[發明專利]一種基于熵值的裝備維修性評價模型

有效

• 申請號: 202010330300.1
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111553581B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 柯宏發;陳小衛;薛勇;趙繼廣;段永勝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/00;G06Q50/26;G06K9/62
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所(普通合伙) 41112
• 代理人: 陸君

1.一種基于裝備維修信息和行為熵值的裝備維修性評價模型，其特征是：構建定性指標和定量指標相結合的裝備維修性評價指標體系，建立評價指標的熵值度量模型和裝備維修性綜合評價模型；

裝備維修性評價指標體系包括：維修任務復雜度、維修保障復雜度和基于熵值的維修效果；

1)維修任務復雜度體系，包括：裝備維修性的不同影響因素、維修信息、維修邏輯和維修步驟的內涵特征；

(1)所述裝備維修任務復雜度，通過維修信息、維修邏輯和維修步驟復雜度進行衡量；

(2)所述維修信息復雜度度量裝備維修任務所包含的信息量大小；

(3)所述維修邏輯復雜度度量裝備維修任務本事邏輯結構的復雜程度；

(4)維修步驟復雜度度量完成裝備維修任務所需操作的復雜程度；

2)維修保障復雜度，通過維修認知、維修設施復雜度進行衡量；

(1)維修認知復雜度衡量維修性試驗與評定過程中，維修認知水平的差異，維修認知水平越高，裝備維修性復雜度越低；

(2)維修設施保障程度越高，裝備維修性復雜度越低；

3)基于熵值的維修效果度量達到規定裝備維修效果所需實踐參數的復雜程度，通過故障信息復雜度和時間性復雜度進行衡量；

(1)故障信息復雜度，基于故障檢測率、故障隔離率、虛警率的參數進行綜合；

(2)時間性復雜度，基于平均修復時間、平均預防性維修時間、平均維修停機時間、維修時率的熵值進行綜合，這四種維修時間越短，裝備的維修性越優良；

基于熵值的裝備維修性綜合評估，熵越大，裝備維修的不確定性越大，裝備維修系統越無序，裝備的維修性越差；

1)評價指標的熵值度量方案，對于維修信息、維修邏輯和維修步驟復雜度度量，采用熵值度量法進行，首先根據裝備維修性試驗程序，設計維修動作控制流程、維修任務信息流程和故障信息流程；

(1)維修動作控制流程，是維修動作流程的形式，該動作的流程：

一階熵評價維修程序控制邏輯的規則性，用來表征維修邏輯復雜度；

二階熵評價給定維修程序控制的層次數量，用來表征維修步驟復雜度；

(2)維修任務信息流程，是數據結構信息流程的形式，反映了維修任務信息的種類、數量等信息，利用該維修任務信息流程的二階熵表征維修信息復雜度；

(3)故障信息流程，是數據結構信息流程的形式，反映了裝備故障信息的種類、數量的信息，利用該故障信息流程的二階熵表征故障信息復雜度；

其中，一階熵和二階熵的區別就是使用不同的方法對流程節點進行分類，一階熵依據各節點的進出口數量，進口和出口數量相同的節點歸為一類；二階熵依據各節點的相鄰節點的種類和數量進行分類，相鄰節點的種類和數量都相同的節點歸為一類；從而根據分類數量的多少，分別計算相應的一階熵值和二階熵值；

(4)維修認知復雜度和維修設施復雜度基于裝備維修性試驗與評定中維修認知水平和維修設施保障程度數據進行計算，評價法確定其屬于“優”、“良”、“一般”的不確定性分級的程度；

假設采用n個不確定性評價等級，第i(i＝1，2，…,n)個等級的不確定性度量值為q_i，標值屬于第i個等級的程度為p_i，則描述該指標復雜度的熵值H為

針對平均修復時間、平均預防性維修時間、平均維修停機時間、維修工時率4個維修性定量評價指標；

首先基于裝備研制任務給出的規定值和最低接受值，進行歸一化處理，然后基于滿意度計算評價指標的熵值；

假設評價指標k規定值為t_k1，最低接受值為t_k2，定義滿意度描述該評價指標試驗數據t滿足裝備研制任務書要求的程度，即有其滿意度d_k為

從而計算評價指標k的熵值為

H_k＝-d_klog₂d_k (3)

綜上所述，對于裝備維修性評價指標體系，各個評價指標的熵值度量方案如下：

維修信息復雜度評價指標，對應的維修任務信息圖的二階熵的熵值度量；

維修邏輯復雜度，維修動作控制圖的一階熵；維修步驟復雜度，維修動作控制圖的二階熵；故障信息復雜度，故障信息圖的二階熵；維修認知復雜度，基于不確定性評價等級的熵值；維修設施復雜度，基于不確定性評價等級的熵值；平均修復時間，基于滿意度的熵值；平均預防性維修時間，基于滿意度的熵值；平均維修停機時間，基于滿意度的熵值；維修工時率，基于滿意度的熵值；

2)裝備維修信息結構流程和行為控制流程，基于裝備維修的過程，提取裝備維修任務T所需要的全部信息狀態和行為動作，分別構成裝備維修信息結構流程和行為控制流程；

信息結構流程中I₁為維修人員就位狀態，I₂為故障特征信號提取狀態，I₃為選擇故障診斷方法，I₄為故障識別與定位狀態，I₅為從庫房領取備件狀態，I₆為選擇維修模式，I₇為裝備重新組裝狀態，I₈為裝備調校和檢查狀態，I₉為確定裝備可用狀態，I₁₀為裝備維修登記狀態，I₁₁為基于歷史數據的故障診斷狀態，I₁₂為數據驅動的故障診斷狀態，I₁₃為其它方法的故障診斷狀態，I₁₄為裝備可維修狀態，I₁₅為更換備件狀態，B表示信息類型為布爾型，F表示信息類型為浮點型；

行為控制流程中A₁為維修人員就位，A₂為故障檢測與定位，A₃為提取故障特征信號，A₄為選擇故障診斷方法，A₅為基于歷史數據的故障診斷，A₆為數據驅動的故障診斷，A₇為其它方法的故障診斷，A₈為故障識別與定位，A₉為從庫房領取備件，A₁₀為選擇合適的維修方案，A₁₁為裝備可修復的維修，A₁₂為更換備件維修，A₁₃為裝備重新組裝，A₁₄為裝備調校和檢查，A₁₅為確定裝備是否可用，A₁₆為裝備維修登記；

3)基于熵的評價指標聚合模型，維修任務復雜度、維修保障復雜度和維修效果的熵值分別用符號H_MTC、H_MSC、H_MEC表示，他們之間的相對重要性用(w₁,w₂,w₃)表示；同時用符號H_EMC表示裝備維修性復雜度的熵值，基于歐幾里得范數集合模型，得到裝備維修性復雜度的算法為

式中H_MTC可通過下式計算，

式中符號分別表示維修信息復雜度、維修邏輯復雜度和維修步驟復雜度熵值，(w₁₁,w₁₂,w₁₃)表示相應的權重；

H_MSC通過下式計算，

式中符號分別表示維修認知復雜度、維修設施復雜度熵值，(w₂₁,w₂₂)表示相應的權重；

H_MEC通過下式計算，

式中符號分別表示故障信息復雜度和時間性復雜度熵值，(w₃₁,w₃₂)表示相應的權重；

通過下式計算，

式中符號分別表示平均修復時間、平均預防性維修時間、平均維修停機時間、維修工時率的熵值，(w₄₁,w₄₂,w₄₃,w₄₄)表示相應的權重。