CN107103368B - 一种产品功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产品功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法，该方法结合复杂系统维修性与功能结构一体化的设计需求，其为针对复杂产品单元和系统层面的功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法。在单元层面，本发明提出了产品功能结构与维修性定性及定量设计要素的重要度评估方法。在系统层面，本发明提出了产品系统级功能结构与维修性设计要素重要度评估方法，针对六个综合维修性设计要素指标进行综合分析与评价。利用本发明的评估方法，产品设计人员能够有量化与客观的参数来指导和辅助完成复杂产品的设计与开发工作，关注产品功能结构与维修性的关联重要性，提升产品维修性，从而综合提高产品的性能与质量水平。

Description

一种产品功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法

技术领域

本发明涉及维修性设计与产品设计的技术领域，具体涉及一种产品功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法。

背景技术

在维修性设计过程中，如何将维修性的要求和指标转换成功能结构设计的约束是一个重要的问题。传统的产品维修性设计过程中，将维修性约束分为定量要求和定性要求。定量要求一般具有明确的指标，包括平均修复时间、维修工时率、每日小修时间等，维修性定量指标选取根据具体产品不同而有所差别。为了令定量指标对产品设计产生约束，要将上一层次产品的时间指标分配到下一层，一层一层重复，直到LRU(外场可更换单元)。定性要求一般根据国军标分为八个方面：可达性、人机工程、简化设计、标准化与互换性、防差错、维修安全性、诊断检测和可修复性，为了令定性要求对产品设计产生约束，需要将要求转换为细致的维修性设计准则，以指导设计人员进行产品功能结构设计。工程实践证明，维修性定性定量要求的约束从一定程度上提高了产品的维修性，但是由于维修性设计过程滞后、维修性要求难以转换成设计人员容易理解的设计约束等原因，产品维修性设计过程依然比较薄弱，获得的维修性成果还不够令人满意。

复杂大型产品系统结构紧凑、复杂，工作环境多变，这使得基层Ⅰ级和基层Ⅱ级承担了很多故障的修理任务。在基层Ⅰ级和基层Ⅱ级有限的维修条件下，要排除大部分故障需要产品具有相当的维修性。本发明的面向复杂大型产品的设计过程，以维修性工程和系统工程并行工程理论为指导，以维修性设计与传统功能结构设计集成和综合为目标，重在建立复杂产品功能设计特征与维修性要求的定性约束与定量约束之间的量化关系，提出功能结构与维修性设计要素重要度评估方法，量化评估维修性定性与定量设计要素对功能机构设计的重要程度，作为重要的客观依据指导设计人员开展产品设计工作，为产品功能性能与维修性一体化设计提供有效的与可操作的方法，从而提高产品的维修性。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：本发明提供一种产品功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法，解决产品在早期设计阶段，功能结构与维修性设计关联不紧密，缺乏有效的工具与技术手段使维修性设计要求对功能结构设计产生影响，从而导致性能设计与质量设计脱节的问题。

本发明采用的技术方案为：一种产品功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法，该方法包括如下步骤：

步骤(1)、产品功能结构与维修性设计要素关联输入；

步骤(2)、产品功能结构与维修性定量设计要素重要度评估；

步骤(3)、产品功能结构与维修性定性设计要素重要度评估；

步骤(4)、产品系统级功能结构与维修性设计要素重要度评估。

其中，步骤(2)中产品功能结构与维修性定量设计要素重要度评估是利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定量设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序，具体包括：

1)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度；

2)计算单个功能结构设计要素对维修性定量总体设计要素的重要度。

其中，步骤(3)中产品功能结构与维修性定性设计要素重要度评估是利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定性设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序，具体包括：

1)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定性设计要素的重要度；

2)计算单个功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度。

其中，步骤(4)中产品系统级功能结构与维修性设计要素重要度评估是利用产品系统级功能结构与维修性设计要素评估方法，度量产品系统级功能结构与维修性设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序，系统级考虑的维修性评价指标主要包括一次可达率，一次可达度，一次可检测率，重量舒适率，系统免调率和系统平均管路折度。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明创造性地提出了量化方法，评估产品维修性对功能结构设计影响的重要程度，解决了将维修性的要求和指标转换成功能结构设计约束的技术难点，丰富了维修性与功能结构设计一体化的方法和技术手段；

(2)本发明为设计人员提供客观有效的量化数据依据，为功能性能与维修性一体化设计提供可操作的方法，提高了产品的维修性。

附图说明

图1为紧固件之螺栓螺母；

图2为紧固件之快卸锁；

图3为紧固件之十字螺钉；

图4为紧固件之塑料卡箍；

图5为管路连接件之双通管路接头；

图6为管路连接件之三通管路接头；

图7为小型触碰式按压锁固定口盖；

图8不脱落性螺栓螺母；

图9为四种折度的管路设计；

图10为大于90°的弯折；

图11为小于90°的弯折；

图12为车辆润滑系组成；

图13为机油箱功能结构设计要素对维修拆卸时间的重要度柱形图(样本多)；

图14为机油箱功能结构设计要素对维修拆卸时间的重要度柱形图(样本少)；

图15为机油箱单元级功能结构设计要素对维修性定量设计要素的重要度柱形图；

图16为机油箱单元级功能结构设计要素对可达性的重要度柱形图(样本多)；

图17为机油箱单元级功能结构设计要素对可达性的重要度柱形图(样本少)；

图18为机油箱功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度柱形图；

图19为本发明原理框图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

本发明采用的技术方案为：一种产品功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法，该方法包括如下步骤：

步骤(1)、产品功能结构与维修性设计要素关联输入；

步骤(2)、产品功能结构与维修性定量设计要素重要度评估；

步骤(3)、产品功能结构与维修性定性设计要素重要度评估；

步骤(4)、产品系统级功能结构与维修性设计要素重要度评估。

其中，步骤(1)具体包括以下步骤：

分析产品功能结构与维修性设计关联关系，输入产品功能结构与维修性关联矩阵。输入数据主要包括产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵、产品单元级功能结构与维修性定性设计要素关联矩阵以及产品系统级功能结构与维修性评价指标关联矩阵，为后续的重要度评估方法提供数据来源。具体为：

