一种状态监测维修与预测维修混合维修规划方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种状态监测维修与预测维修混合维修规划方法，包括步骤：步骤一、根据状态监测维修策略采集系统状态值；步骤二、判断系统状态值是否达到预防维修状态阈值Lp，否，则执行步骤一；是，则执行步骤三；步骤三、判断系统状态值是否超过失效阈值，是，则开展事后维修；否，则建立预测维修规划策略；步骤四、判断是否满足预测维修策略的更新停止条件，否，则执行步骤三；是，则开展预防维修。本发明专利技术实施例提出一种混合维修规划方法，既能在产品开始运行前对维修策略可能达到的总体水平给出准确估计，又能在此基础上基于预测维修方法进一步提升部分产品的维修效果，进而提升所有产品的总体维修效果。

A hybrid maintenance planning method and system for condition monitoring, maintenance and predictive maintenance

The invention relates to a condition monitoring maintenance and predictive maintenance maintenance mixed programming method, which comprises the following steps: step one, according to the state monitoring and maintenance strategy acquisition system state values; step two, determine the system state value is to prevent the maintenance threshold Lp, not the implementation steps; step three, step three; and judge the system state value exceeds the failure threshold, is, is to carry out the maintenance; not, establish prediction strategy maintenance planning; step four, determine whether they meet the predictive maintenance strategy to update the stop condition, whether the step is three, is to carry out preventive maintenance. The embodiment of the invention provides a hybrid maintenance planning method, which can give the overall level of the products began to run before the maintenance strategy can achieve accurate estimation, and on the basis of maintenance methods to further enhance the prediction based on the part of the product maintenance effect, and thus enhance the overall maintenance effect of products.

【技术实现步骤摘要】
一种状态监测维修与预测维修混合维修规划方法及系统
本专利技术涉及产品寿命预测与健康管理
，尤其涉及一种状态监测维修与预测维修混合维修规划方法及系统。
技术介绍
对于制造型企业，生产总成本的很大一部分是用于设备维修的。对于核电企业等安全敏感型企业，是否能有效地发现设备隐患并适时加以维修更是企业的头等大事。近年来，随着传感器技术的发展，状态监测维修(CBM)与预测维修(PdM)策略逐步得到人们的关注与研究。对于大部分产品，其失效总是伴有一段特征指标变化的过程，如果能准确掌握这些特征指标，就能更好地理解产品的衰退过程，甚至预测其失效时间。因此，相比于传统的周期性预防维修或基于产品统计寿命分布的预防维修策略，状态监测维修与预测维修往往能更有效地减少产品失效比例，降低维修费用，提升设备可用性与安全性。状态监测维修根据产品特征指标的衰退模型优化选取预防维修状态阈值、状态监测间隔等参数，一旦某一产品的状态监测数值达到或超过预防维修状态阈值则开展预防维修。另一方面，预测维修则根据每一个产品的在线状态监测数据，预测其未来的衰退过程发展趋势，并根据这一预测动态地更新其预防维修时间，直至满足某一更新停止条件或产品失效为止。由于上述特点，状态监测维修与预测维修各有优势：状态监测维修建立在一批产品的衰退过程模型之上，因而可以准确地给出针对一批同类产品的总体维修效果(平均维修费用、平均可用度、平均生产率等)；而预测维修在维修策略建立在每一具体产品的状态监测数据之上，因而其针对性更强，维修时间往往更优，但同时难以给出一批同类产品在开展预测维修后的总体维修效果。对于大型制造企业而言，在实施维修前知晓某一维修策略的总体维修效果与实施维修过程中维修效果的进一步提升往往都很重要，前者通常意味着订单能否准时交付，而后者则意味着成本能否进一步降低、产量能否进一步提升。在现有关于状态监测维修与预防维修的研究中，M.–Y.You等提出一种预防维修规划与剩余寿命预测结果相结合的维修规划策略(Ming-YiYou,FangLiu,WenWang,GuangMeng.Statisticallyplannedandindividuallyimprovedpredicitivemaintenancemanagementforcontinuouslymonitoreddegradingsystems.IEEETransactionsonReliability,2010,59(4),744-753)。然而，该项研究是基于传统的基于统计寿命分布的预防维修给出总体维修效果评估，并非基于效果更好的状态监测维修策略。另一方面，基于剩余寿命预测结果的个体维修效果提升策略也是近似优化的(或基于经验的)。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种状态监测维修与预测维修混合维修规划方法及系统，基于状态监测维修给出总体维修效果评估，并在此基础上采用预测维修策略进一步提升个体维修效果，用以解决现有技术中存在的技术问题。为实现上述的专利技术目的，在基于本专利技术方法的一个实施例中，包括以下步骤：步骤一、根据状态监测维修策略采集系统状态值；步骤二、判断系统状态值是否达到预防维修状态阈值Lp，否，则执行步骤一；是，则执行步骤三；步骤三、判断系统状态值是否超过失效阈值，是，则开展事后维修；否，则建立预测维修规划策略；步骤四、判断是否满足预测维修策略的更新停止条件，否，则执行步骤三；是，则开展预防维修。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，在步骤一之前还包括：步骤S01、确定参数与建立衰退模型；步骤S02、根据步骤S01建立的系统衰退模型及确定的参数，建立状态监测维修策略。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，步骤S02具体包括：步骤S021、建立系统长期单位时间的净效益模型；步骤S022、采用仿真分析的方法得到各种(n,Lp)参数组合情况下的净效益，并选取使得净效益最大的参数组合建立状态监测维修策略。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，步骤S01中衰退模型为随机线性衰退过程模型：L(t)＝θ+βt+ε(t)(1)其中L(t)为系统在时刻t的状态值，θ为截距参数且符合正态分布；β为衰退速率参数且符合正态分布；ε(t)符合中心布朗运动。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，步骤S021具体为根据状态监测维修策略的目的、状态监测维修策略的执行规则和维修效果建立系统长期单位时间的净效益模型：其中，其中p(t)为系统在时刻t产生的经济效益；T为系统工作时长，N为系统在工作时间段内的状态观测次数，ci为一次状态观测的费用，Mpm、Mcm分别为系统接收的预防维修与事后维修次数，cpm、ccm分别为系统接收一次预防维修与事后维修的费用；Tpm、Tcm分别为开展一次预防维修与事后维修的时间，T1为系统自开始运行至接收一次预防维修或事后维修的运行时间变量，N1为系统自开始运行至接收一次预防维修或事后维修所接受的状态观测次数，Ppm为系统接收预防维修的概率，Pcm为系统接收事后维修的概率，E[A]指A的期望值。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，步骤S022具体为采用仿真分析的方法考察一组参数(n,Lp)的状态维修策略的表现，即：其中，ks为仿真样本数，T1i为样本i自开始运行至接收一次预防维修或事后维修的时间，N′1i为样本i自开始运行至接收一次预防维修或事后维修所接受的状态观测次数，δpmi、δcmi分别为样本i的预防维修与事后维修指示函数，若样本i接受预防维修，则δpmi＝1、δcmi＝0，反之则δpmi＝0、δcmi＝1；这样考察(n,Lp)参数组合情况下的状态监测维修策略的表现，并选取表现最优的参数组合建立状态监测维修策略，其中，n为系统状态监测时间间隔nΔt与状态监测最小间隔Δt的比值。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，步骤三中建立预测维修规划策略具体包括：当样本刚达到预防维修状态阈值时，计算并比较tip时允许系统继续运行mΔt后再观测的期望单位时间的净效益和系统直接在tip时刻开展预防维修的单位时间的净效益，得到系统单位时间净效益最大化的系统继续运行采样间隔数m*(tip)，其中tip＝N1inΔt，系统状态监测时间间隔nΔt，m为自然数，N1i样本i自开始运行至达到预防维修状态阈值但未达到失效阈值接受的状态观测次数。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，步骤四中预测维修策略的更新停止条件为：m*(tipk)≤LΔt(10)即在开始预测维修规划后某一时刻计算所得的最优系统继续运行时间小于等于L个最小采样间隔，则立刻开展预防维修，其中L为正整数，k为自然数，tipk＝tip+(k-1)Δt，当k等于1时，m*(tip)为步骤S503得到的采样间隔数。在基于本专利技术方法的另一个实施例中，当系统进入预测维修规划阶段后，如果m*(tipk)>LΔt，则允许系统继续运行Δt后进行一次状态观测，计算并比较tipk时允许系统继续运行mΔt后再观测的期望单位时间的净效益和系统直接在tipk时刻开展预防维修的单位时间的净效益，得到系统单位时间净效益最大化的系统继续运行采样间隔数m*(tipk)，再次考察是否满足更新停止条件，如此循环往复，直至满足更新停止条件或系统中途失效为止。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例提出一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种状态监测维修与预测维修混合维修规划方法，其特征在于，包括：步骤一、根据状态监测维修策略采集系统状态值；步骤二、判断系统状态值是否达到预防维修状态阈值Lp，否，则执行步骤一；是，则执行步骤三；步骤三、判断系统状态值是否超过失效阈值，是，则开展事后维修；否，则建立预测维修规划策略；步骤四、判断是否满足预测维修策略的更新停止条件，否，则执行步骤三；是，则开展预防维修。

