[发明专利]基于原始故障数据的设备寿命与健康度监控方法及系统

说明书

本发明公开了基于原始故障数据的设备寿命与健康度监控方法及系统，包括：原始故障数据预处理；建立二参数威布尔分布模型，利用近似中位秩公式法来确定失效分布函数值，在发生故障时间和通过计算出来的失效分布函数值的基础上，利用最小二乘参数估计法，拟合出威布尔分布模型的回归方程，确定出尺度参数和形状参数；将得到的尺度参数和形状参数代入二参数威布尔分布的失效分布函数，确定失效分布函数模型；并确定可靠度函数；设备可靠度计算：将给定时刻与最近一次修复故障时刻的时间间隔代入可靠度函数中，计算设备可靠度；依据得到的设备可靠度对设备健康度区间进行划分；根据每个设备所处的健康度区间，给出建议设备维护起止时间。

技术领域

本发明涉及生产制造设备监控应用领域，尤其涉及基于原始故障数据的设备寿命与健康度监控方法及系统。

背景技术

随着高新技术的不断革新，现代设备的高度集成化、智能化及问题分析处理能力的高效化日益增强，与之相对的即是设备的故障诊断、维修和可靠度越来越受到人们的关注。

生产制造行业的设备种类繁多，数量巨大，某一设备或关键设备的故障、不稳定都会导致整个生产线的中断或产品质量的下降。生产制造行业设备寿命预测与健康监控旨在对设备的故障进行精准的预测，通过设备故障的预测制定针对故障的高效维修保障策略，降低设备停机时间，提高设备利用率，避免因“过度维修”造成的人力和物力方面的浪费，也避免因设备未及时维修造成的更为严重的后果。

目前针对设备寿命的预测出现了众多方法：

中国发明专利：结合BP神经网络与二参数威布尔分布的故障率预测方法中故障数据的采集以设备运行状态的监测数据为基础，故障数据的采集复杂、难度大，故障数据一旦失效将导致该方法的失效，方法模型适用性较差。

中国发明专利：基于三参数威布尔分布确定电网设备最佳退役时间的方法采用最大相关系数优化法求解位置参数，求解过程复杂，增加了算法的复杂度，降低了运行速度。

中国发明专利：一种基于可靠性的变压器设备寿命评估方法主要针对输变电领域大型变压器设备的寿命预测，数据算法以人工经验为主，对其他领域的设备尤其是生产制造过程设备的适用性较低。

上述举例算法具有随机性较大且对输入数据的要求较高，算法复杂，运算速度慢，没有根据生产制造设备的实际使用情况对其是否需要构建模型进行划分，针对健康度测量方面缺乏科学定量的界限，进而未对设备故障严重程度制定优先级顺序，未将故障维修计划考虑进生产计划排程。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于原始故障数据的设备寿命与健康度监控方法及系统，该方法基于小样本抽样，通过对输入数据进行预处理，判定设备是否需要立即进行寿命模型建模。基于两参数的威布尔分布统计模型构建设备寿命模型。通过模型函数估计设备的可靠度，依据设备的健康状况对设备的维修紧急程度进行优先级的划分判定，并将制定的维修计划融入生产排程计划，提高设备利用率及生产执行效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于原始故障数据的设备寿命与健康度监控方法，包括以下步骤：

步骤(1)：原始故障数据预处理；

步骤(2)：建立二参数威布尔分布模型，利用近似中位秩公式法来确定失效分布函数值，在发生故障时间和通过计算出来的失效分布函数值的基础上，利用最小二乘参数估计法，拟合出二参数威布尔分布模型的回归方程，从而确定出二参数威布尔分布的尺度参数和形状参数；将得到的尺度参数和形状参数代入二参数威布尔分布的失效分布函数，确定二参数威布尔失效分布函数模型；并确定可靠度函数；

步骤(3)：设备可靠度计算：将给定时刻与最近一次修复故障时刻的时间间隔代入可靠度函数中，计算设备可靠度；

步骤(4)：依据步骤(3)得到的设备可靠度对设备健康度区间进行划分；