[发明专利]一种复杂设备的不完全预防性组合维修模型

说明书

本发明公开了一种复杂设备的不完全预防性组合维修模型，首先确定设备在可靠度约束下的弹性维修周期；然后从设备中各零部件的维修差异性出发，构建预防性维修和预防性更换的衡量指标，以选择合适的维修方式，针对维修中的不完全性，推导出包含役龄回退因子和故障率递增因子在内的部件动态劣化过程；最后建立以可靠性为中心，在设备的每个弹性维修周期上将不维修、故障小修、预防性维修和预防性更换均考虑在内的维修模型。本发明在确保系统可靠性的基础上，实现了零部件的按需维护，避免了传统的维修不足和维修过剩等现象，能够提供更优化的维修策略支持并节约维修费用。

技术领域

本发明属于复杂机电设备预防性维修优化技术领域，具体涉及一种复杂设备的不完全预防性组合维修模型。

背景技术

本申请中的不完全是指：部件维修后不能恢复如新，存在劣化的积累，只有进行更换才能恢复如新。本申请中的预防性是指：对部件的寿命分布曲线进行分析，在设备发生故障之前进行某种维修活动，使设备能继续工作。本申请中的组合维修是指：部件的维修方式是可选择的，包含不维修、故障小修、预防性维修和预防性更换。

随着我国现代工业水平的提高，机电设备不断趋向复杂化和智能化发展，随之而来的是设备的劣化状态和故障机理愈加难以预测。传统的基于“故障修”和“周期修”的理念已经无法满足复杂多部件设备维护可靠性和经济性的需求，越来越多的学者开展了复杂设备的预防性维修研究。但是现有的研究依然存在着一些问题：1、忽视复杂设备中各部件的差异性，将设备规整为一个简单的整体；2、忽视了设备维修后性能劣化速度发生变化，维修周期固定不变；3、设备中各部件的维修方式过于单一。因此，需要制定一套科学的预防性维修策略，合理的优化设备的弹性维修周期和各部件的维修方式，有效的提高设备运营可靠度，降低其维修费用。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种复杂设备不完全预防性组合维修模型。能够依据设备中各部件的差异性，有针对性的执行维修计划，有效的提高了设备服役可靠性、降低维修成本，为复杂设备维修决策提供直接参考。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种复杂设备的不完全预防性组合维修模型，包括了以下步骤：

S1：求解待维修设备在可靠度约束σ下的弹性维修周期T_k,k∈{1,2,…,m}；

S2：综合分析部件自身角度和部件维修后对设备的影响程度，通过构建预防性维修衡量指标(PMI)和预防性更换衡量指标(PRI)，来确定零部件在每个弹性维修期内对维修方式的选择；

S3：计算部件在各维修期内的有效役龄t_i,k和有效故障率λ_i,k(t)，基于步骤S2筛选出来的维修方式，考虑设备预防性维修的不完全性，结合役龄回退因子和故障率递增因子进行推导；

S4：在设备的有效服役周期和可靠度约束下，将不维修、故障小修、预防性维修和预防性更换均考虑在内，建立单位费用最小的维修决策优化模型。

进一步地：步骤S1中包括以下步骤：

S11：令可修设备各零部件的故障率服从两参数的威布尔(Weibull)分布，两参数的Weibull分布在可靠性分析上极富有弹性，通过形状参数的改变不仅可以描述指数分布和正态分布，而且适应于设备的早期失效和晚期失效，具体故障率分布如下：

S12：计算部件i在第k次维修周期内的实时可靠度：

其中，t_i,k和λ_i,k(t)为：部件i在第k次维修周期内的有效役龄和有效故障率；