一种模块化组件维修计划制定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种模块化组件维修计划制定方法及装置，该方法首先建立用于描述单元工况时间的矩阵并初始化，针对所述矩阵，逐年评估组件的完好概率，并根据所述完好概率制定候选维修方案，然后计算所有所述候选维修方案的效费比，选取效费比最大的候选维修方案作为优化维修方案；最后根据所述优化维修方案制定模块化组件维修计划。本发明专利技术能在没有描述产品老化程度的物理指标情况下，应用该方法可以清晰的确定各个维修时机、换件维修范围以及组件中各单元产品的所需备件的多少，从而制定较准确的维修计划。

A Method and Device for Making Maintenance Plan of Modular Components

【技术实现步骤摘要】
一种模块化组件维修计划制定方法及装置
本专利技术涉及产品寿命预测领域，具体涉及一种模块化组件维修计划制定方法及装置。
技术介绍
本文中的维修都是指以更换备件的方式对故障或老化产品进行维修。对老化产品开展换件维修的前提条件一般是有明确的物理指标能感知产品由良好状态逐渐“老化”到失效这一物理过程。例如，通过检测汽车轮胎的厚度这一物理指标能准确量化轮胎的老化状态，从而能及时开展维修，在失效前将其更换，避免引起重大事故。但是，也有相当数量的产品没有找到描述产品老化程度的物理指标，或者感知这些物理指标的探测器在使用时经济成本过高、难以使用或技术难度过大等原因导致实际上难以推广使用。此时，如何针对老化产品科学合理的开展维修成为难题。针对上述问题，本文提出一种基于产品寿命规律的方法，能在没有描述产品老化程度的物理指标情况下，应用该方法主要解决制定维修计划面临的三个问题：如何决定各个维修时刻？换件维修的范围是哪些？各产品需要的备件数量是多少？本文中以备件费用来表达维修费用，根据本文方法制定的维修计划是性价比最高的维修计划。装备通常具有多层级的结构特点，按照从低到高的次序，常见的层级划分有：元器件、零组件、组件、装备、分系统、系统等。在本文中，我们把可更换的、处于最底层结构的产品称之为单元，由于单元的组成更单一、更纯粹，因此其寿命分布更可能符合标准的指数分布、伽玛分布、对数正态分布、正态分布和威布尔分布等常见分布。一般来说，指数分布常用来描述电子零组件的寿命，如：印制电路板插件、电子组件、电阻、电容、集成电路等。我们把寿命T服从指数分布的单元称为指数型单元，记作T～Exp(μ)，其中μ的物理含义为平均寿命；T的密度函数为可靠度函数为伽玛分布常用来描述类似“冲击”引起的故障，假若单元能经受若干次外界冲击，但当单元受冲击次数累积到一定次数时就产生故障。例如电网中存在着电涌现象，一些电子器件当承受的电涌冲击次数超过一定数量时会发生故障。我们把寿命T服从伽玛分布的单元称为伽玛型单元，记作T～Ga(α,b)，其中α＞0为形状参数，b＞0为尺度参数，T的密度函数为其中Γ(α)为伽玛函数，且可靠度函数为对数正态分布是可靠性中常用的寿命分布，有许多单元(如绝缘体、半导体元器件、金属疲劳等)的寿命都服从对数正态分布。我们把寿命T服从对数正态分布的单元称为对数正态型单元，记作T～LN(μ,σ2)，其中μ为对数均值，σ为对数标准差，T的密度函数为式中ln()为自然对数函数，可靠度函数为正态分布常用来描述机械件寿命，如汇流环、齿轮箱、减速器等。我们把寿命T服从正态分布的单元称为正态型单元，记作T～N(μ,σ2)，其中μ为均值，σ2为方差，T的密度函数为可靠度函数为威布尔分布主要用于描述老化导致的故障，适用于机电件，如：滚珠轴承、继电器、蓄电池、液压泵、齿轮、材料疲劳件等。我们把寿命T服从威布尔分布的单元称为威布尔型单元，记作T～W(α,b)，其中尺度参数α＞0，在工程上形状参数b≥1，T的密度函数为可靠度函数为我们把直接由多项单元构成的某中间层结构的产品称之为组件，组件内各项单元之间以可靠性连接关系来进行描述。如果按照是否关重件的标准对组件内的各项单元进行取舍的话，则组件可以简化成一个由多项关重件串联而成的产品。在本文中，如未特别声明，组件内各单元之间的可靠性关系都视为串联关系。所谓模块化组件是指同类多个组件之间，可以在维修/工作过程中互换其内部的同类单元，通过对单元进行模块化拼装来得到状态完好的组件。当多个组件发生故障时，可以通过拼装其中的完好单元得到若干状态完好的组件。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种模块化组件维修计划制定方法及装置。