为评估复杂产品功能结构与维修性设计要素的重要度，首先需要对产品进行分析，了解掌握产品的功能以及结构组成。将产品功能结构设计要素分为属性、接口和环境约束三大类，将维修性设计要素分为单元级的定性与定量要素以及系统级的评价指标。根据掌握的产品信息填写“产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵”、“产品单元级功能结构与维修性定性设计要素关联矩阵”和“产品系统级功能结构与维修性评价指标关联矩阵”，分别如表1、表2和表3所示，为后续的重要度评估提供数据来源。

表1产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵

表2产品单元级功能结构与维修性定性设计要素关联矩阵

表3产品系统级功能结构与维修性评价指标关联矩阵

表格中，每一个元素表示功能结构设计要素与其所对应的维修性设计要素的相关性程度，该数值采用九级标度法进行定量描述，具体如下表4所示。

表4.九级标度定义

因此，表格中某一元素数值越大，表示该功能结构设计要素对对应的维修性设计要素的影响程度也越大。

其中，步骤(2)具体包括以下步骤：

利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定量设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序。具体包括：

1)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度；

2)计算单个功能结构设计要素对维修性定量总体设计要素的重要度。具体的，

1.单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度评估

基于产品功能结构与维修性设计要素的关联矩阵，为了数据的合理利用和结果正确评估，这项工作需要一定数量的数据收集，即需要一定数量的样本量。但是由于各方面条件的限制，所获取的样本量可能较多，也可能较少。以下，对样本收集情况进行分类重要度评估。

1.1样本量收集较多

当收集的产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵样本份数大于或等于功能结构设计要素的数量，认为样本收集较多。

具体评估步骤如下：

8)若有m个矩阵样本，评估各功能结构设计要素对某一维修性定量设计要素的重要度。首先从各样本中整理得到影响程度数据如表5所示，n为功能结构设计要素的数量(在本方法中，n＝14)，P_i为第i个功能结构设计要素，W_i为单个维修性定量设计要素的第i个样本数据。

表5n个功能结构设计要素与单个维修性定量设计要素的关联数据

构造样本矩阵如下所示：

9)计算样本矩阵每一列矩阵元素的平均值和标准差：

令：

得样本矩阵的标准化矩阵：

10)计算相关系数矩阵如下：

11)利用相关系数矩阵即可求得其特征值和每一个特征值对应的特征向量：

解|R-λI|＝0，得所有特征值λ₁,λ₂,......,λ_m，再解Rb_j＝λ_jb_j，得λ_j对应的特征向量，将特征向量单位化

即

12)求出z_i＝(z_i1,z_i2,......,z_im)^T的m个主成分分量：

得决策矩阵：

13)令L＝(l₁,l₂,......,l_n)，l_i为第i个功能结构设计要素对应的权重系数。

14)确定主成分模型为：

构造综合得分模型：

其中α_i为第i个功能结构设计要素对单个维修性设计要素的重要度，其计算公式为：

对α_i进行归一化，最终求得第i个功能结构设计要素对单个维修性设计要素的重要度为IV_i。

1.2样本量收集较少

当收集样本数量较少时，即n<m时，采用以下模型计算单个功能结构设计要素对单个维修性设计要素的重要度。

具体评估步骤如下：

3)计算第i个功能结构设计要素对维修性定量设计要素的关联性样本均值s_i。

4)评估第i个功能结构设计要素对维修性定量设计要素的重要度IV_i。

2.单个功能结构设计要素对维修性定量总体设计要素的重要度评估

通过单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度评估，可以得到如下表6所示的各功能结构设计要素对各个维修性定量设计要素的重要度，即表中某一元素α_ij表示第i各功能结构特征对第j个维修性定量设计要素的重要度(IV_ij)。

表6.功能结构设计要素与维修性定量设计要素重要度矩阵

由单个功能特征设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度评估得到的重要度矩阵：

基于该重要度矩阵，可以评估单个功能结构设计要素对总维修时间的重要度。

根据待评估产品的特点，将各个功能结构设计要素对维修性定量总体设计要素的重要度评估分类为有相似产品维修时间数据与无相似产品维修时间两种模型，以此开展评估工作。

2.1基于相似产品维修时间数据的评估

在评估单个功能结构设计要素对总维修时间的重要度时，对于已经具有相关的维修时间数据，可以直接采用各维修性定量设计要素对总维修时间的贡献度，即各维修性定量设计要素的具体消耗时间与总维修时间比值来代表维修性定量设计要素对总维修时间的重要度。具体计算如下：

假设已有维修时间数据或者相似产品维修时间数据如下表7所示。

表7.相似产品维修性定量设计要素数据

1)计算各维修性定量设计要素对总维修时间的贡献度作为重要度r_i：

2)构建维修性定量因素对维修时间的重要度向量为：

R＝(r₁,r₂,r₃,r₄,r₅,r₆) (18)

3)因此，单个功能结构设计要素对总维修时间重要度向量β为：

其中，β_i表示第i个功能结构设计要素对总维修时间的重要度。

2.2基于无相似产品维修时间数据的评估

在评估单个功能结构设计要素对总维修时间的重要度时，对于既没有维修时间数据，也没有相似产品数据的情况下，需要先对该产品单元的维修操作进行维修时间预计。

为了便于对维修时间这一定量设计要素的分析，将维修时间按照维修过程的不同阶段划分为准备工作时间、故障隔离时间、维修拆卸时间、设备修理替换时间、设备安装调校时间以及设备检验时间六部分，并假设维修准备、诊断隔离、拆卸、修理替换、安装调校和检验六个阶段是依次进行的，并且在时间上没有重叠，因此在进行维修时间预计时，可以分别预计各阶段的时间，再将各时间进行累加即可得总时间。

为了预计每一个功能结构设计要素所消耗的时间，以及功能结构设计要素进行调整后的时间变化，需要使各个功能结构设计要素具有“数量”的特征，即对各功能结构设计要素进行定量化描述，也即需要一个指标量表示功能结构设计要素的大小多少，具体如下表8所示。

