改进熵权逼近理想解排序法的航空发动机限寿件模糊风险评估

摘要/Abstract

摘要： 以航空发动机限寿件典型故障模式为评估对象，将风险指标模糊化，并以信息熵权作为属性权重，对逼近理想解排序（TOPSIS）方法进行改进，提出一种新的限寿件风险评估方法。以故障模式的严重度、发生频度和被检测难易度这3个参数为主要风险指标，建立三角模糊数决策矩阵，并进行规范化处理；在限寿件故障数据为小子样的情况下，运用熵权法，集成相关专家和工程人员的决策信息计算风险指标的熵权，并作为加权向量对规范决策矩阵进行修正；利用TOPSIS法进行评估。应用实例分析与计算，用正负理想解、欧氏距离和相对接近度等数据对5种故障模式进行模糊风险评估。结果表明，改进熵权TOPSIS的模糊风险评估方法可以实现评估对象的精确排序，比危害性矩阵作图法分析效率更高，能够为故障模式影响分析（FMEA）方法中制定预防措施和降低风险提供可靠依据。

关键词: 熵权, 逼近理想解排序, 限寿件, 模糊, 风险评估

Abstract: The TOPSIS method was improved by information entropy weights as attribute weights， failure modes of aeroengine life-limited parts were taken as assessment objects， and risk indicators were blurred.This new method for risk assessment of life-limited parts was proposed.Three factors with severity， occurrence and detection difficulty of failure mode were made to be main risk indicators.Triangular fuzzy number decision matrix was established and standardized.In the case of fault data for small sample， decision information of relevant experts and engineers was integrated to calculate entropy weights of risk indicators， and then the entropy weights were used as weighted vectors to amend the normative decision matrix.The TOPSIS was utilized to evaluate.Five failure modes were evaluated with positive and negative ideal solutions， Euclidean distances and relative proximity data.The fuzzy risk assessment method based on improved entropy TOPSIS may achieve the accurate sorting of assessment objects， and it is more efficient to analyze than the hazard matrix mapping method.The method may provide a reliable basis for risk reduction and development of preventive measures in failure mode and effect analysis（FMEA） method.

Key words: entropy, technique for order preference by similarity to ideal solution （TOPSIS）, life-limited part, fuzzy, risk assessment

中图分类号:

V232

李元斌1，2;孙有朝1;李龙彪1. 改进熵权逼近理想解排序法的航空发动机限寿件模糊风险评估[J]. 中国机械工程.

LI Yuanbin1， 2;SUN Youchao1;LI Longbiao1. Fuzzy Risk Assessment of Aeroengine Life-limited Parts Based on Improved Entropy TOPSIS Method[J]. China Mechanical Engineering.