本文中约定：组件由dyN项单元组成，已知各单元的寿命分布规律和单价dyMi,1≤i≤dyN；以年为时间单位，保障终点时刻记为T2；在零时刻同一批次共N个组件投入运行；维修计划由多个维修方案组成，维修方案的基本内容包括：维修时刻、需要维修的单元项目及其数量；在0～T2期间，当到达计划维修时刻时，按照计划全部更换指定的维修单元项；制定维修计划时，要求在0～T2期间每年的组件完好数量n大于M的概率(记为P(n＞M)，在本文中称之为完好概率)不得低于P1(P1是对维修计划的完好概率指标要求)，并且，两次维修之间的间隔时间不得小于T1。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一方面，本专利技术提供一种模块化组件维修计划制定方法，包括步骤100，建立用于描述单元工况时间的矩阵dyT12并初始化，令维修次数序号i2＝0，年度it＝1；其中所述矩阵dyT12为一dyN行、2列的矩阵，dyN表示模块化组件包含的单元数量，矩阵dyT12第一列表示单元的列装时刻，矩阵dyT12第二列表示单元的检查时刻；步骤200，针对所述矩阵dyT12，逐年评估组件的完好概率，并根据所述完好概率制定候选维修方案；步骤300，计算所有所述候选维修方案的效费比，选取效费比最大的候选维修方案作为优化维修方案；步骤400，根据所述优化维修方案制定模块化组件维修计划。进一步，所述的针对所述矩阵dyT12，逐年评估组件的完好概率，并根据所述完好概率制定候选维修方案，包括：步骤201，令dyT12(:,2)＝it，即令矩阵dyT12的第2列所有元素等于it；步骤202，令各单元的备件数量Nsi＝0,1≤i≤dyN，即：Ns为零向量，Ns描述了维修方案中哪些单元需要维修；其中Nsi＝0，表示本次维修中第i项单元不需要维修，Nsi＝N，表示本次维修中需要把所有的第i项单元全部更换，N表示组件数量；步骤203，针对dyT12，评估组件的完好概率，记为zPm1；zPm1是第it年底时组件完好概率的评估结果；步骤204，若it＝T2则保存评估结果到矩阵result中，令其第it行向量result(it,:)＝[itzjPm1zjPm1Ns]；T2表示保障终点时刻；否则，令dyT12(:,2)＝it+1，即令矩阵dyT12的第2列所有元素等于it+1；步骤205，针对dyT12，评估组件的完好概率，记为zPm2；zPm2表示不开展维修情况下第it+1年底时组件完好概率的预估结果；更新矩阵result：令result(it,:)＝[itzjPm1zjPm2Ns]；步骤206，若zPm2＜P1，意味着如果不采取维修措施将在第it+1年期间出现组件完好概率低于要求的情况，此时需要在第it年底开展维修，制定候选维修方案；P1表示对维修计划的完好概率指标要求。进一步，所述的计算所有所述候选维修方案的效费比，选取效费比最大的候选维修方案作为优化维修方案，包括：步骤301，令i2＝i2+1，dyTm＝dyT12,dyTm(:,2)＝it+T1，zP1＝zPm2；步骤302，若zP1＜P1则令候选维修方案序号i＝1；否则跳转至步骤306；步骤303，候选维修方案以全部更换第i项单元方式进行维修，并更新相关数据：令该候选维修方案中各单元的备件数量Nt＝Ns,Nti＝N，令各单元的工况数据dyTt＝dyTm,dyTt(i,1)＝it；步骤304，针对dyTt，评估组件的完好概率，记为zPti；计算候选维修方案的边际效费比：其中候选维修方案增加的第i项单元的备件费用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化组件维修计划制定方法，其特征在于，包括步骤100，建立用于描述单元工况时间的矩阵dyT12并初始化，令维修次数序号i2＝0，年度it＝1；其中所述矩阵dyT12为一dyN行、2列的矩阵，dyN表示模块化组件包含的单元数量，矩阵dyT12第一列表示单元的列装时刻，矩阵dyT12第二列表示单元的检查时刻；步骤200，针对所述矩阵dyT12，逐年评估组件的完好概率，并根据所述完好概率制定候选维修方案；步骤300，计算所有所述候选维修方案的效费比，选取效费比最大的候选维修方案作为优化维修方案；步骤400，根据所述优化维修方案制定模块化组件维修计划。

【技术特征摘要】
