【正文】 .......... 32 致謝 .................................................................. 35 1 0 引言 汽車的可靠性評(píng)估方法有很多，比如故障樹分析法（ FTA），可靠性框圖法，故障模式及影響分析（ FMEA）等。 Abstract 正文選用設(shè)置成每段落首行縮進(jìn) 2 字，字體： Times New Roman，字號(hào)：小四，行距：多倍行距 ，間距：前段、后段均為 0 行，取消網(wǎng)格對(duì)齊選項(xiàng)。使用第三人稱，最好采用現(xiàn)在時(shí)態(tài)編寫。首先建立以汽車的系統(tǒng)可靠性框圖為基礎(chǔ)的汽車故障樹圖，然后將故障樹圖映射為相對(duì)應(yīng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，并給出各個(gè)基本事件的條件概率分別表，再運(yùn)用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推理方法和推理能力對(duì)汽車可靠性進(jìn)行分析和評(píng)估。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 4 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁(yè)（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)） ：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬(wàn)字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬(wàn)字。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 1 撰寫日期： 201*年 04 月 27 日 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基 于 貝葉斯網(wǎng) 絡(luò) 的 汽 車 可 靠 性 模型研究 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 3 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行汽車可靠性研究不僅能求解出汽車系統(tǒng)的各種可靠性指標(biāo)，而且能輕松計(jì)算出各基本事件的故障狀態(tài)后驗(yàn)概率以及系統(tǒng)中各元件的概率重要度，從而也能方便地描述系統(tǒng)中某一個(gè)部件或者幾個(gè)部件影響系統(tǒng) 可靠性的程度 ,找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，還能夠 把維修、觀測(cè)等相關(guān)操作引入到可靠性模型中 。 “Abstract”不可省略。 Key words 與 Abstract 之間空一行。它們都有各自的優(yōu)、缺點(diǎn)。如果系統(tǒng)的復(fù)雜程度越高，那么導(dǎo) 致系統(tǒng)失效的因素也就越多，故障樹也會(huì)變得更加復(fù)雜。所以故障樹分析法雖然在分析問(wèn)題時(shí)比較簡(jiǎn)潔直觀，但它的分析能力非常有限，在表達(dá)和推理方面缺少足夠靈活性 ,很難把維修、觀測(cè)等相關(guān)操作引入到可靠性模型中。對(duì)于基本事件和頂事件之間關(guān)系的緊密程度，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)求解基本事件的條件概率，從而得出它對(duì)頂事件的影響程度，更輕松地找到系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，可見貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在可靠性評(píng)估中比故障樹分析法擁有更多的優(yōu)點(diǎn)，更適合于對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性評(píng) 估。因此高度重視提高企業(yè)產(chǎn)品的可靠性 , 既能讓企業(yè)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效又能為它帶來(lái)良好的社會(huì)聲譽(yù) , 使用戶更加信賴本企業(yè)的產(chǎn)品。其中既包含著概率統(tǒng)計(jì)等量的概念還有對(duì)產(chǎn)品使用條件的預(yù)期，使用者對(duì)產(chǎn)品的滿意程度和對(duì)企業(yè)的信賴程度以及對(duì) 產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下工作時(shí)間長(zhǎng)短等內(nèi)容。首先，規(guī)定的使用條件包括使用時(shí)的環(huán)境條件、維修條件、工作條件、管理?xiàng)l件、貯存條件等等。再則，規(guī)定的功能是指表征產(chǎn)品必須能夠完成的所要求功能及所必須具備的技術(shù)指標(biāo)，也可以說(shuō)是產(chǎn)品必備的戰(zhàn)術(shù)性指標(biāo)。 