一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法，基于Monte Carlo抽样方法，在实施过程中将系统基于其元件划分为串联及并联两类形式，进行系统元件维修情况下的系统可用度/可靠度定量分析，针对系统的维修资源及力量角度定量化评价系统的总体可用性，从维修资源调配的角度，对实际维修资源进行考虑，能够评估实际中维修资源或力量不充分的情况，并能够评价多个维修队伍相互配合响应维修任务的情况，根据统计得到的最终结果，为系统匹配相应的维修资源以及选择维修资源配置的时机。具有实施简单，效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于系统状态维修领域，具体涉及一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法。
技术介绍
系统的可靠性及可用性的定量化分析与评价是评价系统性能的主要指标，也是系统状态分析中的重要工作。对于重要程度较高的复杂系统，往往借鉴类似于电路中的串联或并联的方式对系统中的设备进行配置，提高设备的冗余以及系统运行的可靠性、可用性。组成系统的设备或部件一般分为可修与不可修两类，对于不可修的系统设备，一般通过‘更换’的方式进行处理，而更换本身也需要时间与周期，因此在使用数学工具进行定量分析时，也可以类似可修设备的描述方式进行描述，因此，一般系统的运行及维护均视为‘可维修’系统处理。系统的失效通过维修方式进行恢复，而维修力量及资源的配置，往往占据了系统运行成本的主要部分，也是系统可靠性分析及评价的重要内容。常规方法进行系统可用性定量分析时，一般使用解析方法。以二元件系统为例(多个元件串联或并联条件下可转化为二元件处理)对于串联与并联两种结构，针对元件的基本参数如失效率λ，维修率μ等进行推导，可有如下关系式：串联结构：对于二元件串联，根据系统可用性的定义，可有系统可用性表达式如下式：AS=MTTFSMTTFS+MTTRS=1λS1λS+1μS=A1·A2]]>其中：AS、A1、A2分别为系统S、元件1、元件2的可用度；MTTFS为系统S的平均失效时间；MTTRS为系统S的平均修复时间；λS为系统S的失效率；μS为系统S的修复率。对于串联二元件结构，其中包括基本的MTTF、MTTR与λ、μ之间的关系为：λS=λ1+λ2=1MTTFS]]>且对于每个元件，有其可用性表达式为：A1=μ1μ1+λ1]]>A2=μ2μ2+λ2]]>其中，λ1、λ2分别为元件1、元件2的失效率；μ1、μ2分别为元件1、元件2的修复率。上述几个式子代入式子整合后，可以得到MTTRS也即μS的表达式，MTTRS=1μS=λ1λ2+λ1μ2+λ2μ1μ1μ2(λ1+λ2)]]>并联结构：对于二元件并联。由于与上述结构的对偶性，根据系统不可用性的定义，有系统不可用性表达式如下：US=MTTRSMTTFS+MTTRS=1μS1λS+1μS=λSλS+μS=U1·U2]]>其中：US、U1、U2分别为系统S、元件1、元件2的不可用度；MTTFS、MTTF1、MTTF2分别为系统S、元件1、元件2的平均失效时间；MTTRS、MTTR1、MTTR2分别为系统S、元件1、元件2的平均修复时间；λS为系统S的失效率；μS为系统S的修复率。同时，μS=μ1+μ2=1MTTRS]]>对于每个元件有不可用度表达式，U1=λ1μ1+λ1]]>U2=λ2μ2+λ2]]>类似串联时的做法，把上述式子整合后，则可以得到：MTTFS=1λS=μ1μ2+λ1μ2+λ2μ1λ1λ2(μ1+μ2)]]>综合以上讨论，可有结论列写于如下表格：表1.二元件串并联结构的解析方法基本关系表2.N元件串并联结构的解析方法基本关系以上即是传统实施方式中使用解析方法定量化考虑维修指标条件下的系统可用度的实施方法。但在解析方法中隐含假设了维修力量是绝对充分的，并没有深入考虑维修资源(或力量)条件是否充足或是否存在限制(而这在实际情况下是很常见的)，因此对于实际情况，在具体应用中使用上述已有的解析方法会使评估结果偏于乐观。因此，在较少的元件数目、且维修资源调配方式较为直接的情况下，解析方法可以进行直接应用，但在较大元件数目的条件下，且对于维修资源有更多样化的调配要求或限制时，解析解将需要使用更为复杂的Markov状态转移理论进行求解，而这将使问题的求解过程复杂化，否则将很难实施。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法，解决在较大元件数目的条件下，且对于维修资源有更多样化的调配要求或限制时分析过程复杂的问题。