表8功能结构设计要素及其衡量指标

要预计功能结构设计要素在不同维修阶段消耗的时间，就需要知道功能结构设计要素的“数量大小”，以及单位的该功能结构设计要素所消耗的时间。前者由当前设计方案输入，后者通过大量维修性试验进行数据统计整理得到。以下，将对各个功能结构设计要素消耗维修时间的预计进行说明。

对于不同数量衡量指标的功能结构设计要素的维修时间进行预计，需要定义自变量衡量指标为X＝[x₁,x₂,…,x_n],此处n表示衡量指标个数。因此，通过参考维修性试验统计数据或者经验数据得到衡量指标X与第j个维修时间变化的函数关系f_j(X),j＝1,2,...,6,则衡量指标和维修总时间的函数映射为：

其中，对于紧固接口和操作接口，此处给出经验维修数据以供参考，数据如表9和表10所示。

表9典型紧固接口维修时间

表10典型操作接口维修时间

若在大量维修数据统计的基础上，将以上功能结构设计要素与维修时间的函数关系确定下来，就可以作为基础数据用以估计单元各功能结构设计要素在各维修阶段时中所占用的时间，如下表11所示为预计的时间结果。

表11功能结构设计要素对应维修时间预计表

其中，时间t_ij为通过第i个功能结构设计要素与第j段维修时间的函数关系预计得到的基本时间。基于重要度矩阵A，功能结构设计要素对总维修时间的重要度可以由以下模型获得：

1)计算各维修性定量设计要素对总维修时间的贡献度作为重要度r_j，其中T为总维修时间：

2)构建维修性定量因素对总维修时间的重要度向量为：

R＝(r₁,r₂,r₃,r₄,r₅,r₆) (22)

3)因此，单个功能结构设计要素对总维修时间重要度向量β为：

其中，β_i表示第i个功能结构设计要素对总维修时间的重要度。

其中，步骤(3)具体包括以下步骤：

利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定性设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序。具体包括：

1)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定性设计要素的重要度；

2)计算单个功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度。具体的，

1.单个功能结构设计要素对单个维修性定性设计要素的重要度评估

与单个功能结构设计要素对维修性定量设计要素的重要度评估方法相似，功能结构设计要素对维修性定量设计要素的重要度评估方法也分为样本量手机较多与样本收集较少，评估模型与流程参考步骤(2)的“单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度评估”(见步骤(2)第1)步)。

2.单个功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度评估

根据对单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要程度评估，获得单个功能结构设计要素与维修性定性设计要素的重要度矩阵，如下表12所示。该矩阵中元素α_ij表示第i个功能结构设计要素对第j个维修性定性设计要素的重要度。基于该重要度矩阵，评估单个功能结构设计要素对整体维修性定性设计要素的重要度。

表12功能结构设计特征—维修性定性因素重要度矩阵

基于单个功能结构设计要素与维修性设计要素的重要度矩阵，评估单个功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度的模型如下所示：

其中，β_i表示第i各功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度，r_j表示第j个维修性定性因素对维修性定性总体设计要素的重要度。由于在进行维修性设计时，不太考虑到定性因素之间的重要度区别，因此，在无特别要求的情况下，可以取r_j＝0.125。

其中，步骤(4)具体包括以下步骤：

利用产品系统级功能结构与维修性设计要素评估方法，度量产品系统级功能结构与维修性设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序。系统级考虑的维修性评价指标主要包括一次可达率，一次可达度，一次可检测率，重量舒适率，系统免调率和系统平均管路折度。

对于复杂系统设计来说，系统的组成单元布局以及管路管线配置等对维修性影响比较大，同时，在复杂系统功能结构设计前期，系统的功能结构设计特征也是比较容易进行调整的。因此，根据系统设计特征和单元设计特征进行动态的维修性评估，可以很好地了解目前系统设计成果的维修性状况，并对问题进行相应的修改并解决，这样可以很好地为后期的维修性工作减轻负担，设计方案修改的阻力也会相对减少很多。

本发明在产品系统级功能结构与维修性设计要素进行评估时，主要从一次可达率，一次可达度，一次可检测率，重量舒适率，系统免调率和系统平均管路折度这六个方面考虑综合的维修性设计要素，用以对系统级别的设计进行维修性层面的评价。具体评估模型如下所示：

7)一次可达率

一次可达率是指不需经过拆卸其他系统或单元(不包括正常设置的口盖或者柜门等)就可以接近并进行维修操作的单元数占系统总单元数的比值。例如电气系统蓄电池都安装在电池柜中，只需要打开电池柜门即可拆卸蓄电池，因此蓄电池满足一次可达的条件，而附着在复杂系统发动机上，需要随发动机整体吊装出来，才可以进行维修的单元不符合一次可达的条件。我们用R_a表示一次可达率，其计算方法为：

R_a＝n_a/N (25)

其中，N为系统总单元数，n_a为系统中可实现一次可达的单元数。

一次可达率指标从一定程度上可以衡量系统设计中，各单元可达性的好坏。一次可达率高，则说明系统中大部分单元都可以在不用拆卸其他设备单元的情况下即可进行维修操作，因而维修时间减少，整个系统的平均修复时间也相应减少。

8)一次可达度

虽然一次可达率可以用来衡量系统中各单元可达性的好坏，但是并不是所有的单元都有一次可达的要求，一次可达率也不是越高越好，因为一个系统的一次可达率的提高必然会带来另一个系统的一次可达率降低。我们知道，故障率是影响维修操作频率的最主要因素，故障率越高，意味着故障发生次数多，因而需要频繁进行维修操作，这样的话如果这些单元可达性不好，必然会使得装备的维修时间和维修费用大大增加。为了将故障率对维修频率的影响纳入衡量指标中考虑，我们提出了一次可达度的概念。

