轨道交通维修性模型的原则及过程

1.维修性模型的定义与分类

（1）维修性模型的定义 维修性模型就是为分配、预计和评价产品的维修性所建立的文字描述、框图、数学模型。显然，在分配、预计和评价系统维修性的过程中，模型可以是简单的功能流程或描述全系统运行过程的流程图及子系统方框图，也可以是数学模型。根据维修性模型的定义，模型作为一种分析工具用来完成分析任务的要求、工程实践中所使用的有关维修性的指标、参数以及分析权衡过程中的权衡目标。在具体的系统维修性模型研究过程中，维修性模型建议主要是用来解决维修性有关参数的问题。

（2）维修性模型的分类 模型按照不同的需求可以划分成各种类型，从系统工程、系统模拟及系统建模的角度看，模型按本质分可分为：具体模型和抽象模型。抽象模型按存在的形式又可以划分为：描述性模型、数学逻辑模型、流程图和图解式模型及计算机仿真模型。

维修性模型可以按上述分类方法进行分类，同时由维修性研究问题的特点还可在具体的分类进行细化分解。本书的研究主要集中在抽象模型方面。

经过对现有有关维修性研究的文献整理与分析，可以看出就维修性研究的抽象模型而言几乎包含了抽象模型中按存在形式所划分出来的所有模型类型，如图3-37所示。

图3-37 维修性模型的主要类型

1）描述性模型：它主要是运用文字形式简明阐述系统的构成、所处环境、主要功能、要求和研究目的等。在维修性研究中这类模型用于维修性预计和分配中的有关辅助描述等。当前它作为模型在维修性这个定性描述较多的领域中起着十分重要的作用，然而随着维修性领域研究的深入、相关学科新的发展及新工具的引入，使它向着定量化的模型靠近。

2）流程图和图解式模型：它通常用来显示系统组成部分相互之间的基本逻辑关系。在维修性研究领域中流程图和图解式模型占有一定的比例，并且这些模型给监理其他的模型提供了十分有力的辅助工具。例如，在维修性分配中使用的维修职能流程图、含有维修信息的系统功能层次图等，在维修性预计中使用的维修时间分解图，对维修性工程中的分配、预计工作所使用的模型提供了强有力的支持。这些框图模型在维修性建模中有时可起到和可靠性框图在可靠性建模中一样的作用，但它不能从量值上来给出维修性的定量描述，所以它常与描述模型相结合给维修性的定量研究提供支持。

3）数学逻辑模型：它是系统各种变量的数学逻辑关系的抽象表达。在维修性分配和预计中大量地将这种模型用于维修性定量分析，例如，用于预计维修时间的统计回归模型、累加型维修性模型、加权平均型系统维修性模型和随机网络的维修性模型等。这类模型作为维修性定量分析工作的重要工具，在工程实践中占有十分重要的地位。

2.维修性建模的一般原则

众所周知，模型的优劣直接影响对所研究问题分析的精度和效率，建模是分析工作的首要环节。一般说来，建立轨道交通装备的维修性模型应遵循以下一些原则。

（1）真实性 模型必须客观真实地反映所研究的现实系统的本质，也就是说，维修性模型必须全面系统地反映系统中影响维修的有关因素与维修时间的关系。模型源于现实系统，但又要高于现实系统，它应该是现实系统问题的高度抽象。

（2）清晰性 一个模型必须清楚、明确地描述所研究的系统结构及其重要的内在联系，避免含糊不清、模棱两可及二义性，要易于为人们所理解和掌握。轨道交通装备是一个复杂的系统，由多个子系统组成，相应地，轨道交通装备的模型也可能由多个子模型组合而成。这时，要清晰地表述模型结构和子模型之间的相互联系。

（3）经济性 在建立模型时，要充分考虑模型的经济性。模型不能过于简化，因为那样的模型不能揭示系统的本质和运动规律，其价值不大，无助于分析任务的完成。但模型也不能过于细致地刻画，过于详细的模型会大大增加系统建模的时间、工作量和费用。因而模型要繁简适宜，经济实用。

（4）适应性 系统模型要正确反映系统的本质和运动规律，要适应系统所处的环境和内部条件。为此在建立模型的过程中，要进行多次反复的模型检验和确认。拟定系统模型还要经受实践活动的检验，反复进行调整与修正，使之更加完善。(www.xing528.com)

3.维修性建模的约束

维修性建模过程中，着重应考虑以下几个方面的问题：

1）需要建模的维修性参数；

2）维修性合同参数和使用参数间的关系；

3）与模型有关的维修级别、保障条件及保障方案；

4）影响系统维修性的设计特征：故障检测率、故障隔离率、故障频率等；

5）模型的输入和输出与系统和分系统的其他分析模型的输入和输出的关系；

6）模型应该与技术要求或合同中的维修性要求、保障与人员的约束以及规定的其他维修性要求相符合。

4.维修性建模步骤

在维修性建模过程中，建模所需的信息主要依赖于3个来源，即建模的目标和目的、先验知识和数据。建模的目标和目的指的是要求建模的维修性参数以及相应的约束条件，例如，以基层级的平均修复时间作为目标时，维修性参数为平均修复时间，约束条件为基层级维修；建模的先验知识指的是与目标要求接近的已有维修性模型、相关领域的建模知识和专家经验等，例如，相似产品的维修性模型；数据指的是维修性建模过程中所需要的各种数据，例如，可靠性的有关数据、基本维修作业时间数据和维修性模型验证所需要的数据等。

在建模过程中，首先应对先验知识进行分析，然后根据目标和目的要求以及试验数据的情况详细地确定问题的描述，阐明问题的边界与约束，描述清楚输入、输出的状态集合，从而选择一个可接受的模型框架。模型框架实际上就是一种已程式化的、用于概略地描述模型的总体纲要。在模型框架得到明确的定义后，应对问题进一步地细化和剖分，确立出问题的结构特征（结构关系）及参数特征的重要关系。对此模型进行相应的可信性分析（模型的确认），即可得到最终的模型。图3-38所示为维修性建模的一般过程。显然，建模的关键集中于3个地方，即模型框架，结构特征（结构模型）和参数特征（定量模型）。维修性模型框架实际上就是在维修性模型定义中所研究的内容。

图3-38 维修性建模的一般过程

在建模过程中，建模方法依据信息来源的不同而有所差异，在运用先验知识时多采用演绎法，从观测行为（试验数据）出发时多用归纳法，而结合具体的工程目标，又多采用目标法。因此在建模过程中要确立完善而又切合实际的模型，往往需要将这些方法加以综合利用，从而得到最佳的结果。除此以外，在定量化模型的建立过程中，由于所使用的工具不完全一致，还有一些基于各个学科理论的具体方法，例如，统计回归方法、概率模型的建立方法、神经网络的建模方法、随机网络数学模型的建立方法以及仿真模型的建立方法等。