基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法技术

本发明专利技术提供一种基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法，首先对产品故障进行分类，分别通过统计法和FMMEA方法确定关键维修部件，同时通过分析维修和故障的历史数据，获取寿命分布函数和故障率函数，并以此为基础，建立预防性维修指标和确定决策变量，建立起成本最小化和可用度最大化的两种预防性维修优化模型，采用遗传算法求解；对各关键维修部件，选用两种预防性维修优化模型中适用的模型进行求解，获得最优的预防性维修间隔时间数值，进行系统综合权衡分析，从而制定反包助推组件的预防性维修表单。该方法能实现产品的预防性维修表单的制定和调整，能节省维修成本，提高经济效益。

【技术实现步骤摘要】
基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法
本申请属于轮胎成型机预防性维修
，具体地涉及一种基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法。
技术介绍
轮胎成型机的系统庞大、机械结构繁多、持续运动部件较多，其故障率一直处于较高水平。以轮胎成型机中的反包助推组件为例，现有预防性维修缺乏目标计划性、实际应用性和科学合理性，只局限于部分措施，例如：润滑油、润滑脂的定期加油加脂和易损件的定期排查，以及可修件在故障时其相关关键点螺栓的检查。对于大多数的可修件，并无故障前的预防性维修和更换措施，并且大多维修工作是基于往年经验和主观决策实施，预防性维修间隔期的确定具有较强的主观任意性，并未结合设备的使用、运转和维修保养情况，没有科学系统地进行分析。同时，由于备件的生产和供应安排也是按照不合理的预防性维修表单进行，使得设备故障时备件经常正在生产或处于运输途中，进而造成故障部件无法及时更换，设备停机时间长，最终带来巨大的经济损失。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术以反包助推组件为对象，开展以可靠性为中心的维修分析，确定关键维修部件，建立预防性维修优化模型，制定更为合理的预防性维修表单，从而节省维修成本，提高经济效益，并且能适用到其它机械产品上。本专利技术的技术方案是：一种基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法，包括以下步骤：S1，确定关键维修部件：对于已发生故障的所述反包助推组件进行分析，利用统计法筛选故障率高且故障数目多的部件作为所述关键维修部件进行预防性维修；同时采用FMMEA方法研究所述反包助推组件内的潜在故障模式，选取故障风险高的部件作为所述关键维修部件进行预防性维修；S2，对所述关键维修部件的故障时间统计数据进行分析处理，获取寿命分布函数；S3，根据预防性维修与部件故障率之间的关系，获得所述预防性维修后部件的故障率函数，以描述关键维修部件的维修效果；S4，建立预防性维修优化模型；S5，采用遗传算法求解S4中的预防性维修模型，对于所述关键维修部件，分别选用成本最小化模型和可用度最大化模型中的部分模型进行求解，获得最优的预防性维修间隔时间数值；S6，按照步骤S1～S5，获得所述关键维修部件的维修时间间隔和维修项目，进行系统综合权衡分析，从而制定所述反包助推组件的预防性维修表单。优选的，步骤S2具体包括以下步骤：S21、对于所述关键维修部件中的机械类产品的耗损型故障，采用正态分布函数和威布尔分布函数描述其寿命分布，寿命分布函数为且故障率λ(t)表示为式中，t为时间、θ为比例参数、β为形状参数，e为自然对数的底数；S22、对于所述关键维修部件中的电子类产品的偶然性故障，采用指数分布来描述其寿命分布，寿命分布函数为故障率表示为式中，t为时间，θ为比例参数，e为自然对数的底数。优选的，步骤S3中的故障率函数的获得包括以下步骤：S31、所述关键维修部件在投入使用且未经任何预防性维修时，其初始故障率函数λ1(t)能由S21或S22中提出的寿命分布函数获得；S32、所述关键维修部件第k次预防性维修后的故障率函数能由初始故障率函数获得其中：1＜a1≤a2≤L≤ak、0＜b1≤b2≤L≤bk＜1、t∈(0,T)，λk表示第k次预防性维修后部件的故障率，ak表示部件在第k个预防性维修间隔期内的故障率递增因子，bk表示部件在第k个预防性维修间隔期内的役龄递减因子，T表示两次预防性维修之间的时间间隔。优选的，步骤S4具体包括以下步骤：S41、根据维修性指标和可靠性指标，建立预防性维修指标体系，并对预防性维修影响参数进行选择；S42、对反包助推组件的所述关键维修部件采取周期性预防性维修：在固定的工作时间间隔T，对所述关键维修部件采取预防性维修；在两次预防性维修的时间间隔内发生故障时，对所述关键维修部件进行修复性维修；当所述关键维修部件需要进行第N次预防性维修时，对其进行更换，同时确定在预防性维修周期内，所述关键维修部件能继续工作的最低可靠度为Rm；以维修间隔T和维修次数N为决策变量，进行优化；S43、建立以成本最小化为目标的基本优化模型为建立以可用度最大化为目标的基本优化模型为其中，Cf：对部件进行一次修复性维修所需的费用成本，为常数；Cp：对部件进行一次预防性维修所需的费用成本，为常数；CR：对部件进行一次更换所需的费用成本，为常数；Cz：部件在一个更换周期内的总费用；C0：部件在每个更换周期的单位时间内的总费用上限；费用率，即部件在每个更换周期的单位时间内的总费用；Tf：对部件进行一次修复性维修所需的时间，为常数；Tp：对部件进行一次预防性维修所需的时间，为常数；TR：对部件进行一次更换所需的时间，为常数；Tz：部件在一个更换周期内的总时间；Au：可用度；A0：部件允许工作的最低可用度；Rk(t)：部件在第k个维修间隔期内的可靠度函数，k＝1,2,L,N；Rm：部件允许继续工作的最低可靠度；Z：整数；F(T,N)：表示所述关键维修部件在实际工作中的其它约束条件。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术能降低设备预防性维修的复杂程度，提高预防性维修的有效性，节省维修成本和提高经济效益；2、该方法同样适用于轮胎成型机中的其它组件，最终制定整个轮胎成型机的预防性维修表单，也能对其它机械类和电子类产品进行分析，对其预防性维修表单提供参考。附图说明图1为本专利技术的预防性维护方法的基本流程；图2为本专利技术的反包助推组件的结构示意图；图3为本专利技术的反包助推组件的结构层次关系图；图4为本专利技术的预防性维修后故障率的变化规律示意图；图5为本专利技术的预防性维修指标体系示意图；图6为本专利技术的关键维修部件的预防性维修策略示意图；以及图7为本专利技术的反包助推组件预防性维修表单时间轴。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法，具体步骤包括：步骤S1，确定关键维修部件：对于已发生故障的反包助推组件进行分析，利用统计法筛选故障率高且故障数目多的部件作为关键维修部件进行预防性维修；同时采用FMMEA方法研究反包助推组件内的潜在故障模式，选取故障风险高的部件作为关键维修部件进行预防性维修；对于实际运行中很少发生故障的部件，一般不需进行预防性维修工作；通过对设备开展故障数据分析、故障模式分析、故障机理分析等，识别容易造成系统停机或更换成本较高的关键部件。步骤S2，对关键维修部件的故障时间统计数据进行分析处理，获取寿命分布函数；基于已有的故障数据和FMMEA结果，结合设计人员与维修人员的经验，分析确定关键维修部件的寿命分布形式和形状。S21、对于关键维修部件中的机械类产品的耗损型故障，采用正态分布函数和威布尔分布函数描述其寿命分布，寿命分布函数为故障率λ(t)可以表示为：式中，t为时间、θ为比例参数、β为形状参数，e为自然对数的底数；S22、对于关键维修部件中的电子类产品的偶然性故障，采用指数分布来描述其寿命分布，寿命分布函数为故障率可以表示为步骤S3，根据预防性维修本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，确定关键维修部件：对于已发生故障的反包助推组件进行分析，利用统计法筛选故障率高且故障数目多的部件作为关键维修部件进行预防性维修；同时采用FMMEA方法确定所述反包助推组件内的潜在故障模式，选取故障风险高的部件作为关键维修部件进行预防性维修；S2，对所述关键维修部件的故障时间统计数据进行分析处理，获取寿命分布函数；S3，根据预防性维修与部件故障率之间的关系，获得预防性维修后部件的故障率函数，以描述关键维修部件的维修效果；S4，建立预防性维修优化模型；S5，采用遗传算法求解S4中的预防性维修模型，对于所述关键维修部件，分别选用成本最小化模型和可用度最大化模型中的部分模型进行求解，获得最优的预防性维修间隔时间数值；以及S6，按照步骤S1～S5，获得所述关键维修部件的维修时间间隔和维修项目，进行系统综合权衡分析，从而制定所述反包助推组件的预防性维修表单。

