CN104573275A - 一种基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于可靠性分配方法技术领域，公开了一种基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，包括产品设计、故障分析和可靠性分配等三个阶段，结合FMECA与FTA分析，选取关键子系统作为可靠性分配对象，大大减少可靠性分配任务工作量；分配权重取值完全来源于产品故障维修历史数据，不需要专家评价，降低了人为主观因素的干扰；分配方法充分考虑技术人员和用户最关心的产品故障和维修特性，分配结果具有鲜明的实际意义；分配方案适用性强，操作便捷，对非可靠性工作人员而言容易理解和执行。

Description

一种基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法

技术领域

本发明属于可靠性分配方法技术领域，特别涉及一种基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法。

背景技术

大型矿用挖掘机作为一种非常重要的工程机械，其产品的寿命和维修性越来越受到人们的关心。对于大型矿用挖掘机的用户而言，一个优良的挖掘机产品应具备使用寿命长，维修次数少，工作效率高等特点，而可靠性就能很好的概括这些特点。

可靠性分配作为可靠性设计的重要任务之一，系统可靠性分配在计划、设计阶段为不同的产品部件在时间及工作量的分配上提供了指导，为开发管理提供了有效的控制工具并且把可靠性设计融入到系统之中。因此，这个阶段对系统后来的可靠性的影响是非常关键的。而系统可靠性分配研究是在近些年才发展起来的研究工作，所以系统可靠性分配相对于可靠性的预计和评价技术还显得不够成熟，还有待进一步完善。

可靠性分配实际上是一个优化问题，目前主要存在两个主要方向，即有约束条件的系统可靠性分配以及无约束条件的系统可靠性分配。

有约束的可靠性分配方法主要是以可靠性指标为约束条件或者以成本、质量等为约束条件，而以成本、质量等其他参数为目标函数或以系统的最高可靠性为目标函数求最优解。但由于约束条件和目标函数的确定十分困难且具有较强主观性，在工程上应用较少。

无约束的可靠性分配方法相比之下较为简便，如传统的等分配法、比例分配法、AGREE分配法、评分分配法等以及基于模糊、基于故障树和基于层次分析法等可靠性分配新方法，便于技术人员进行可靠性指标分配，理论成熟且运用较广。

然而，大多数无约束可靠性分配方法具有较强的不确定性，主要是对于可靠性分配的影响因素权重量化上，往往采用专家打分，这些影响因素本身就具有一定的不确定性，专家的评价又加大了其不确定性。因此，这样的可靠性分配工作某些时候就变成了主观性较强的人为经验分配，无法切实体现产品的实质需求，可信度大大降低。

发明内容

本发明旨在提供一种基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，很好的解决了上述问题，减少人为主观因素影响，考虑产品故障和维修特点，快速且合理地进行系统可靠性指标分配。

本发明的技术方案是：一种基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：包括：

步骤一，产品设计阶段：获取大型矿用挖掘机结构，确定产品层次划分，明确可靠性分配工作目标和对象；

步骤二，故障分析阶段：针对产品故障维修历史数据进行统计分析，综合考虑可靠性分配需要考虑的因素与故障维修数据中所能收集到的可靠性信息，选取合适的可靠性因素进行可靠性分配权重因子计算；

步骤三，可靠性分配阶段：基于前两个阶段的系统可靠性分配指标值和每个子系统或部件的可靠性分配因子值，对子系统进行可靠性指标分配。

进一步的，步骤1的具体实施方法是：

步骤1.1，确定系统可靠性分配指标值：确定系统可靠性分配指标为系统可靠度Rs或平均故障间隔时间MTBF，然后参考产品的可靠性预计指标值或产品设计专家经验，完成可靠性指标值的选取和确定；

