一种多台套设备的备件需求量计算方法技术

本发明专利技术提出了一种多台套设备的备件需求量计算方法，通过遍历计算各型单元的失效度，初始化备件方案并计算其保障效果，若P0≥Ps，则计算终止；若P0

A method for calculating spare parts demand of multiple sets of equipment

This invention puts forward a method for calculating the demand for spare parts of a multi set equipment. By traversing the failure degree of each unit, initializing the spare part scheme and calculating its guarantee effect. If P0 is more than Ps, the calculation is terminated; if P0

【技术实现步骤摘要】
一种多台套设备的备件需求量计算方法
本专利技术涉及备件需求量计算领域，尤其涉及一种多台套设备的备件需求量计算方法。
技术介绍
设备一般具有层次结构。例如，设备从顶层向低层可划分为：设备、部件、板件、元器件等。设备由多种类型的部件组成，各部件又由多种板件组成，以此类推。在本文中，我们把处于最底层的可更换/修理的产品称之为单元。由于单元处于最底层，其组成相对来说更为单纯、纯粹，因此其寿命的分布类型也就更接近理论上的“标准”分布类型，例如常见的指数分布、伽玛分布、正态分布、威布尔分布等。一般来说，电子零部件等单元的寿命服从指数分布，如：印制电路板插件、电子部件、电阻、电容、集成电路等。指数型单元指寿命服从指数分布的单元，寿命X服从指数分布记作X～Exp(λ)，X的密度函数为f(x)＝λe-λx。机械件寿命一般服从正态分布，如汇流环、齿轮箱、减速器等。正态型单元指寿命服从正态分布的单元，寿命X分布记作X～N(μ,σ2)，其中μ为寿命的均值，σ2为寿命的方差，X的密度函数为机电件寿命一般服从威布尔型分布，如：滚珠轴承、继电器、蓄电池、液压泵、齿轮、材料疲劳件等，该分布适于描述老化导致的故障。威布尔型单元指寿命服从威布尔分布的单元，寿命X分布记作记作X～W(α,b)，其中尺度参数α＞0，在工程上形状参数b≥1，X的密度函数为在本文中的多台套设备是同型设备，且同时投入使用、有着相近似的工作环境，各设备的已工作累积时间也较为接近，在本文中简化为各设备的已工作累积时间相等。该型设备中有多型单元可以配置备件。这些单元之间为独立关系，即：当某单元发生故障时，不会对其他单元的工作状态造成影响，既不会造成其他单元停止工作，也不会引起其他单元发生故障。这些单元发生故障时的外在表现不明显，只能通过专门的检修工作才能得知单元是否完好。因此，在再次开始使用这些多台套该型设备时，需要对所有设备进行检修，用备件更换故障单元，以确保再次开始使用时这些设备的完好性。上述约定，在现实中对应的常见场景有：1)处于贮存状态的设备。在贮存期间，该批次的设备、设备内各单元之间的可靠性关系为独立关系，某设备发生故障或设备内某单元发生故障，对其他设备或单元都没有影响。在启用该批次设备时，需要通过检修工作来确定设备/单元的完好性状态，并在一定的备件资源支持下达到预期的完好设备数量。2)单元故障为“软故障”，即单元的性能持续下降到某规定值时，可认定该单元“故障”，但此时单元并未停止工作，且其“故障”效果与其他单元一起以综合的方式影响设备，只能在事后以检修的方式，查找、修复故障单元。在本文中，所说的拼修检修策略，是指在首先完成所有设备的检查后，再利用所有完好的单元和备件，尽可能拼装出完好数量最大的设备。例如：设备由A、B、C三型单元组成。设备1中A、C故障，设备2中B故障，设备3中A和B都故障，当前A、B、C三型单元的备件数量为1、1、0，由于此时三型完好单元(含备件)的数量分别为2、2、2，按照拼修策略此时可以得到2台完好设备。拼修检修策略是一种“物尽其用”的策略，能最大限度地利用完好单元和备件，因此相比其他检修策略，是一种效率最高的检修策略，尤其适合模块化程度高的设备使用。在相同备件需求量的情况下，拼修检修策略下的备件保障效果可以认为是所有其他检修策略的上限结果，因此，当没有其他检修策略下的备件保障效果准确计算方法时，本专利技术包含的准确计算拼修检修策略下的备件保障效果方法，能为其他检修策略提供保障效果的“乐观”估计结果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种精确的多台套设备的备件需求量计算方法。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供了一种多台套设备的备件需求量计算方法，包括以下步骤，S1，遍历计算各型单元的失效度Pfd，Pfd描述为单元在0～T期间发生故障的概率，T为设备已工作累积时间，1≤d≤Nd，d为单元类型序号，Nd为单元类型数量；S2，初始化备件方案[Nb11Nb12…Nb1d…Nb1Nd]，[Nb11Nb12…Nb1d…Nb1Nd]为Nb台设备的完好与否状态，Nb1d的取值为0或1，Nb1d为0代表第d台设备的状态为故障，Nb1d为1代表第d台设备的状态为完好，在1≤d≤Nd范围内遍历，令Nb1d＝0、Nbd＝0；令判断标志flag＝1；S3，计算备件方案[Nb1Nb2…Nbd…NbNd]的保障效果P(Nok≥Nmin),P(Nok≥Nmin)为完好设备数量Nok大于等于Nmin的概率，Nmin为最少保证完好的设备的数量；S4，判断，若P0≥Ps，则计算终止，Ps为保障概率阈值，Nb1d为各型单元的备件需求量；若P0<Ps，则转步骤S5；S5，遍历生成候选备件方案，并计算对应的边际效益；S6，从所有边际效益dVj中找出最大值对应的序号Jm，j为候选备件方案序号；S7，在1≤d≤Nd范围内遍历，令令Nbi＝Nb1i，得到更新后的备件方案[Nb1Nb2…Nbd…NbNd]；令判断标志flag＝1，转步骤S3。在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤S1中，若第d型单元的寿命服从指数分布Exp(λ)，则失效度Pfd＝1-e-λT；若第d型单元的寿命服从正态分布N(μ,σ2)，则失效度若第d型单元的寿命服从威布尔分布W(α,b)，则失效度在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S3包括，S3.1，初始化d，令d＝1；S3.2，计算第d型完好单元数量不小于Nmin的概率Pd，式中，p＝Pfd，Nz为同型设备的台套数量；S3.3，更新d，令d＝d+1，若d>Nd，则转步骤S3.4，否则转步骤S3.2；S3.4，计算P(Nok≥Nmin),令S3.5，若flag>0，则令P0＝P(Nok≥Nmin)，转步骤S4；否则，令Pj＝P(Nok≥Nmin)，转步骤5.4。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S5包括，S5.1，初始化j，j为候选备件方案序号，令j＝1，令判断标志flag＝0；S5.2，生成第j号候选备件方案[Nb21Nb22…Nb2d…Nb2Nd]，令S5.3，在1≤d≤Nd范围内遍历，令Nbd＝Nb2d，转步骤S3，计算第j号候选备件方案对应的保障效果Pj；S5.4，计算第j号候选备件方案对应的边际效益dVj；令Mj为j号候选备件方案的采购价格，边际效益dVj反映了花在第j单元备件上的每一元钱对保障效果的提高程度；S5.5，令j＝j+1，若j>Nd则转步骤S6，否则转步骤S5.2。本专利技术的多台套设备的备件需求量计算方法相对于现有技术具有以下有益效果：(1)采用本专利技术方法和模拟法计算的保障概率结果进行对比，两种方法得到的保障概率结果高度一致，显示了本专利技术方法的准确性；(2)在相同备件需求量的情况下，拼修检修策略下的备件保障效果可以认为是所有其他检修策略的上限结果，因此，当没有其他检修策略下的备件保障效果准确计算方法时，本专利技术包含的准确计算拼修检修策略下的备件保障效果方法，能为其他检修策略提供保障效果的“乐观”估计结果。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多台套设备的备件需求量计算方法，其特征在于：包括以下步骤，S1，遍历计算各型单元的失效度Pfd，Pfd描述为单元在0～T期间发生故障的概率，T为设备已工作累积时间，1≤d≤Nd，d为单元类型序号，Nd为单元类型数量；S2，初始化备件方案[Nb11 Nb12 … Nb1d … Nb1Nd]，[Nb11 Nb12 … Nb1d … Nb1Nd]为Nb台设备的完好与否状态，Nb1d的取值为0或1，Nb1d为0代表第d台设备的状态为故障，Nb1d为1代表第d台设备的状态为完好，在1≤d≤Nd范围内遍历，令Nb1d＝0、Nbd＝0；令判断标志flag＝1；S3，计算备件方案[Nb1 Nb2 … Nbd … NbNd]的保障效果P(Nok≥Nmin),P(Nok≥Nmin)为完好设备数量Nok大于等于Nmin的概率，Nmin为最少保证完好的设备的数量；S4，判断，若P0≥Ps，则计算终止，Ps为保障概率阈值，Nb1d为各型单元的备件需求量；若P0