1.一种模块化组件维修计划制定方法，其特征在于，包括步骤100，建立用于描述单元工况时间的矩阵dyT12并初始化，令维修次数序号i2＝0，年度it＝1；其中所述矩阵dyT12为一dyN行、2列的矩阵，dyN表示模块化组件包含的单元数量，矩阵dyT12第一列表示单元的列装时刻，矩阵dyT12第二列表示单元的检查时刻；步骤200，针对所述矩阵dyT12，逐年评估组件的完好概率，并根据所述完好概率制定候选维修方案；步骤300，计算所有所述候选维修方案的效费比，选取效费比最大的候选维修方案作为优化维修方案；步骤400，根据所述优化维修方案制定模块化组件维修计划。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的针对所述矩阵dyT12，逐年评估组件的完好概率，并根据所述完好概率制定候选维修方案，包括：步骤201，令dyT12(:,2)＝it，即令矩阵dyT12的第2列所有元素等于it；步骤202，令各单元的备件数量Nsi＝0,1≤i≤dyN，即：Ns为零向量，Ns描述了维修方案中哪些单元需要维修；其中Nsi＝0，表示本次维修中第i项单元不需要维修，Nsi＝N，表示本次维修中需要把所有的第i项单元全部更换，N表示组件数量；步骤203，针对dyT12，评估组件的完好概率，记为zPm1；zPm1是第it年底时组件完好概率的评估结果；步骤204，若it＝T2则保存评估结果到矩阵result中，令其第it行向量result(it,:)＝[itzjPm1zjPm1Ns]；T2表示保障终点时刻；否则，令dyT12(:,2)＝it+1，即令矩阵dyT12的第2列所有元素等于it+1；步骤205，针对dyT12，评估组件的完好概率，记为zPm2；zPm2表示不开展维修情况下第it+1年底时组件完好概率的预估结果；更新矩阵result：令result(it,:)＝[itzjPm1zjPm2Ns]；步骤206，若zPm2＜P1，意味着如果不采取维修措施将在第it+1年期间出现组件完好概率低于要求的情况，此时需要在第it年底开展维修，制定候选维修方案；P1表示对维修计划的完好概率指标要求。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的计算所有所述候选维修方案的效费比，选取效费比最大的候选维修方案作为优化维修方案，包括：步骤301，令i2＝i2+1，dyTm＝dyT12,dyTm(:,2)＝it+T1，zP1＝zPm2；步骤302，若zP1＜P1则令候选维修方案序号i＝1；否则跳转至步骤306；步骤303，候选维修方案以全部更换第i项单元方式进行维修，并更新相关数据：令该候选维修方案中各单元的备件数量Nt＝Ns,Nti＝N，令各单元的工况数据dyTt＝dyTm,dyTt(i,1)＝it；步骤304，针对dyTt，评估组件的完好概率，记为zPti；计算候选维修方案的边际效费比：其中候选维修方案增加的第i项单元的备件费用Mmi＝Nti×dyMi；Nti表示第i项单元的备件数量，dyMi表示第i项单元的单价；步骤305，令i＝i+1，若i≤dyN则跳转至步骤303，否则选取边际效费比p2mi,1≤i≤dyN最大的候选维修方案，记其序号为Im，将第Im候选方案作为优化维修方案，并更新相关数据：令zP1＝zPtIm,NsIm＝N,dyTm(Im,1)＝it；令dyT12＝dyTm；更新维修计划矩阵plan，令其第i2行向量plan(i2,:)＝[itMmImzP1Ns]；更新矩阵result，令result(it,:)＝[itzjPm1zjPm2Ns]，然后跳转至步骤302；步骤306，令it＝it+1，若it≤T2则跳转至步骤201，否则输出矩阵plan和矩阵result；矩阵plan描述了在0～T2期间需要开展的维修次数、各次维修的时刻、需要维修的单元类别和数量；矩阵result记录了历年的组件完好概率评估结果。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述的评估组件的完好概率，包括：步骤501，令单元类别序号i＝1；步骤502，令第i项单元的投入运行时刻t1＝dyT12(i,1)，检查时刻t2＝dyT12(i,2)；步骤503，计算第i项单元在t2时刻的可靠度dyPri；步骤504，计算第i项单元在t2时刻的完好概率dyPmi；步骤505，令i＝i+1，若i≤dyN转步骤502，否则转步骤506；步骤506，计算组件的完好概率zPm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，单元可靠度计算式如下：若该单元寿命服从指数分布Exp(μ)，则若该单元寿命服从伽玛分布Ga(α,b)，则若该单元寿命服从对数正态分布LN(μ,σ2)，则若该单元寿命服从...

【专利技术属性】
技术研发人员：李华，李婧，文无敌，罗祎，张志强，
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