái)的不準(zhǔn)確性的問(wèn)題。并將改進(jìn)的TOPSIS維修性評(píng)估方法用于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出了與實(shí)際情況相一致的維修性設(shè)計(jì)方案排序。由此驗(yàn)證，該方法可以為航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修性設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選提供一種路徑。