汽車可靠性基礎(chǔ) 汽車可靠性概述 汽車可靠性是汽車“在規(guī)定的條件下和規(guī)定 的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力”。汽車產(chǎn)品的規(guī)定功能主要指汽車整車、系統(tǒng)、總成以及各零部件能完成所要求的各自任務(wù)的各種技術(shù)指標(biāo)。 1）可靠度 可靠度是指汽車產(chǎn)品在規(guī)定的條件下、規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的概率，記作。用以表征汽車產(chǎn)品在規(guī)定的使用條件下，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完不成規(guī)定的功能的概率。 5 (17) 用“ ” 表示“某批汽車產(chǎn)品到 t 時(shí)刻為止尚未發(fā)生故障”這一事件，“ ”表示“產(chǎn)品在（ , ）內(nèi)失效”的事件。 瞬時(shí)故障率（簡(jiǎn)稱故障率）是指工作到某時(shí)刻 t 為止尚未發(fā)生故障的產(chǎn)品在這一時(shí)刻后的單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生失效的概率，可以表示為 。 (110) 5）平均無(wú)故障工作時(shí)間 平均無(wú)故障工作時(shí)間 )是指產(chǎn)品兩次發(fā)生故障之間的平均工作時(shí)間，又被稱作平均故障間隔。 8）平均維修時(shí)間 汽車產(chǎn)品的修復(fù)時(shí)間是一個(gè)隨機(jī)變量，而平均維修時(shí)間是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行預(yù)防修和修復(fù)性維修的全部時(shí)間與該產(chǎn)品的計(jì)劃性和非計(jì)劃性維修事件總數(shù)之比，也即修復(fù)性時(shí)間的平均或數(shù)學(xué)期望，可以記為 MTTR。 10）維修度 維修度是指汽車產(chǎn)品在規(guī)定的條件下進(jìn)行使用，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，根據(jù)規(guī)定的方法和程序?qū)Ξa(chǎn)品進(jìn)行保養(yǎng)和維修的情況下，該產(chǎn)品能夠保持或者恢復(fù)到能夠完成規(guī)定的功能狀態(tài)的概率，可以表示為 。 (114) 國(guó)內(nèi)外汽車可靠性技術(shù) 的 研究進(jìn)展 美國(guó)是世界上最早開始研究可靠性技術(shù)的國(guó)家 ,其研究的范圍也是最廣的，成效也最為顯著。美國(guó)的汽車可靠性研究不僅使其本國(guó)汽車行業(yè)的汽車可靠性問(wèn)題不斷得到解決，也為其他國(guó)家汽車可靠性研究的發(fā)展提供了很多的參考和借鑒。 我國(guó)的可靠性技術(shù)研究起步較晚，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)在 1982 年時(shí)會(huì)成立了機(jī)械可靠性學(xué)組 ,我國(guó)汽車行業(yè)的可靠性研究工作也隨之展開 ,三十多年來(lái)我國(guó)的汽車行業(yè)從提高汽車可靠性出發(fā)，以汽車可靠性專業(yè)委員會(huì)等組織為中心，進(jìn)行了一系列的汽車可靠性試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，為提高國(guó)產(chǎn)車的產(chǎn)品質(zhì)量做出了很大貢獻(xiàn)。通常用它來(lái)表示一組隨機(jī)變量所遵循的聯(lián)合概率分布，其條件獨(dú)立性假設(shè)是通過(guò)一組條件概率來(lái)進(jìn)行指定的。而精確推理計(jì) 算方法又分為基于組合法的算法和基于圖形結(jié)構(gòu)的算法。 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖和局部概率分布兩個(gè)部分，其中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖是一個(gè) 由表示變量的節(jié)點(diǎn)及連接這些變量之間的有向弧構(gòu)成的有向無(wú)環(huán)圖，圖中的所有節(jié)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)代表論域中的隨機(jī)變量，有向弧表示這些隨機(jī)變量之間的直接依賴關(guān)系，即影響概率。用數(shù)學(xué)關(guān)系表示其意義即為： , (21) 局部概率分布是指與每個(gè)隨機(jī)變量 相關(guān)聯(lián)的局部概率分布的集合，局部概率分布中的元素是給定每個(gè)隨機(jī)變量 的父節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)取不同值的條件概率表 (CPT)，其中 ,Parent( )表示貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的有向無(wú)環(huán)圖G 中的 父節(jié)點(diǎn)集。