【技术特征摘要】
1.一种基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，确定关键维修部件：对于已发生故障的反包助推组件进行分析，利用统计法筛选故障率高且故障数目多的部件作为关键维修部件进行预防性维修；同时采用FMMEA方法确定所述反包助推组件内的潜在故障模式，选取故障风险高的部件作为关键维修部件进行预防性维修；S2，对所述关键维修部件的故障时间统计数据进行分析处理，获取寿命分布函数；S3，根据预防性维修与部件故障率之间的关系，获得预防性维修后部件的故障率函数，以描述关键维修部件的维修效果；S4，建立预防性维修优化模型；S5，采用遗传算法求解S4中的预防性维修模型，对于所述关键维修部件，分别选用成本最小化模型和可用度最大化模型中的部分模型进行求解，获得最优的预防性维修间隔时间数值；以及S6，按照步骤S1～S5，获得所述关键维修部件的维修时间间隔和维修项目，进行系统综合权衡分析，从而制定所述反包助推组件的预防性维修表单。2.根据权利要求1所述的基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：S21、对于所述关键维修部件中的机械类产品的耗损型故障，采用正态分布函数和威布尔分布函数描述其寿命分布，寿命分布函数为且故障率λ(t)表示为式中，t为时间，θ为比例参数，β为形状参数，e为自然对数的底数；S22、对于所述关键维修部件中的电子类产品的偶然性故障，采用指数分布来描述其寿命分布，寿命分布函数为故障率表示为式中，t为时间，θ为比例参数，e为自然对数的底数。3.根据权利要求1或者2所述的基于故障分析的反包助推组件的预防性维护方法，其特征在于，步骤S3中的故障率函数的获得包括以下步骤：S31、所述关键维修部件在投入使用且未经任何预防性维修时，其初始故障率函数λ1(t)能由S21或S22中提出的寿命分布函数获得；S32、所述关键维修部件第k次预防性维修后的故障率函数能由初始故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：李姝昱，文美林，张清源，刘月月，王彦松，江民圣，康锐，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11