[发明专利]多备件预防性更换策略方法、系统、介质、计算机设备

权利要求书

1.一种多备件预防性更换策略方法，其特征在于，所述多备件预防性更换策略方法包括：

根据优化目标不同，构建最小停机时间和最小费用两种模型；

根据元件的退化状态不同动态确定更换阈值，进行非固定周期的成批更换活动；

所述多备件预防性更换策略方法的考虑退化状态的最小停机时间模型为：若元件共有K种退化状态并分别记作q_i，各状态的故障率服从参数λ_i的指数分布，则每种状态在检测周期t_d内发生故障并导致停机的概率p_i为：

p_i＝1-exp(-λ_it_d)i∈[1,2,...K]；

将潜在停机时间定义为多元件系统竞争失效造成的停机时间期望，则状态i潜在停机时间为：

t_pd(i)＝E(p_i)×T_f i∈1，2，...，K]；

元件的总数量为L，其中处于退化状态i的元件数量为n_i，检测后对各状态的更换数量为x_i，各元件在t_d内竞争失效，则系统的潜在停机时间为：

将单位停机时间定义为潜在停机时间和维修停机时间之和；其中维修停机时间T_p指进行预防性更换消耗的时间，是和更换的备件数量有关的函数g()；潜在停机时间是系统的内在属性，仅由各备件的退化状态决定，单位停机时间数学定义如下：

系统的单位停机时间D(x_i)由各元件的退化状态n_i和更换方案x_i共同确定，给定系统退化状态n_i时，增大预防性更换时间T_p可降低系统的故障概率，降低潜在停机时间T_pd，通过对D(x_i)进行最优化求解即可确定不同退化状态下的更换方案；

所述最小停机时间模型的维修决策包括：根据GMM-HMM相关模型可确定每个元件的退化状态，共分为6个等级，随机给定一种退化状态，将其状态矩阵记作：

式中S[i,:]表式退化状态i的备件分布情况，S[:,j]表示备件j所处的退化状态；

对每个元件都可选择更换或不更换，维修方案共有2⁶＝64种；确定的更换策略是对处于4级以上退化状态的备件进行全部更换，将维修矩阵记作：

式中，x_ij是指对处于状态i的备件j采取的维修行动，0代表不更换，1代表更换，有x_ij≤s_ij；

确定维修策略的活动即在线性空间X^6×6中搜索X使D(x_i)最小的优化过程，建立如下求解方程：

每个元件发生故障后修复用时为2h；在故障发生前对1个元件进行预防性更换用时为2h，每多更换1个元件用时增加0.8h；检测周期为4h；退化状态1至6对应的故障率分别为λ_i＝[0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3]；对64种维修方案进行编号，其中1号方案代表不进行任何预防性更换，64号方案表示对全部元件都进行预防性更换；

第46种维修方案总停机时间最短，为6.5232，方案的维修矩阵为：

维修矩阵表明对退化状态3级以上退化状态的备件进行更换属于最优维修方案；

所述多备件预防性更换策略方法的考虑退化状态的最小费用模型为：定义为多元件系统竞争失效造成的故障维修费用期望，记作C_pm，得：

将预防性维修费用分为直接费用和间接费用两部分，其中直接费用是和备件有关的采购、运输和管理费用；间接费用指备件的残值，由其退化状态决定，记作：

式中C_d为直接更换成本，C_r为接更换成本；

将单位时间维修费用定义为检测周期内直接更换成本、备件残值和潜在维修费用的总和，记作：

所述最小费用模型的维修决策包括：变频配电车变频器整流电路开关管元件的状态矩阵为：

每个元件发生故障后维修费用为2万元，基层级共储备备件2个，成本为0.5万元/个；调拨配件成本为0.8万元/个；处于无退化状态的备件价值为0.5万元，每退化1级元件残值损失10％，故障率、维修方案编号等参数设置不变；

第10种维修方案维修费用最小，为5.7503，方案的维修矩阵为：

对退化状态5级以上退化状态的备件进行更换属于最优维修方案，此时系统停机时间为6.9270，属于次优维修方案。