一次可达度指的是系统中满足一次可达条件的单元故障率占系统总故障率的比值与一次可达率的乘积的1/2次幂。很明显，一次可达度越高，说明一次可达设计覆盖的故障率越多，系统可达性也越好。但是一次可达度也不是越高越好，与一次可达率一样，一个系统的一次可达度的提高必然导致另一个系统的一次可达度的降低。因此在进行复杂系统可达性设计的时候，需要根据各系统特点进行衡量决策。一般地，可以根据现有采集的信息和各系统特点，对各系统的一次可达度水平进行限定，以指导并约束产品设计和验证。

用Q_a表示一次可达度，其计算方法为：

其中，N为系统总单元数，n_a为系统中可实现一次可达的单元数，λ_i为单元的故障率数据。

相比于一次可达率，一次可达度是一个同时考虑符合一次可达要求的单元数与故障率的综合指标。在有足够的故障率数据的情况下，一次可达度相比一次可达率可以更好的反映系统的可达性设计。

9)一次可检测率

一次可检测率是指系统中不需要经过拆卸其他系统或单元(不包括正常设置的口盖或者柜门等)就可以进行诊断检测操作的单元数占系统总单元数的比率。在这里，符合一次可检测条件的单元包括已设计有BIT功能的单元和仅需要外部测试诊断设备就能进行测试诊断的单元。用R_t表示一次可检测率，其计算方法为：

R_t＝n_t/N (27)

其中，N为系统总单元数，n_t为系统中满足一次可检测条件的单元数。

一次可检测率从一定程度上可以衡量系统设计中，各单元测试诊断设计的好坏。一次可检测率越高，则说明系统中各单元的诊断检测越容易进行。事实上，在诊断检测中，如果没有BIT，则接近待诊断部位的过程要消耗一部分时间，同时在测试完毕后恢复系统的过程又要消耗一部分时间，使得一旦发生故障，进行故障定位就要花去很多的时间。因此提高系统一次可检测率可以大大缩短系统的平均修复时间。

10)重量舒适率

对于复杂系统来说，由于大部分时间都在野外，一旦发生故障，一般都是直接在外场由乘员级或者外场维修小组进行维修工作。由于条件与设备有限，不可能与内场维修一样可以对系统进行吊装，因而这对复杂系统中系统和单元重量提出了要求。根据人素工程的要求，一般单人进行维修操作时，要搬运的单元不应超过16Αg，过于超重的单元在维修时间、操作舒适性与维修安全等方面都有一定的影响。因此，用重量舒适率来衡量系统设计中单元功能分解的好坏。这里涉及到维修性设计中模块化、简化设计与人素工程的要求。

重量舒适率指系统中重量不超过16Αg的单元数占系统中总单元数的比率，用R_w来表示，具体计算为：

R_w＝n_w/N (28)

其中，N为系统总单元数，n_w为系统中满足重量小于16Αg的单元数。

重量舒适率从一定程度上可以用来衡量系统的人素工程与维修安全设计如何。重量舒适率越高相应地也会减少一定的维修时间与维修操作中事故发生概率。

11)系统免调率

调试是维修工作的最后部分，一般的电子设备在维修后以及某些机械结构在装配后都需要进行调试工作。调试不仅需要时间成本，有的时候还需要用到一些工具，这为维修工作带来了负担。与一次可检测率类似地，可以用系统中维修后不需要调试工作的单元数占系统总单元数之比来衡量系统的设计好坏，称为系统免调率，用R_d表示。与一次可检测率不同，各个系统的系统免调率越高越好，最终达到1的时候，说明系统中所有单元都可以免去手动调试的工作，大大减少了系统的平均修复时间。R_d的计算方法为：

R_d＝n_d/N (29)

其中，N为系统总单元数，n_d为系统中在维修后不需要手动进行调试的单元数。

12)系统平均管路折度

管路管线设计与布局是复杂系统设计的一个重要部分，管路管线配置合理，易于维护检测可以大大提高复杂系统的测试性和维修性水平。传统的管路管线设计配置一般是等到所有系统和单元设计完毕之后进行，但是对于管路管线来说，接口的设计位置与朝向以及系统和单元的布局对管路管线配置的影响很大。在所有设计都完成才开始连接管路管线的的方式不可取的，主要会带来以下几个问题：

(5)管路管线连接被阻挡，需要绕行很远，导致管路管线长度增大；

(6)有的接口之间方向不协调，导致管路管线连接后存在过多折弯，影响管路管线寿命；

(7)有些特殊的管路管线对长度和安装位置有特殊的要求，但是在装配的最后阶段很难满足，导致故障率增大；

(8)没有区别对待不同的管路管线，一味捆扎可能会引发电磁兼容性问题以及由管路管线温度引发的安全问题。

管路管线的设计与评价一直以来都被人们所忽视，但是由管路管线设计不合理引发的各类故障问题又层出不穷。为了对复杂系统中管路管线设计进行评价验证，本发明提出了折度的概念，以对管路管线设计进行衡量。

我们知道，管路管线因材质不同其物理性质而有所不同，但是所有管路管线都存在一个最小曲率半径，即把管路管线弯折所能达到的最小但是又不损伤管路管线本身的折弯半径。事实上，我们总是希望管路管线在连接的时候可以直线前进而不需要折弯。以油管为例，如果弯折过多，必然会导致节点压力损失以及杂质在弯折处沉积的问题，而为了抵消这一影响，必然需要更多的能耗和更大功率的压力设备，同时，管道因折弯而导致的机械性能下降的问题也是不容忽视的。为了评价系统中管路的折弯情况，我们定义管路管线弯曲90°为一个折度，可知管路管线折度越大，可以认为其设计越不好。如图9中①、②、③、④分别表示从0个折度到4个折度的管路设计。

对于折度的计算，有一点需要注意：大于90°的弯折不算一个折度，如下图10所示，小于90°的弯折算两个折度，但是在实际设计中，一般不会允许弯折那么剧烈的设计，如下图11所示。

