一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法和系统

1.本发明属于机械单元级故障指标量化领域，更具体地，涉及一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法和系统。


背景技术：

2.机械设备是一些部件甚至本身可进行不同形式机械运动的设备，在军事装备中广泛存在。在备件的仓储管理中，需要计算单元级的备件消耗数量。例如，对生产周期长的机械单元，往往需要提前订货，此时就需要准确估计在一段时期内的备件消耗数量。
3.备件是一种重要的维修资源，是维修工作能得以开展的物资基础。“有备无患”和“备而不用”是备件同时具备的两种不同性质。通常用备件保障概率来定量描述“有备无患”的程度，备件消耗数量则反映了“备而不用”的程度。准确估计备件消耗情况，是科学开展许多备件管理工作的前提。例如，备件消耗数量结合备件价格信息，可以估计备件采购资金的周转率；结合当前备件库存信息，通过计算后续某段时间的备件消耗数量，可以预估后续的备件保障能力，进而科学选择适当的备件补充采购时机和数量等。
4.当前估计备件消耗数量的方法忽略了维修时间的影响，只适合维修耗时很短的场合。当维修耗时较大时，这些方法会带来较大的计算误差。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法和系统，旨在解决面对维修耗时较大的情形，现有方法计算误差较大的问题。
6.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法，该方法包括：
7.(1)获取任务时间和机械单元的备件数量s，并初始化备件消耗数量r＝1；
8.(2)分别双重积分计算任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率、保障成功的概率；
9.(3)更新r＝r+1，若r≤s，则进入(2)，否则，积分计算任务时间内保障失败的概率，进入(4)；
10.(4)综合任务时间内任务成功的概率、保障成功的概率和保障失败的概率，计算机械单元备件平均消耗数。
11.优选地，步骤(2)中，任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率psr计算公式如下：
12.13.其中，a，b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，c，d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。
14.优选地，步骤(2)中，任务时间内消耗r个备件保障成功的概率pbr计算公式如下：
[0015][0016]
其中，a，b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，c，d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。
[0017]
优选地，步骤(3)中，任务时间内保障失败的概率pf的计算公式如下：
[0018][0019]
其中，a，b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，c，d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。
[0020]
优选地，步骤(4)中，机械单元备件平均消耗数nx的计算公式如下：
[0021][0022]
其中，psr为任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率，pbr为任务时间内消耗r个备件保障成功的概率，pf为任务时间内保障失败的概率。
[0023]
为实现上述目的，第二方面，本发明提供了一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算系统，包括：处理器和存储器；所述存储器，用于存储计算机执行指令；所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得第一方面所述的方法被执行。
[0024]
为实现上述目的，第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行第一方面所述的方法。
[0025]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0026]
本发明提供一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法和系统，包括：获取任务时间和机械单元的备件数量s，并初始化备件消耗数量r；分别双重积分计算任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率、保障成功的概率；重复上述操作直至r＝s，积分计算任务时间内保障失败的概率，综合任务时间内任务成功的概率、保障成功的概率和保障失败的概率，计算机械单元备件平均消耗数。由于本发明将维修耗时纳入三种情形下的概率计算，综合计算出的平均消耗数，计算误差较小。
附图说明
[0027]
图1为本发明提供的一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法流程图。
[0028]
图2为本发明实施例二提供的备件数量1～5时本发明和仿真备件平均消耗数结果
对比图。
具体实施方式
[0029]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0030]
如图1所示，本发明提供了一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法，该方法包括：
[0031]
(1)获取任务时间和机械单元的备件数量s，并初始化备件消耗数量r＝1。
[0032]
本发明把一段时间内设备的计划工作时间称为任务时间。任务期间设备出现故障后，需要进行修理，且修理时间占用原本应工作的任务时间。
[0033]
机械单元的寿命一般服从正态分布，如：汇流环、齿轮箱、减速器等。若随机变量服从正态分布n(μ，σ)，μ为均值，σ为根方差，其概率密度函数为x为随机变量，本发明中机械单元寿命、维修时间都视为随机变量。
[0034]
(2)分别双重积分计算任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率、保障成功的概率。
