[发明专利]一种多状态制造系统可用性综合重要度分析方法

说明书

本发明一种多状态制造系统可用性综合重要度分析方法，属于可靠性分析领域，本发明以综合可靠性及维修性为一体的可用性为依据，考虑了时间和状态的协同影响，结合组件的状态概率、状态转移率、修复率及修复转移率，提出一种基于比例风险模型的可用性综合重要度(IAIM)分析方法。通过多状态系统数值算例进行了组件的可用性综合重要度分析，并进行了参数灵敏度分析，验证了理论模型的可行性。本发明建立的可用性综合重要度模型充分考查了多状态系统的时间参数、状态参数、和维修影响等信息，全面评估了组件的相对重要性，为进一步制定可靠性维修策略、降低维修成本提供了理论依据，并对进一步改善多状态制造系统可靠性指明了改进方向。

技术领域

本发明属于可靠性分析领域，尤其涉及一种多状态制造系统可用性综合重要度分析方法。

背景技术

制造业是国家竞争力的重要表现，而制造系统的可靠性对制造业有着深远的影响。随着制造系统复杂程度的增加，如何快速准确的确定系统的薄弱环节成为亟待解决的问题。近年来，对制造系统进行重要度分析并确定关键设备已逐渐成为学术界和工业界研究的热点与前沿。重要度是依据单个或多个指标评估个体对系统影响的重要工具，常被用于识别系统的薄弱环节。自Birbaum于1969年首次提出了重要度概念以来，国内外众多学者对Birbaum重要度进行了扩展。在重要度分析方法上，Miziula和Navarro利用copula建立组件相关的模型，并基于组件对系统可靠性的贡献将Birnbaum重要度推广到组件相关的情况。Ahme和Liu针对不同组件的临界度和成功的维修活动在一定时期内对生产系统生产量的长期影响问题，提出了一种生成量重要性测度和维修效果重要性测度。在重要度分析的应用方面，Cho和Han提出了一种利用释放频率和Cs-137放射性来量化相关风险重要性的方法，并将其应用于识别核电站危险的结构，系统和部件(SSCs)。Zhou等为了衡量输入变量对系统可靠性的贡献，提出了一种全局灵敏度指标，并将该指标应用于识别航空液压管道系统显著和不显著的输入变量。Dui等提出了一种基于重要度的多节点系统在自然灾害或人为事故导致的多节点故障后的弹性管理新方法，并将其应用于分析多节点故障的风力发电系统(WPGS)故障节点的恢复顺序。Dui等将综合重要度、平均绝对偏差和微分重要度推广应用到三级库存系统中，确定库存系统中的关键参数，从而实现成本最小、最优的库存系统。

随着重要度研究的发展，重要度分析也逐渐应用于多状态制造系统这一类复杂系统的可靠性研究中。Zhang等针对活塞生产线提出了一种基于故障损失的可修系统重要度方法，对易发生故障的主要故障模式和设备进行了排序。Li等针对制造系统维修活动引起的组件重要性变化问题，提出了时变重要度的概念。Lu等综合考虑了质量和可靠性的提高以及维护成本的降低，从而引入一个基于成本的改进因子来识别PM组的重要性排序，并将其应用于多阶段制造系统视情维修策略的制定。

综上所述，对制造系统的重要度分析大都集中于二态假设的，而针对多状态系统的研究并不多见。为更全面地分析多状态制造系统中各组件对制造系统性能的相对重要性，本发明从时间和状态对系统的协同影响出发，拓展可用度模型，综合考虑可靠性、维修性及状态因素影响，提出一种以可用度为重要度指标扩展了可用性重要度分析方法和多状态综合重要度分析方法。每个组件的状态对组件的可用性影响不同，为衡量组件状态对组件的影响，构建了状态可用性综合重要度(SIAIM)，基于SIAIM，可获得衡量组件对系统可用性影响的基于比例风险模型的可用性综合重要度分析方法。该方法可以准确量化组件对多状态系统影响的差异性，衡量组件的改进潜力，为系统可靠性分配、可靠性设计和可靠性增长提供理论依据。

发明内容

本发明目的在于提供一种多状态制造系统可用性综合重要度分析方法，以解决上述背景技术中提到的技术问题。

为实现上述目的，本发明的一种多状态制造系统可用性综合重要度分析方法的具体技术方案如下：