有了折度的概念，我们就可以通过计算系统中所有管路管线的折度和来衡量一个系统中管路管线设计的好坏。为了消除单元数量不同的影响，可以用系统平均管路折度，即系统中管路管线的折度和与计算在内的管路管线数量的比值，来进行设计方案间的比较。系统平均管路折度的具体计算方法为：

其中，n_b0为系统平均管路折度，n为系统中计算在内的管路管线数量，n_bi为第i根管路管线的折度。

为了具体说明本发明的方法，以下针对车辆典型润滑系统进行案例分析。

步骤(1)、分析产品功能结构与维修性设计关联关系，输入产品功能结构与维修性关联矩阵。输入数据主要包括产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵、产品单元级功能结构与维修性定性设计要素关联矩阵以及产品系统级功能结构与维修性评价指标关联矩阵，为后续的重要度评估方法提供数据来源。

润滑系统属于车辆动力辅助系统的重要部分，其设计需要根据各种机械设备的特点和使用条件而定。润滑系统的功能是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损。并对零件表面进行清洗和冷却。燃料进入引擎燃烧后，将燃料的内能转换成功来使引擎运转，然而并不是所有的功都用来驱动引擎的运转，因为引擎中机件间的摩擦会消耗引擎产生的功，而将其转换为热能。为了降低磨擦来保护引擎，必须由润滑系统来润滑引擎。

润滑系通常由机油箱、机油泵、机油滤清器、机油热交换器、机油预润泵和一些阀门等组成，如下图12所示。

通过分析机油箱的功能结构与维修性关联关系，设计人员需要填写如表1,表2和表3所示的功能结构与维修性设计要素关联矩阵，并收集矩阵样本，完成关联关系的分析工作。

步骤(2)、利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定量设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序。具体包括：

2)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度；

3)计算单个功能结构设计要素对维修性定量总体设计要素的重要度。

1.机油箱单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度评估

1.1样本量收集较多

当收集样本量较多时，如表13所示“机油箱功能结构设计要素与维修拆卸时间的关联数据”。

表13机油箱功能结构设计要素与维修拆卸时间的关联数据(样本多)

其中，W₁-W₁₄分别是回收的14份机油箱“产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵”中机油箱功能结构设计要素与维修拆卸时间的关联关系。

运用样本量收集较多的评估模型对重要度进行评估，评估结果如表14所示。

表14机油箱各功能结构设计要素对维修拆卸时间的重要度(样本多)

根据上表画出机油箱功能结构设计要素对维修拆卸时间的重要度柱形图(样本多)，如图13所示。

得到对于机油箱维修拆卸时间来说，各功能结构设计要素重要度排序为：紧固接口>维修工具>空间约束>抓握接口>外部危险特征>危险源>重量>尺寸＝输出接口＝空间物理环境>警示接口>操作接口＝输入接口>维修频率，其中紧固接口、维修工具、空间约束、抓握接口和外部危险特征是在进行机油箱设计时，需要着重考虑与权衡的功能结构设计要素。

1.2样本量收集较少

当收集的样本量较少，如表15所示。

表15机油箱功能结构设计要素与维修拆卸时间的关联数据(样本少)

其中，W₁-W₈分别是回收的8份机油箱“产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵”中机油箱功能结构设计要素与维修拆卸时间的关联关系。

根据表15，由于仅有8组定量关系数据，根据样本量收集较少的评估模型，得到表16所示的机油箱各功能结构设计要素对维修拆卸时间的重要度

表16机油箱各功能结构设计要素对维修拆卸时间的重要度(样本少)

根据上表画出机油箱功能结构设计要素对维修拆卸时间的重要度柱形图(样本少)，如图14所示。

得到对于机油箱维修拆卸时间来说，各功能结构设计要素重要度排序为：紧固接口>维修工具>空间约束>抓握接口>外部危险特征>危险源>重量>尺寸＝输出接口＝空间物理环境>警示接口>操作接口＝输入接口>维修频率，其中紧固接口、维修工具、空间约束、抓握接口和外部危险特征是在进行机油箱设计时，需要着重考虑与权衡的功能结构设计要素。

1.3评估结果分析

案例分别通过不同的计算方法评估了多样本量和少样本量两种不同情况下机油箱各个功能结构设计要素对维修性定量设计要素的重要度，并根据重要度进行排序。经过对比发现，两种情况下所得到的结果几乎相同，验证了方法模型的有效性。所有的功能结构设计特征中，紧固接口、维修工具、空间约束、抓握接口和外部危险特征是在进行机油箱设计时，需要设计人员在进行设计工作时着重考虑与权衡的功能结构设计要素。

2.机油箱功能结构设计要素对总维修时间的重要度评估

通过评估机油箱单元级功能结构设计要素因素对各个维修性定量设计要素的重要度，可以得到机油箱单元级功能结构设计要素与维修性定量设计要素的重要度，数据如下表17所示。

表17机油箱单元级功能结构设计要素对维修性定量设计要素的重要度

在产品有相似产品数据时，推荐使用基于相似产品维修时间数据的评估方法，车辆机油箱各维修时间分解部分时间值如下表18所示。

表18机油箱相似产品维修性定量设计要素数据

通过计算，各维修性定量设计要素对总维修时间的贡献度矩阵为：

R＝(0.16,0.08,0.2,0.28,0.2,0.08)

由此，得到各功能结构设计要素对总维修时间的重要度，如表19所示。

表19机油箱功能结构设计要素对总维修时间的重要度

根据上表可画出机油箱单元级功能结构设计要素对维修性定量设计要素的重要度柱形图，如图15所示。

得到机油箱各功能结构设计要素根据对总维修时间重要度排序：维修工具>紧固接口＝空间约束>抓握接口>外部危险特征>操作接口>危险源>空间物理环境>输出接口>尺寸>输入接口>重量>维修频率>警示接口，其中维修工具、紧固接口、空间约束、抓握接口以及外部危险特征相对来说，在机油箱维修性定量设计中应重点考虑。

根据机油箱相似产品维修数据进行重要度评估，得到机油箱各个功能结构设计要素对机油箱维修总时间的重要度，并根据重要度进行排序。得到结论：维修工具、紧固接口、空间约束、抓握接口以及外部危险特征相对来说，在机油箱维修性定量设计中更加重要。