[0035]
本发明中，“任务成功”是指机械单元能工作到最后时刻；“保障成功”是指当故障发生时，还有备件可用；“保障失败”是指当故障发生时，没有备件可用。
[0036]
优选地，步骤(2)中，任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率psr计算公式如下：
[0037][0038]
其中，a，b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，c，d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。
[0039]
优选地，步骤(2)中，任务时间内消耗r个备件保障成功的概率pbr计算公式如下：
[0040][0041]
其中，a，b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，c，d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。
[0042]
(3)更新r＝r+1，若r≤s，则进入(2)，否则，积分计算任务时间内保障失败的概率，进入(4)。
[0043]
优选地，步骤(3)中，任务时间内保障失败的概率pf的计算公式如下：
[0044][0045]
其中，a，b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，
c，d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。
[0046]
(4)综合任务时间内任务成功的概率、保障成功的概率和保障失败的概率，计算机械单元备件平均消耗数。
[0047]
优选地，步骤(4)中，机械单元备件平均消耗数nx的计算公式如下：
[0048][0049]
其中，psr为任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率，pbr为任务时间内消耗r个备件保障成功的概率，pf为任务时间内保障失败的概率。
[0050]
实施例一
[0051]
某机电单元寿命服从正态分布n(120，45)，任务时间为300h，配有3个备件，修复故障的时间服从正态分布n(10，3)，计算平均备件消耗数量。
[0052]
初始化备件消耗数量r＝1；计算不同r对应的概率psr、pbr，计算结果如表1；计算保障失败的概率pf＝0.010；计算备件平均消耗数nx＝1.937。
[0053]
表1
[0054]
rpspb10.2160.00020.5820.04930.1150.028
[0055]
实施例二
[0056]
某机电单元寿命服从正态分布n(120，45)，任务时间为300h，修复故障的时间服从正态分布n(10，3)。建立备件保障仿真模型，对本发明方法进行仿真验证。图2是采用本发明方法和仿真方法对备件数量为1～5时备件平均消耗数的结果。从图2可看出本发明方法的结果与仿真结果极为吻合。
[0057]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法，其特征在于，该方法包括：(1)获取任务时间和机械单元的备件数量s，并初始化备件消耗数量r＝1；(2)分别双重积分计算任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率、保障成功的概率；(3)更新r＝r+1，若r≤s，则进入(2)，否则，积分计算任务时间内保障失败的概率，进入(4)；(4)综合任务时间内任务成功的概率、保障成功的概率和保障失败的概率，计算机械单元备件平均消耗数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率ps
r
计算公式如下：其中，a,b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，c,d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，任务时间内消耗r个备件保障成功的概率pb
r
计算公式如下：其中，a,b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，c,d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，任务时间内保障失败的概率pf的计算公式如下：其中，a,b分别表示机械单元的寿命服从正态分布的均值、根方差，t为任务时间，c,d分别表示机械单元维修耗时服从正态分布的均值、根方差。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，机械单元备件平均消耗数nx的计算公式如下：其中，ps
r
为任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率，pb
r
为任务时间内消耗r个备件保障成功的概率，pf为任务时间内保障失败的概率。6.一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算系统，其特征在于，包括：处理器和存储器；所述存储器，用于存储计算机执行指令；所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得权利要求1至5任一项所述的方法被
执行。7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行权利要求1至5任一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种考虑维修耗时的机械单元备件平均消耗数计算方法和系统，属于机械单元级故障指标量化领域。包括：获取任务时间和机械单元的备件数量s，并初始化备件消耗数量r；分别双重积分计算任务时间内消耗r个备件时任务成功的概率、保障成功的概率；重复上述操作直至r＝s，积分计算任务时间内保障失败的概率，综合任务时间内任务成功的概率、保障成功的概率和保障失败的概率，计算机械单元备件平均消耗数。由于本发明将维修耗时纳入三种情形下的概率计算，综合计算出的平均消耗数，计算误差较小。误差较小。误差较小。


技术研发人员：周奇郑 张恺 李春来 王小二 李华
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/21