本专利技术的技术方案为：一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法，其特征在于：所述系统由N个元件构成，元件构成的结构为并联状态，具体包括以下步骤：S1、初始时，维修组中元件数目为0，运行组中元件数目为N；对N个元件进行第一次失效时间的抽样，得到每个元件的抽样失效时长，并对其进行由小至大的排序，从最后一个元件即失效时长最长的元件开始，将其时间与考察时限Tm进行比较；a)若超出Tm则意味着系统中存在可以持续运行到任务时间结束的元件，则系统不需要配置维修资源；b)否则，把已经抽样形成的N个元件中的后N-1个元件都纳入运行组，而第一个则继续抽样其修复时间，使之成为当前空置的维修组中的第一个元件；而此前，维修组中尚没有元件处于维修状态；S2、从已经过排序的运行组中，对排在第一个位置的元件进行其下一次失效时刻的检查，检查是否存在最后一个可运行元件失效而导致系统失效的状况，进行维修时间抽样，得到其下一次维修时长；S3、当系统失效状态没有出现时，回到步骤S2；当系统出现失效状态时，对最近失效时刻的元件抽样其下一次的修复时长并累加到其失效时刻上获得其下一次的修复时刻，同时找到维修组中所用维修时间最长元件的时刻值，则系统的修复时刻就是这两者中的较大者，并记录系统的失效时长与相应的时刻以及系统的修复时刻；S4、当所有处在维修状态下的元件全部被修复后重新启动系统，抽样工作重新开始，回到步骤S1；当系统有可能恢复正常状态的时刻值大于考查时限Tm时，全部抽样工作结束；S5、在全部抽样工作完成后，进行统计，得到系统相应的平均失效时间以及平均修复时间；S6、根据统计得到的最终结果，为系统匹配相应的维修资源以及选择维修资源配置的时机。当元件构成的结构为串联时，具体包括以下步骤：S11、初始化两组存储空间，一组用于存储系统各次失效与修复时长，以及累积的失效和修复总时长，另一组用于存储各个元件的失效与修复时长；S12、对每个元件抽样其第一次失效时刻，并按该值由小到大的顺序进行排列，同时按需求对元件标号进行记录；S13、把排在第一位的元件抽样所得的失效时间作为系统的新一次失效时长，累加到系统的失效修复存储空间，判断此时系统的失效修复存储空间中所记录的各个失效时长及修复时长的累积值是否超过考察时限Tm；若尚未超过，则继续下面的步骤，否则抽样过程结束，并开始步骤S6进行统计工作；S14、对该第一位的元件进行修复时长抽样，累加到系统的失效修复存储空间；判断此时系统的失效修复存储空间的累积值是否超过考察时限Tm，若尚未超过，则继续下面的步骤，否则抽样过程结束，并开始步骤S6进行统计工作；S15、再对所有元件进行新的一次失效时间的抽样，对各个元件的失效时间进行更新，并进行由小到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法，其特征在于：所述系统由N个元件构成，可用的维修资源小于等于元件个数；元件构成的结构为并联或串联，分别采用抽样方法，得到系统相应的平均失效时间以及平均修复时间，为系统匹配相应的维修资源以及选择维修资源配置的时机。

【技术特征摘要】
1.一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法，其特征在于：所述系统由N个元件构成，可用的维修资源小于等于元件个数；元件构成的结构为并联或串联，分别采用抽样方法，得到系统相应的平均失效时间以及平均修复时间，为系统匹配相应的维修资源以及选择维修资源配置的时机。2.根据权利要求1所述的一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法，其特征在于：当系统为并联结构时，具体包括以下步骤：S1、初始时，初始化两组存储空间，一组称为运行组，用于存储尚未失效元件的信息，另一组称为维修组，用于存储处于维修状态的元件信息；对N个元件进行第一次失效时间的抽样，得到每个元件的抽样失效时长，并对其进行由小至大的排序，从最后一个元件即失效时长最长的元件开始，将其时间与考察时限Tm进行比较；a)若超出Tm则意味着系统中存在可以持续运行到任务时间结束的元件，则系统不需要配置维修资源；b)否则，把已经抽样形成的N个元件中的后N‐1个元件都纳入运行组，而第一个则继续抽样其修复时间，使之成为当前空置的维修组中的第一个元件；S2、从已经过排序的运行组中，对排在第一个位置的元件进行其下一次失效时刻的检查，检查该失效时刻值是否小于维修组中任意一个元件的抽样修复时刻值，是则出现系统失效的状态，否则未出现失效状态；S3、当系统失效状态没有出现时，回到步骤S2；当系统出现失效状态时，对最近失效时刻的元件抽样其下一次的修复时长并累加到其失效时刻上获得其下一次的修复时刻，同时找到维修组中所用维修时间最长元件的时刻值，则系统的修复时刻就是这两者中的较大者，并记录系统的失效时长与相应的时刻以及系统的修复时刻；S4、当所有处在维修状态下的元件全部被修复后重新启动系统，抽样工作重新开始，回到步骤S1；当系统有可能恢复正常状态的时刻值大于考查时限Tm时，全部抽样工作结束；S5、在全部抽样工作完成后，开始根据系统的失效修复存储空间中的内容，得到系统相应的平均失效时间以及平均修复时间；S6、根据统计得到的最终结果，为系统匹配相应的维修资源以及选择维修资源配置的时机。3.根据权利要求1所述的一种基于系统实时状态的维修可用性抽样分析方法，其特征在于：当系统为串联结构时，具体包括以下步骤：S11、初始化两组存储空间，一组用于存储系统各次失效与修复时长，以及累积的失效和修复总时长，另一组用于存储各个元件的失效与修复时长；S12、对每个元件抽样其第一次失效时间，并按该值由小到大的顺序进行排列，同时按需求对元件标号进行记录；S13、把排在第一位的元件抽样所得的失效时间作为系统的新一次失效时长，累加到系统的失效修复存储空间，判断此时系统的失效修复存储空间中所记录的各个失效时长及修复时长的累积...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞昌，王燊，童节娟，
申请(专利权)人：赵瑞昌，
类型：发明
国别省市：北京;11