其中，步骤(3)具体包括以下步骤：

利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定性设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序。具体包括：

1)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定性设计要素的重要度；

2)计算单个功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度。

1.机油箱单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度评估

1.1样本量收集较多

与评估机油箱单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度类似，在针对维修性定量设计要素开展评估工作时，需要获得机油箱“产品单元级功能结构与维修性定性设计要素关联矩阵”的数据样本作为评估原始数据。表20所示为机油箱单元级功能结构设计要素与可达性的关联数据。

表.20机油箱功能结构设计要素与可达性的关联数据(样本多)

其中，W₁-W₁₄分别是回收的14份机油箱“产品单元级功能结构与维修性定性设计要素关联矩阵”中机油箱功能结构设计要素与可达性因素的关联关系。由此，运用样本较多的模型评估重要度，结果如表21所示。

表21机油箱各功能结构设计要素对可达性的重要度(样本多)

根据上表画出机油箱单元级功能结构设计要素对可达性的重要度柱形图(样本多)，如图16所示。

得到对于机油箱维修可达性来说，各功能结构设计要素重要度排序为：空间约束>操作接口>抓握接口>危险源>维修工具>紧固接口>外部危险特征>尺寸>输入接口＝输出接口>维修频率>重量>空间物理环境>警示接口，其中空间约束、操作接口、抓握接口、危险源和维修工具是在进行机油箱可达性设计时，需要着重考虑与权衡的功能结构设计要素。

1.2样本量收集较少

当收集的样本量较少时，如表22所示，采用针对样本量少的评估方法，计算得到机油箱单元级各功能结构设计要素对可达性的重要度如表23所示。

表22机油箱功能结构设计要素与可达性的关联数据(样本少)

表23机油箱各功能结构设计要素对可达性的重要度(样本少)

根据上表画出机油箱单元级功能结构设计要素对可达性的重要度柱形图(样本少)，如图17所示。

得到对于机油箱维修可达性来说，各功能结构设计要素重要度排序为：空间约束>操作接口>尺寸>抓握接口＝维修工具＝空间物理环境>危险源>紧固接口＝外部危险特征>输入接口＝输出接口>重量＝警示接口>维修频率，其中空间约束、操作接口、尺寸、抓握接口和维修工具是在进行机油箱可达性设计时，需要着重考虑与权衡的功能结构设计要素。

1.3评估结果分析

分别通过不同的计算方法评估了多样本和少样本两种不同情况下，机油箱各个功能结构设计要素对维修可达性的重要度，并根据重要度进行排序。经过对比发现，两种情况下所得到的结果基本相同，验证了方法和模型的有效性。在所有的功能结构设计特征中，空间约束、操作接口、抓握接口、维修工具和紧固接口相对来说，在机油箱维修性定性参数设计中更加重要。同时，分析两种不同计算方法所得到的结果的差异，可能的原因是对于多样本方法来说，相当数量的样本数据收集是非常重要的。实际计算中，多样本方法将剥离样本之间重复的部分，其所利用到的样本信息可能是普通少样本方法所不具有的。因此，多样本方法分析所得结果比少样本方法所得结果更有可信性。

2.机油箱功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度评估

通过评估机油箱功能结构设计要素因素对维修性各定性设计要素重要度，可以得到机油箱单元级功能结构设计要素对维修性定性设计要素的重要度数据，如下表25所示。

表25机油箱功能结构设计要素对维修性定性设计要素的重要度

各维修性定性设计要素对维修性定性总体设计要素的贡献度矩阵为：

R＝(0.125,0.125,0.125,0.125,0.125,0.125,0.125,0.125,)

根据上述方法，可计算得到机油箱各功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度，如下表26所示。

表26机油箱各功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度

根据上表画出机油箱功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度柱形图，如图18所示。

得到机油箱各功能结构设计要素根据对维修性定性整体重要度大小排序：输入接口>输出接口>操作接口>维修工具>抓握接口>危险源>空间约束>警示接口>尺寸>紧固接口＝维修频率>外部危险特征>重量>空间物理环境，其中输入接口、输出接口、操作接口、维修工具和抓握接口相对来说，在机油箱维修性设计中应重点考虑。

基于机油箱八个维修性定性设计要素贡献度相同情况下，进行了重要度评估，得到机油箱各个功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度，并根据重要度进行排序。得到结论：输入接口、输出接口、操作接口、维修工具和抓握接口相对来说，在机油箱维修性设计中更加重要。

步骤(4)、利用产品系统级功能结构与维修性设计要素评估方法，度量产品系统级功能结构与维修性设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序。系统级考虑的维修性评价指标主要包括一次可达率，一次可达度，一次可检测率，重量舒适率，系统免调率和系统平均管路折度。

3.机油箱系统级功能结构与维修性设计要素的重要度评估

此部分的评估工作需要具体的设计数据，且评估模型简便易操作。因此，不再一一赘述，具体方法与评估方法参考步骤(4)。

Claims (1)

1.一种产品功能结构与维修性设计要素的重要度评估方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤(1)、产品功能结构与维修性设计要素关联输入；

步骤(2)、产品功能结构与维修性定量设计要素重要度评估；

步骤(3)、产品功能结构与维修性定性设计要素重要度评估；

步骤(4)、产品系统级功能结构与维修性设计要素重要度评估；

步骤(2)中产品功能结构与维修性定量设计要素重要度评估是利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定量设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序，具体包括：

1)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度；

2)计算单个功能结构设计要素对维修性定量总体设计要素的重要度，具体的，

1.单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度评估

基于产品功能结构与维修性设计要素的关联矩阵，为了数据的合理利用和结果正确评估，这项工作需要一定数量的数据收集，即需要一定数量的样本量，但是由于各方面条件的限制，所获取的样本量可能较多，也可能较少，以下，对样本收集情况进行分类重要度评估，

1.1样本量收集较多

当收集的产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵样本份数大于或等于功能结构设计要素的数量，认为样本收集较多；

