[发明专利]基于成本的并联系统可修部件维修决策方法

摘要

本发明公开了一种基于成本的并联系统可修部件维修决策方法，用于解决现有基于可靠性的开关设备维修决策方法实用性差的技术问题。技术方案是首先，分析并联可修装备系统部件组成，确定部件及系统的各种运行及失效状态，利用故障树分析方法建立系统MMDD模型；其次，根据马尔可夫过程计算多态并联系统各部件的转移概率矩阵；然后，基于生成矩阵和各部件在任务周期内的转移率矩阵计算各部件的任务成功重要度，确定重要度值大的部件为并联可修系统的薄弱部件；最后，计算薄弱部件的维修成本，选择薄弱部件维修成本不超过薄弱部件最大维修成本的部件完成整个系统的维修，实用性好。

主权项

一种基于成本的并联系统可修部件维修决策方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、根据并联可修系统的部件组成，确定部件和系统的各种运行及失效状态，利用故障树方法建立并联可修系统的MMDD模型；用布尔变量的乘积表示MMDD模型中从根节点到终节点1的所有路径k，k的取值为1,2,…,nB，nB表示最后一条路径，并通过深度优先搜索的方法枚举出；步骤二、根据马尔可夫过程计算并联系统各部件的可用度模型生成矩阵Q、可靠度模型生成矩阵P以及各部件在任务周期内的转移概率矩阵E，在任务周期内保持正常运行状态的转移率矩阵U，在任务周期内处于失效状态的转移率矩阵D；Q=λMiMi(Qai)λMiMi-1(Qai)...λMi0(Qai)λMi-1Mi(Qai)λMi-1Mi-1(Qai)...λMi-10(Qai)............λ0Mi(Qai)λ0Mi-1(Qai)...λ00(Qai)]]>可用度模型生成矩阵Q中，是部件ai从一个运行状态转移到另一个运行状态的概率，Mi,Mi‑1均表示部件ai的一个运行状态，矩阵Q所有元素中的上标Q ai表示公式中的转移概率适用于部件ai的可用度模型生成矩阵Q，i的取值为自然数1,2,…；是部件ai从一个运行状态向一个失效状态转移的转移概率，0表示部件ai的一个失效状态；是部件ai从一个失效状态向一个运行状态转移的转移概率，是部件ai从一个失效状态向另一个失效状态转移的转移概率；P=λMiMi(Pai)λMiMi-1(Pai)...λMi0(Pai)0λMi-1Mi-1(Pai)...λMi-10(Pai)............0000]]>可靠度模型生成矩阵P中，是部件ai从一个完好度高的运行状态转移到一个完好度低的运行状态的转移概率，矩阵P所有元素中的上标Pai表示公式中的转移概率适用于部件ai的可靠度模型生成矩阵P；是部件ai从一个运行状态转移到失效状态的转移概率；任务周期内的转移概率矩阵E＝eQ×T，e是自然对数的底数，T是任务周期；保持正常运行状态的转移概率矩阵Im×m是m×m阶单位矩阵，处于失效状态的转移概率矩阵D＝E‑U；步骤三、基于马尔科夫转移过程、生成矩阵和各部件在任务周期内的转移概率矩阵计算每条路径k的任务成功概率Pr(Πk＝1)，计算系统S的任务成功概率Πk＝1表示路径k成功，S≥1表示装备任务成功；步骤四、根据指数分布和生成矩阵计算部件ai的状态概率Pr(ai＝j)，以及部件处于状态j时系统S任务成功的条件概率Pr(S≥1|ai＝j)，其中j的取值为0,1,2…,Mi；部件ai的失效概率由计算得出，λ为部件ai的失效率，表示部件ai失效；部件ai处于正常运行状态下的可靠性为步骤五、分别计算并联系统各可修部件ai的任务成功重要度将各部件任务成功重要度值按照由小到大的顺序排序，确定重要度值大的部件为并联系统的薄弱部件；步骤六、当部件可靠性参数和维修性参数变化时，部件维修成本也发生变化；部件可靠性参数每升高0.01，部件维修成本增加20个单位，维修性参数每降低0.01，部件维修成本增加30个单位，导致增加的薄弱部件维修成本为计算可靠性参数变化导致的薄弱部件维修成本增加量和维修性参数变化导致的薄弱部件维修成本增加量选择薄弱部件维修成本ΔC≤ΔCmax的部件进行维修，ΔCmax为薄弱部件最大维修成本增加量，选取满足维修成本要求的部件完成系统维修。