【技术特征摘要】
1.一种多台套设备的备件需求量计算方法，其特征在于：包括以下步骤，S1，遍历计算各型单元的失效度Pfd，Pfd描述为单元在0～T期间发生故障的概率，T为设备已工作累积时间，1≤d≤Nd，d为单元类型序号，Nd为单元类型数量；S2，初始化备件方案[Nb11Nb12…Nb1d…Nb1Nd]，[Nb11Nb12…Nb1d…Nb1Nd]为Nb台设备的完好与否状态，Nb1d的取值为0或1，Nb1d为0代表第d台设备的状态为故障，Nb1d为1代表第d台设备的状态为完好，在1≤d≤Nd范围内遍历，令Nb1d＝0、Nbd＝0；令判断标志flag＝1；S3，计算备件方案[Nb1Nb2…Nbd…NbNd]的保障效果P(Nok≥Nmin),P(Nok≥Nmin)为完好设备数量Nok大于等于Nmin的概率，Nmin为最少保证完好的设备的数量；S4，判断，若P0≥Ps，则计算终止，Ps为保障概率阈值，Nb1d为各型单元的备件需求量；若P0<Ps，则转步骤S5；S5，遍历生成候选备件方案，并计算对应的边际效益；S6，从所有边际效益dVj中找出最大值对应的序号Jm，j为候选备件方案序号；S7，在1≤d≤Nd范围内遍历，令令Nbi＝Nb1i，得到更新后的备件方案[Nb1Nb2…Nbd…NbNd]；令判断标志flag＝1，转步骤S3。2.如权利要求1所述的多台套设备的备件需求量计算方法，其特征在于：所述步骤S1中，若第d型单元的寿命服...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婧，李华，吴笛霄，陈浩，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42