具体评估步骤如下：

1)若有m个矩阵样本，评估各功能结构设计要素对某一维修性定量设计要素的重要度，首先从各样本中整理得到影响程度数据如表5所示，n为功能结构设计要素的数量，在本方法中，n＝14，P_i为第i个功能结构设计要素，W_i为单个维修性定量设计要素的第i个样本数据，

表5 n个功能结构设计要素与单个维修性定量设计要素的关联数据

构造样本矩阵如下所示：

2)计算样本矩阵每一列矩阵元素的平均值和标准差：

令：

得样本矩阵的标准化矩阵：

3)计算相关系数矩阵如下：

4)利用相关系数矩阵即可求得其特征值和每一个特征值对应的特征向量：

解|R-λI|＝0，得所有特征值λ₁,λ₂,......,λ_m，再解Rb_j＝λ_jb_j，得λ_j对应的特征向量，将特征向量单位化

即

5)求出z_i＝(z_i1,z_i2,......,z_im)^T的m个主成分分量：

得决策矩阵：

6)令L＝(l₁,l₂,......,l_n)，l_i为第i个功能结构设计要素对应的权重系数；

7)确定主成分模型为：

构造综合得分模型：

其中α_i为第i个功能结构设计要素对单个维修性设计要素的重要度，其计算公式为：

对α_i进行归一化，最终求得第i个功能结构设计要素对单个维修性设计要素的重要度为IV_i，

1.2样本量收集较少

当收集样本数量较少时，即n<m时，采用以下模型计算单个功能结构设计要素对单个维修性设计要素的重要度；

具体评估步骤如下：

1)计算第i个功能结构设计要素对维修性定量设计要素的关联性样本均值s_i，

2)评估第i个功能结构设计要素对维修性定量设计要素的重要度IV_i，

步骤(3)中产品功能结构与维修性定性设计要素重要度评估是利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定性设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序，具体包括：

1)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定性设计要素的重要度；

2)计算单个功能结构设计要素对维修性定性总体设计要素的重要度；

步骤(4)中产品系统级功能结构与维修性设计要素重要度评估是利用产品系统级功能结构与维修性设计要素评估方法，度量产品系统级功能结构与维修性设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序，系统级考虑的维修性评价指标主要包括一次可达率，一次可达度，一次可检测率，重量舒适率，系统免调率和系统平均管路折度；

该方法在产品系统级功能结构与维修性设计要素进行评估时，主要从一次可达率，一次可达度，一次可检测率，重量舒适率，系统免调率和系统平均管路折度这六个方面考虑综合的维修性设计要素，用以对系统级别的设计进行维修性层面的评价，具体评估模型如下所示：

1)一次可达率

一次可达率是指不需经过拆卸其他系统或单元就可以接近并进行维修操作的单元数占系统总单元数的比值，其中，电气系统蓄电池都安装在电池柜中，只需要打开电池柜门即可拆卸蓄电池，因此蓄电池满足一次可达的条件，而附着在复杂系统发动机上，需要随发动机整体吊装出来，才可以进行维修的单元不符合一次可达的条件，用R_a表示一次可达率，其计算方法为：

R_a＝n_a/N (25)

其中，N为系统总单元数，n_a为系统中可实现一次可达的单元数；

一次可达率指标从一定程度上可以衡量系统设计中，各单元可达性的好坏，一次可达率高，则说明系统中大部分单元都可以在不用拆卸其他设备单元的情况下即可进行维修操作，因而维修时间减少，整个系统的平均修复时间也相应减少；

2)一次可达度

虽然一次可达率可以用来衡量系统中各单元可达性的好坏，但是并不是所有的单元都有一次可达的要求，一次可达率也不是越高越好，因为一个系统的一次可达率的提高必然会带来另一个系统的一次可达率降低，故障率是影响维修操作频率的最主要因素，故障率越高，意味着故障发生次数多，因而需要频繁进行维修操作，这样的话如果这些单元可达性不好，必然会使得装备的维修时间和维修费用大大增加，为了将故障率对维修频率的影响纳入衡量指标中考虑，提出了一次可达度的概念；

一次可达度指的是系统中满足一次可达条件的单元故障率占系统总故障率的比值与一次可达率的乘积的1/2次幂，一次可达度越高，说明一次可达设计覆盖的故障率越多，系统可达性也越好，但是一次可达度也不是越高越好，与一次可达率一样，一个系统的一次可达度的提高必然导致另一个系统的一次可达度的降低，因此在进行复杂系统可达性设计的时候，需要根据各系统特点进行衡量决策，可以根据现有采集的信息和各系统特点，对各系统的一次可达度水平进行限定，以指导并约束产品设计和验证；

用Q_a表示一次可达度，其计算方法为：

其中，N为系统总单元数，n_a为系统中可实现一次可达的单元数，λ_i为单元的故障率数据；

相比于一次可达率，一次可达度是一个同时考虑符合一次可达要求的单元数与故障率的综合指标，在有足够的故障率数据的情况下，一次可达度相比一次可达率可以更好的反映系统的可达性设计；

3)一次可检测率

一次可检测率是指系统中不需要经过拆卸其他系统或单元就可以进行诊断检测操作的单元数占系统总单元数的比率，符合一次可检测条件的单元包括已设计有BIT功能的单元和仅需要外部测试诊断设备就能进行测试诊断的单元，用R_t表示一次可检测率，其计算方法为：

R_t＝n_t/N (27)

其中，N为系统总单元数，n_t为系统中满足一次可检测条件的单元数；

一次可检测率从一定程度上可以衡量系统设计中，各单元测试诊断设计的好坏，一次可检测率越高，则说明系统中各单元的诊断检测越容易进行，在诊断检测中，如果没有BIT，则接近待诊断部位的过程要消耗一部分时间，同时在测试完毕后恢复系统的过程又要消耗一部分时间，使得一旦发生故障，进行故障定位就要花去很多的时间，因此提高系统一次可检测率可以大大缩短系统的平均修复时间；