【技术特征摘要】
1.一种状态监测维修与预测维修混合维修规划方法，其特征在于，包括：步骤一、根据状态监测维修策略采集系统状态值；步骤二、判断系统状态值是否达到预防维修状态阈值Lp，否，则执行步骤一；是，则执行步骤三；步骤三、判断系统状态值是否超过失效阈值，是，则开展事后维修；否，则建立预测维修规划策略；步骤四、判断是否满足预测维修策略的更新停止条件，否，则执行步骤三；是，则开展预防维修。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤一之前还包括：步骤S01、确定参数与建立衰退模型；步骤S02、根据步骤S01建立的系统衰退模型及确定的参数，建立状态监测维修策略。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S02具体包括：步骤S021、建立系统长期单位时间的净效益模型；步骤S022、采用仿真分析的方法得到各种(n,Lp)参数组合情况下的净效益，并选取使得净效益最大的参数组合建立状态监测维修策略；其中，n为系统状态监测时间间隔nΔt与状态监测最小间隔Δt的比值。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S01中衰退模型为随机线性衰退过程模型：L(t)＝θ+βt+ε(t)(1)其中L(t)为系统在时刻t的状态值，θ为截距参数且符合正态分布；β为衰退速率参数且符合正态分布；ε(t)符合中心布朗运动。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S021具体为根据状态监测维修策略的目的、状态监测维修策略的执行规则和维修效果建立系统长期单位时间的净效益模型：其中，其中p(t)为系统在时刻t产生的经济效益；T为系统工作时长，N为系统在工作时间段内的状态观测次数，ci为一次状态观测的费用，Mpm、Mcm分别为系统接收的预防维修与事后维修次数，cpm、ccm分别为系统接收一次预防维修与事后维修的费用；Tpm、Tcm分别为开展一次预防维修与事后维修的时间，T1为系统自开始运行至接收一次预防维修或事后维修的运行时间变量，N1为系统自开始运行至接收一次预防维修或事后维修所接受的状态观测次数，Ppm为系统接收预防维修的概率，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤明懿，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十六研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33