基于维修成本和质量损失的最优关键质量特征确定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于维修成本和质量损失的最优关键质量特征确定方法，包括如下步骤：(1)计算得到总质量损失：首先利用第i次维修后的质量特征均值结合概率密度函数表达式计算得到第i次维修后的概率密度函数f

【技术实现步骤摘要】
基于维修成本和质量损失的最优关键质量特征确定方法


[0001]本专利技术属于质量管理
，涉及一种基于维修成本和质量损失的最优预防性维修关键质量特征确定方法。

技术介绍

[0002]现有与质量损失模型的改进及其应用有关的研究，均是针对产品的一个寿命周期的研究，但没有考虑产品的维修以及维修次数对质量损失的影响。一般来说，提前对产品进行预防性维修，则产品寿命延长，质量损失减小。反之，越晚对产品进行维修，随着产品退化，维修效果相对较差，则质量损失增大。因此应该考虑实际情况下，由于维修导致产品质量出现多段变化的特征。预防性维修是在故障发生前通过维护、翻修和更换等手段消除故障隐患，保持产品的规定状态。传统的预防性维修以时间为基准，按照规定的时间对装备进行拆卸维修，这种方式便于安排维修计划，但针对性差、维修工作量巨大且成本高。
[0003]因此，为了成本最小化情况下而又保持较高可靠性，本专利技术建立了基于维修成本及修正的质量损失模型的预防性维修时产品最优预防性维修的关键质量特征方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于维修成本和质量损失的最优关键质量特征确定方法。
[0005]产品维修后的使用寿命与其质量密切相关，且随着维修次数的增加，产品质量也会产生相应变化，应探索产品维修后的使用寿命与质量损失之间的关系。因此，准确估算产品的质量损失至关重要。本专利技术首先考虑了产品质量特征均值在实际使用期间应服从多段线性变化的特点，对现有的质量损失模型进行改进；其次通过非齐次泊松过程预测产品使用期间故障次数，对于变动的维修成本，考虑了可变维修费用的计算方法；最后综合考虑了维修成本和质量损失与产品关键质量特征之间的相关性，确立以最优的预防性维修关键质量特征为目标的维修决策方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]基于维修成本和质量损失的最优关键质量特征确定方法，包括如下步骤：
[0008](1)计算得到总质量损失；
[0009]所述总质量损失的计算公式为：
[0010][0011]式中，Q为总质量损失，Q
i
为第i次维修后的质量损失，Q
i
的计算公式为：
[0012][0013]式中，C
m
是产品质量特征达到预防性维修的公差范围所造成的损失成本，t
i
表示修复时间点，i＝1,2,3
…
n，r表示货币的年利率，t表示使用时间，ξ
i
(t)为第i次维修间产品服役寿命分布密度函数，是对t时刻需要维修的概率进行求导(一阶导)得到，t时刻需要维修
的概率P(T＜t
‑
t
i
‑1)的计算公式为：
[0014][0015]式中，T表示服役时间，x
LSL
表示质量特征的下限，x
USL
表示质量特征的上限，x
LSL
＝m
‑
Δ，x
USL
＝m+Δ，m为质量特征的目标值，Δ为质量特征公差，f[x(t
i
‑1)]表示在t
i
‑1时的概率密度函数，f[x(t
i
‑1)]的计算公式为：
[0016][0017]f
i
[x(t)]表示第i次维修后的概率密度函数，f
i
[x(t)]的计算公式为：
[0018][0019]式中，β为常数(β是由一批产品出厂后的方差变化数据得到的)，表示第i次维修后的质量特征均值，的计算公式为：
[0020][0021]式中，其中，Ф是正态分布标准化，μ
x
(0)是产品出厂时质量特征x的均值，σ
x
(0)为产品出厂时质量特征x的标准差；ε
i
表示第i次维修后质量特征的衰减系数，t
i
表示修复时间点，α为常数(α是由一批产品出厂后的均值变化数据得到的)，主要由产品服役过程中各因素(如时变、操作条件、受外力情况等)决定；
[0022](2)计算得到总维修成本；