4)重量舒适率

对于复杂系统来说，由于大部分时间都在野外，一旦发生故障，一般都是直接在外场由乘员级或者外场维修小组进行维修工作，由于条件与设备有限，不可能与内场维修一样可以对系统进行吊装，因而这对复杂系统中系统和单元重量提出了要求，根据人素工程的要求，一般单人进行维修操作时，要搬运的单元不应超过16Αg，过于超重的单元在维修时间、操作舒适性与维修安全方面都有一定的影响，因此，用重量舒适率来衡量系统设计中单元功能分解的好坏，这里涉及到维修性设计中模块化、简化设计与人素工程的要求；

重量舒适率指系统中重量不超过16Αg的单元数占系统中总单元数的比率，用R_w来表示，具体计算为：

R_w＝n_w/N (28)

其中，N为系统总单元数，n_w为系统中满足重量小于16Αg的单元数；

重量舒适率从一定程度上可以用来衡量系统的人素工程与维修安全设计如何，重量舒适率越高相应地也会减少一定的维修时间与维修操作中事故发生概率；

5)系统免调率

调试是维修工作的最后部分，一般的电子设备在维修后以及某些机械结构在装配后都需要进行调试工作，调试不仅需要时间成本，有的时候还需要用到一些工具，这为维修工作带来了负担，与一次可检测率类似地，可以用系统中维修后不需要调试工作的单元数占系统总单元数之比来衡量系统的设计好坏，称为系统免调率，用R_d表示，与一次可检测率不同，各个系统的系统免调率越高越好，最终达到1的时候，说明系统中所有单元都可以免去手动调试的工作，大大减少了系统的平均修复时间，R_d的计算方法为：

R_d＝n_d/N (29)

其中，N为系统总单元数，n_d为系统中在维修后不需要手动进行调试的单元数；

6)系统平均管路折度

管路管线设计与布局是复杂系统设计的一个重要部分，管路管线配置合理，易于维护检测可以大大提高复杂系统的测试性和维修性水平，传统的管路管线设计配置一般是等到所有系统和单元设计完毕之后进行，但是对于管路管线来说，接口的设计位置与朝向以及系统和单元的布局对管路管线配置的影响很大，在所有设计都完成才开始连接管路管线的方式不可取的，主要会带来以下几个问题：

(1)管路管线连接被阻挡，需要绕行很远，导致管路管线长度增大；

(2)有的接口之间方向不协调，导致管路管线连接后存在过多折弯，影响管路管线寿命；

(3)有些特殊的管路管线对长度和安装位置有特殊的要求，但是在装配的最后阶段很难满足，导致故障率增大；

(4)没有区别对待不同的管路管线，一味捆扎可能会引发电磁兼容性问题以及由管路管线温度引发的安全问题；

管路管线的设计与评价一直以来都被人们所忽视，但是由管路管线设计不合理引发的各类故障问题又层出不穷，为了对复杂系统中管路管线设计进行评价验证，提出了折度的概念，以对管路管线设计进行衡量；

其中，管路管线因材质不同其物理性质而有所不同，但是所有管路管线都存在一个最小曲率半径，即把管路管线弯折所能达到的最小但是又不损伤管路管线本身的折弯半径，总是希望管路管线在连接的时候可以直线前进而不需要折弯，对于油管，如果弯折过多，必然会导致节点压力损失以及杂质在弯折处沉积的问题，而为了抵消这一影响，必然需要更多的能耗和更大功率的压力设备，同时，管道因折弯而导致的机械性能下降的问题也是不容忽视的，为了评价系统中管路的折弯情况，定义管路管线弯曲90°为一个折度，可知管路管线折度越大，可以认为其设计越不好；

有了折度的概念，就可以通过计算系统中所有管路管线的折度和来衡量一个系统中管路管线设计的好坏，为了消除单元数量不同的影响，可以用系统平均管路折度，即系统中管路管线的折度和与计算在内的管路管线数量的比值，来进行设计方案间的比较，系统平均管路折度的具体计算方法为：

其中，n_b0为系统平均管路折度，n为系统中计算在内的管路管线数量，n_bi为第i根管路管线的折度；

针对车辆典型润滑系统，

步骤(1)、分析产品功能结构与维修性设计关联关系，输入产品功能结构与维修性关联矩阵；输入数据主要包括产品单元级功能结构与维修性定量设计要素关联矩阵、产品单元级功能结构与维修性定性设计要素关联矩阵以及产品系统级功能结构与维修性评价指标关联矩阵，为后续的重要度评估方法提供数据来源；

润滑系统属于车辆动力辅助系统的重要部分，其设计需要根据各种机械设备的特点和使用条件而定，润滑系统的功能是向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以实现液体摩擦，减小摩擦阻力，减轻机件的磨损，并对零件表面进行清洗和冷却，燃料进入引擎燃烧后，将燃料的内能转换成功来使引擎运转，然而并不是所有的功都用来驱动引擎的运转，因为引擎中机件间的摩擦会消耗引擎产生的功，而将其转换为热能；为了降低磨擦来保护引擎，必须由润滑系统来润滑引擎；

润滑系通常由机油箱、机油泵、机油滤清器、机油热交换器、机油预润泵和一些阀门组成；

通过分析机油箱的功能结构与维修性关联关系，设计人员需要填写功能结构与维修性设计要素关联矩阵，并收集矩阵样本，完成关联关系的分析工作；

步骤(2)、利用功能结构与维修性定量设计要素重要度评估方法，度量产品单元级功能结构与维修性定量设计要素的重要度，对功能结构设计要素进行重要度排序，具体包括：

1)度量单个功能结构设计要素对单个维修性定量设计要素的重要度；

计算单个功能结构设计要素对维修性定量总体设计要素的重要度；

该方法提出了量化方法，评估产品维修性对功能结构设计影响的重要程度，解决了将维修性的要求和指标转换成功能结构设计约束的技术难点，丰富了维修性与功能结构设计一体化的方法和技术手段；

该方法为设计人员提供客观有效的量化数据依据，为功能性能与维修性一体化设计提供可操作的方法，提高了产品的维修性。

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