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参考文献

[1]中国民用航空局.CCAR-33R2　航空发动机适航规定[S].北京：中国民用航空局，2011.
Civil Aviation Administration of China.CCAR-33R2， China Civil Aviation Regulations[S].Beijing： CAAC， 2011.
[2]US Department of Transportation，Federal Aviation Administration.CFR 14 Part 33，Airworthiness Standards： Aircraft Engines [S].Washington D C： FAA， 2013.
[3]European Aviation Safety Agency.Certification Specification for Engine （CS-E） [S].Cologne： EASA， 2010.
[4]US Department of Transportation，Federal Aviation Administration.Advisory Circular 33.70 -1，Guidance Material for Aircraft Engine Life-limited Parts Requirements[S].Washington，D C：FAA，AC 33.70-1，2009.
[5]US Department of Transportation，Federal Aviation Administration.Advisory Circular 33.75-1A，Guidance Material for 14 CFR 33.75， Safety Analysis[S].Washington D C：AC 33.75-1A，2007.
[6]曹茂国，钱金善.航空发动机可靠性分析技术FMEA/FMECA[J].航空发动机，1995（4）：32-39.
CAO Maoguo，QIAN Jinshan.Reliability Analysis Technology of Aeroegine FMEA/FMECA[J].Aeroegine，1995（4）：32-39.
[7]火建卫，李雅琳，薛海红.危害性矩阵分析中故障模式影响概率的确定方法[J].航空工程进展，2015，6（2）：228-232.
HUO Jianwei，LI Yalin，XUE Haihong.Determination Method of Failure Effect Probability in Criticality Matrix Analysis[J].Advances in Aeronautical Science and Engineering，2015，6（2）：228-232.
[8]王锦妮，火建卫.定量危害性矩阵分析方法研究[J].航空工程进展，2016，7（1）：70-77.
WANG Jinni， HUO Jianwei.Research on Quantitative Criticality Matrix Analysis Method[J].Advances in Aeronautical Science and Engineering，2016，7 （1）： 70-77.
[9]陈政平，付桂翠，赵幼虎.改进的风险优先数（RPN）分析方法[J].北京航空航天大学学报，2011，37（11）： 1395-1399.
CHEN Zhengping，FU Guicui，ZHAO Youhu.Improved Analysis Method of Risk Priority Number [J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics， 2011， 37（11）： 1395-1399.
[10]纪江明.我国城市公共服务满意度指数研究——基于熵权TOPSIS法的分析[J].国家行政学院学报，2013（2）： 38-46.
JI Jiangming.Study on Urban Public Service Satisfaction Index in China—Analysis Based on Entropy TOPSIS Method [J].Journal of Chinese Academy of Governance，2013（2）：38-46.
[11]中国人民解放军总装备部.GJB/Z 1391-2006 故障模式、影响及危害性分析指南[S].北京：总装备部军标出版发行部， 2006.
General Armament Department of the Chinese People’s Liberation Army.GJB/Z 1391-2006 Guide to Failure Mode， Effects and Criticality Analysis[S].Beijing： Military Standard Publication Distribution Department of General Armament Department，2006.
[12]苗雨奇.FMECA在航空发动机研制工作中的应用[J].航空发动机，2000（3）： 56-60.
MIAO Yuqi.Application of FMECA in Aeroengine Development Work[J].Aeroengine，2000（3）：56-60.
[13]沈颂华，李瑛，康锐.航空电源系统FMEA自动化技术研究[J].北京航空航天大学学报，1997，23（6）：805-809.
SHEN Songhua，LI Ying，KANG Rui.Study of FMEA Automation Technique for Airborne Power System [J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics，1997，23（6）：805-809.
[14]冯蕴雯，姚雄华，薛小锋，等.民机舱门安全性分析方法研究[J].西北工业大学学报，2013，31（5）： 803-809.
FENG Yunwen，YAO Xionghua，XUE Xiaofeng，et al.An Effective Safety Analysis Method of Civil Aircraft Cabin Door[J].Journal of Northwestern Polytechnical University，2013， 31（5）： 803-809.
[15]张大钢，于天民，陈晓彤.与产品设计相融合的故障模式影响分析（FMEA）技术应用研究[J].质量与可靠性，2014，170（2）：14-18.
ZHANG Dagang，YU Tianmin，CHEN Xiaotong.Technology Application Research for Failure Mode and Effect Analysis （FMEA） Integrated with Product Design[J].Quality and Reliability，2014，170（2）： 14-18.
[16]宋彪，王旭，张欢.基于FMEA的飞机燃油箱防火安全性分析[J].中国民航大学学报，2013，31（5）：14-18.
SONG Biao，WANG Xu， ZHANG Huan.Aircraft Fuel Tank Fire Safety Analysis Based on FMEA [J].Journal of Civil Aviation University of China， 2013， 31（5）：14-18.
[17]徐泽水.对方案有偏好的三角模糊数型多属性决策方法研究[J].系统工程与电子技术， 2002， 24（8）：9-12.
XU Zeshui.Study on Method for Triangular Fuzzy Mumber-based Multi-attribute Decision Making with Preference Information on Alternatives[J].Systems Engineering and Electronics，2002，24（8）：9-12.
[18]张永利，计文平，刘楠楠.基于熵权-TOPSIS-灰色关联的目标威胁评估研究[J].现代防御技术，2016， 44（1）：72-78.
ZHANG Yongli，JI Wenping，LIU Nannan.Target Threat Evaluation Based on Entropy Weight-TOPSIS-Grey Correlation [J].Modern Defence Technology，2016，44（1）：72-78.
[19]张传平，高伟.基于熵权-灰色关联-TOPSIS方法的山东省低碳经济综合评价[J].科技管理研究， 2014，34（17）：37-42.
ZHANG Chuanping，GAO Wei.Comprehensive Evaluation of Shandong Low-carbon Economy Based on Entropy Weight and Grey Correlation and TOPSIS [J].Science and Technology Management Research， 2014，34（17）：37-42.
[20]雷勋平，ROBIN Qiu，刘勇.基于熵权TOPSIS模型的区域土地利用绩效评价及障碍因子诊断[J].农业工程学报，2016，32（13）： 243-253.
LEI Xunping，ROBIN Qiu， LIU Yong.Evaluation of Regional Land Use Performance Based on Entropy TOPSIS Model and Diagnosis of Its Obstacle Factors [J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering，2016，32（13）：243-253.
[21]黄智力.基于三角模糊数型群体多属性决策法研究[D].厦门：厦门大学，2009.
HUANG Zhili.Research on Multi-attribute Decision-making Method Based on Triangular Fuzzy Number[D].Xiamen： Xiamen University，2009.
[22]黄智力，罗键.基于群体理想解的三角模糊数群体多属性决策[J].厦门大学学报（自然科学版）， 2011，50（5）：817-822.
HUANG Zhili，LUO Jian.Method for Triangular Fuzzy Number Multi-attribute Group Decision-making Based on Group’s Ideal Solution [J].Journal of Xiamen University （Natural Science），2011，50（5）： 817-822.