[發明專利]面向任務的多態串聯可修裝備薄弱部件識別方法

在審

• 申請號: 201710036457.1
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106886822A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 蔡志強;高恒一;司書賓;李洋;張帥;趙江濱
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于機電裝備維護保障領域，特別涉及一種面向任務的多態串聯可修裝備薄弱部件識別方法。

背景技術

文獻“申請公布號是CN105894133A的中國發明專利”公開了一種基于在役壽命評估的備件需求預測方法。該方法首先利用設備運行過程中零部件更換的歷史記錄，建立統計模型，評估備件在當前服役條件下的壽命，然后根據在役壽命的估計值以及實際服役時間，定義備件需求函數，并進一步預測多臺設備在一定時間范圍內的備件需求總量。但是這種方法沒有給出針對不同薄弱程度的部件進行有差別的提供備件，無法控制備件的合理庫存水平，保障裝備完好。

發明內容

為了克服現有基于在役壽命評估的備件需求預測方法實用性差的不足，本發明提供一種面向任務的多態串聯可修裝備薄弱部件識別方法。該方法首先分析多態串聯可修裝備部件組成，確定部件及整個裝備的各種運行及失效狀態，利用故障樹分析方法建立MMDD模型；其次用布爾變量的乘積表示MMDD模型中從根節點到終節點的所有路徑；然后根據馬爾科夫過程計算多態串聯可修裝備各部件的可用度模型生成矩陣、可靠度模型生成矩陣以及各部件在任務周期內的轉移概率矩陣、保持正常運行狀態的轉移率矩陣和處于失效狀態的轉移率矩陣；最后分別計算各部件的任務成功重要度，并按照由小到大的順序排序，進而確定重要度值大的部件為多態串聯可修裝備的薄弱部件，實用性好。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種面向任務的多態串聯可修裝備薄弱部件識別方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、根據多態串聯可修裝備的部件組成，確定部件和整個裝備的各種運行及失效狀態，利用故障樹方法建立多態串聯可修裝備的MMDD模型。

步驟二、用布爾變量的乘積表示MMDD模型中從根節點到終節點1的所有路徑k，k的取值為1,2,…,n_B，n_B表示最后一條路徑，并通過深度優先搜索的方法枚舉出。

步驟三、根據馬爾科夫過程計算多態串聯可修裝備各部件的可用度模型生成矩陣Q、可靠度模型生成矩陣P以及各部件在任務周期內的轉移概率矩陣E，在任務周期內保持正常運行狀態的轉移率矩陣U，在任務周期內處于失效狀態的轉移率矩陣D。

可用度模型生成矩陣Q中，是部件a_i從一個運行狀態轉移到另一個運行狀態的概率，M_i,M_i-1均表示部件a_i的一個運行狀態，矩陣Q所有元素中的上標Q a_i表示公式中的轉移概率適用于部件a_i的可用度模型生成矩陣Q，i的取值為自然數1,2,…；是部件a_i從一個運行狀態向一個失效狀態轉移的轉移概率，0表示部件a_i的一個失效狀態；是部件a_i從一個失效狀態向一個運行狀態轉移的轉移概率，是部件a_i從一個失效狀態向另一個失效狀態轉移的轉移概率。

可靠度模型生成矩陣P中，是部件a_i從一個完好度高的運行狀態轉移到一個完好度低的運行狀態的轉移概率，矩陣P所有元素中的上標P a_i表示公式中的轉移概率適用于部件a_i的可靠度模型生成矩陣P；是部件a_i從一個運行狀態轉移到失效狀態的轉移概率。

任務周期內的轉移概率矩陣E＝e^Q×T，e是自然對數的底數，T是任務周期。保持正常運行狀態的轉移概率矩陣I_m×m是m×m階單位矩陣，處于失效狀態的轉移概率矩陣D＝E-U。

步驟四、基于馬爾科夫轉移過程、生成矩陣和各部件在任務周期內的轉移概率矩陣計算每條路徑k的任務成功概率Pr(Π_k＝1)，計算裝備S任務成功概率Π_k＝1表示路徑k成功，S≥1表示裝備任務成功。

步驟五、根據指數分布和生成矩陣計算部件a_i的狀態概率Pr(a_i＝j)，以及部件a_i處于狀態j時裝備S任務成功的條件概率Pr(S≥1|a_i＝j)，其中j的取值為0,1,2…,M_i。部件a_i的失效概率由計算得出，λ為部件a_i的失效率，表示部件a_i失效。部件a_i處于正常運行狀態下的可靠性為