[0023]所述总维修成本的计算公式为：
[0024][0025]其中，C
T
表示总维修成本，表示对应于第i个关键质量特征范围的维修成本，m(t)表示预测的维修次数；
[0026](3)以总维修成本和总质量损失最小为原则，通过拟合后的图像确定预防维修时的最优关键质量特征。
[0027]作为优选的技术方案：
[0028]如上所述的基于维修成本和质量损失的最优预防性维修的关键质量特征确定方法，第i次维修后质量特征的衰减系数(公式中k无实际含义)。
[0029]如上所述的基于维修成本和质量损失的最优预防性维修的关键质量特征确定方法，ε
i
的取值范围为0～0.0001。
[0030]如上所述的基于维修成本和质量损失的最优预防性维修的关键质量特征确定方法，预测的维修次数是利用非齐次泊松过程计算得到，非齐次泊松过程的计算公式为：
[0031][0032]式中，m(t)表示预测的维修次数，λ
i
(s)为强度函数。
[0033]如上所述的基于维修成本和质量损失的最优预防性维修的关键质量特征确定方法，不同关键质量特征的维修成本的计算公式为：
[0034][0035]式中，表示对应于第i个关键质量特征的维修成本，C
f
表示固定成本，C
v
表示变动成本。
[0036]如上所述的基于维修成本和质量损失的最优预防性维修的关键质量特征确定方法，拟合采用最小二乘拟合法。
[0037]如上所述的基于维修成本和质量损失的最优预防性维修的关键质量特征确定方法，步骤(3)具体为：分别得到总维修成本与公差的关系曲线和总质量损失与公差的关系曲线，交点即为最优预防性维修关键质量特征，若存在两个交点，则取他们之间质量特征较小的点为最优预防性维修关键质量特征；若无交点则取维修成本最低点处为最优预防性维修关键质量特征。
[0038]有益效果：
[0039]本专利技术的基于维修成本及修正的质量损失模型的产品预防性维修的关键质量特征确定方法反映了预防性维修的关键质量特征对产品以及成本的影响，并且可以有效地预测产品的使用寿命，在综合产品维修成本和造成的质量损失的基础上，以平均利润最大为目标，给出了最优预防性维修的公差范围的确定方法，这对提高企业效益具有重要意义。
附图说明
[0040]图1为维修后产品的质量特征均值变化曲线图，其中，l表示质量特征均值的下限；
[0041]图2为不同时间段下质量特征分布变化图；
[0042]图3为公差与维修成本和质量损失的关系曲线；
[0043]图4为公差、质量损失和维修成本的变化关系曲线。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于维修成本和质量损失的最优关键质量特征确定方法，其特征在于包括如下步骤：(1)计算得到总质量损失；所述总质量损失的计算公式为：式中，Q为总质量损失，Q
i
为第i次维修后的质量损失，Q
i
的计算公式为：式中，C
m
是产品质量特征达到预防性维修的公差范围所造成的损失成本，t
i
表示修复时间点，r表示货币的年利率，t表示使用时间，ξ
i
(t)为第i次维修后产品服役寿命分布密度函数，是对t时刻需要维修的概率进行求导得到，t时刻需要维修的概率P(T＜t
‑
t
i
‑1)的计算公式为：式中，T表示服役时间，x
LSL
表示质量特征的下限，x
USL
表示质量特征的上限，x
LSL
＝m
‑
Δ，x
USL
＝m+Δ，m为质量特征的目标值，Δ为质量特征公差，f[x(t
i
‑1)]表示在t
i
‑1时的概率密度函数，f[x(t
i
‑1)]的计算公式为：f
i
[x(t)]表示第i次维修后的概率密度函数，f
i
[x(t)]的计算公式为：式中，β为常数，表示第i次维修后的质量特征均值，的计算公式为：式中，其中，Ф是正态分布标准化，μ
x
(0)是产品出厂时质量特征x的均值，σ
x
(0)为产品出厂时质量特征x的标准差；ε
i
表示第i次维修后质量特征的衰减系数，α为常数；(2)计算得...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新田，靳凯，王进钢，刘淼，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：