設(shè)貝 10 葉斯網(wǎng)絡(luò)表示為 ,其中 代表節(jié)點(diǎn) ,則根據(jù)鏈?zhǔn)椒▌t以及聯(lián)合分布能夠求得： (22) 式中 : 表示節(jié)點(diǎn) 的父代節(jié)點(diǎn) . 并且可求出 的邊緣分布為 : (23) 系統(tǒng)的后驗(yàn)概率可以利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)很容易地求解出來(lái)，根據(jù)貝葉斯給出的條件概率定義： (24) 其中， 是先驗(yàn)概率 ； 是后驗(yàn)概率 ； 是似然率。而且應(yīng)用故障樹分析法進(jìn)行汽車系統(tǒng)故障診斷與分析時(shí) ,要求解出最小割集或最小路集 ,同時(shí)故障樹分析法需要運(yùn)用不交化方法 ,需要非常大的計(jì)算量；所以如果要計(jì)算系統(tǒng)中的某一個(gè)部件或多個(gè)部件對(duì)系統(tǒng)可靠性的影響時(shí) ,其計(jì)算難度會(huì)很大 ,甚至有時(shí)無(wú)法計(jì)算。基于故障樹圖建立二狀態(tài)系統(tǒng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型的方法如下： 故障樹圖是將可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障的各種原因，由總體到部分，按照倒樹枝狀的結(jié)構(gòu)，從上至下層層細(xì)化的分析方法。將故障樹圖的每個(gè)基本事件與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的根結(jié)點(diǎn)一一進(jìn)行對(duì)應(yīng)，在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中建立中間結(jié)點(diǎn)以取代故障樹圖中相對(duì)應(yīng)的每個(gè)邏輯門。 (c) 確定每個(gè)變量的條件概率，生成概率分布表。 對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的故障樹圖，因?yàn)橄鄳?yīng)的事件之間的關(guān)系已經(jīng)標(biāo)注在圖中，即父代事件和子代事件之間的關(guān)系已經(jīng)確定，所以能夠依照上面的步驟建立相應(yīng)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)。 A B (a) 系統(tǒng)可靠性框圖 (b) 系統(tǒng)故障樹 V1 V2 V3 T M X3 X1 X2 13 1X 2X 3( 1 , )P m m X=| 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 m 3X 3( 1 , )P t m X=| 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 (c) 系統(tǒng)可靠性貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型 圖 21 建立系統(tǒng)可靠性貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型 (26) 由式 26 便可求解出系統(tǒng)頂事件發(fā)生的概率以及系統(tǒng)的可靠度。因?yàn)橄到y(tǒng)或元件從正常工作狀態(tài)到故障狀態(tài)可能會(huì)經(jīng)歷很多的中間狀態(tài)，所以這種系統(tǒng)稱作連續(xù)多狀態(tài)系統(tǒng)。如圖 22 所示的串聯(lián)系統(tǒng)中，圖22(a)為串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖。圖中分別用結(jié)點(diǎn) 、 表示系統(tǒng)的兩個(gè)元件的狀態(tài)，用 X 表示系統(tǒng)的狀態(tài)，在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中分別指定元件 、 三種不同狀態(tài)的初始概率，以元件 、 處于不同狀態(tài)為條件用概率分布表來(lái)分析系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn) X 的狀態(tài)。如圖 24 所示的并聯(lián)系統(tǒng)中，圖 24(a) 為并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖。圖中分別用結(jié)點(diǎn) 、 表示系統(tǒng)的兩個(gè)元件的狀態(tài)，用 X 表示系統(tǒng)的狀態(tài)，在貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中分別指定元件 、 三種不同狀態(tài)的初始概率，以元件 、 處于不同狀態(tài)為條件用概率分布表來(lái)分析系統(tǒng)的結(jié)點(diǎn) X 的狀態(tài)。 (c) 由具有三狀態(tài)的三個(gè)元件構(gòu)成的 2/3 系統(tǒng)。 1C 2C 3C 1C 2C 3C 1 2 3( , , )P X C C C| 0