步骤1.2，确定可靠性分配对象：结合故障模式影响危害性分析FMECA与故障树分析FTA，找出关键子系统和部件，并作为可靠性指标分配的对象；

步骤1.3，建立可靠性分配模型：通过系统可靠性框图和可靠性分配对象选取，最终建立可靠性分配模型。

进一步的，步骤1.1中，选取的可靠性分配指标为平均故障间隔时间MTBF时，必须先将平均故障间隔时间MTBF换算成系统可靠度Rs再开始初步工作。

进一步的，步骤1.2中，产品可靠性框图为串联结构，则可靠性分配模型是串联模型，若系统可靠性框图为并联结构，将并联部分看做一整体使整个结构保持串联模型，然后进行可靠性分配，分配结束后再以该整体的可靠性分配值对并联结构的子系统和部件进行二次分配。

进一步的，步骤二的具体实施方法是：

步骤2.1，选取可靠性分配影响因素，统计故障维修数据，计算影响因素因子E：

选取子系统或部件的故障次数作为分配依据，则统计得到各分配对象的影响因素因子：

$E_{\mathrm{Ni}}=N_i/N_S=\frac{N_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_j}$

其中，E_Ni为第i个子系统或部件的故障次数因子，E_Ni值越大，表明该子系统或部件故障越频繁；N_i和N_j为第i个和第j个子系统故障的次数；N_s为系统的故障总次数，即子系统或部件的故障次数之和；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目；

步骤2.2，计算可靠性分配因子：

分别定义串联系统和并联系统的可靠性分配因子：

$W_{\mathrm{si}}=\frac{\frac{1}{E_i}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{E_j}}$ (串联)， $W_{\mathrm{pi}}=\frac{E_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{E}_j}$ (并联)

其中，W_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子，W_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子；E_i和E_j为第i个和第j个子系统或部件的影响因素因子，根据实际情况选择合适的因子，n为进行可靠性分配的子系统或部件数目。

进一步的，步骤2.1中，选取子系统或部件的平均维修时间MTTR作为分配依据，则相应计算出各子系统或部件的影响因素因子：

$E_{\mathrm{Ti}}=T_i/T_S=\frac{T_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{T}_j}$

其中，E_Ti为第i个子系统或部件的平均维修时间因子，E_Ti值越大，表明该子系统或部件的平均维修时间越长；T_i和T_j为第i个和第j个子系统的MTTR；T_s为子系统或部件的MTTR之和；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目。

进一步的，步骤2.1，当综合考虑故障次数与平均维修时间作为分配依据，计算出一个综合因子E_Si，再对其进行归一化处理，得到最终的综合影响因素因子E_Si*，计算如下：

其中，E_Ni和E_Ti为第i个子系统或部件的故障次数因子和平均维修时间因子；E_Nj和E_Tj为第j个子系统或部件的故障次数因子和平均维修时间因子；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目；α为权重系数，表征故障次数和平均维修时间因子之间的大小，其值大小属于[0,1]可由专家或技术人员设定。且当α＝1时，E_Si*＝E_Ni，不考虑平均维修时间因素，当α＝0时，E_Si*＝E_Ti，此时不考虑故障次数因素。

进一步的，步骤三的是具体实施方法是，对n个子系统进行可靠性指标分配：

$R_{\mathrm{si}}={R_s}^{W_{\mathrm{si}}}$ (串联)

$R_{\mathrm{pi}}=1-{(1-R_s)}^{W_{\mathrm{pi}}}$ (并联)

其中，R_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配值，R_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配值；W_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子，W_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子；R_s为系统的可靠性分配值。

进一步的，当可靠度服从指数分布的串联系统，选取平均故障间隔时间MTBF作为可靠性分配指标时，则可对子系统可靠性指标分配求解过程进行简化，由可靠度指数分布R(t)＝e-λt可知其MTBF＝1/λ，则对每个子系统和部件的可靠性分配指标计算如下：

$R_i={R_s}^{W_i}={\left(e^{-{\mathrm{\λ}}_{s}t}\right)}^{W_i}=e^{{-W}_i{\mathrm{\λ}}_{s}t}=e^{-\frac{W_i}{T_s}t}$

则有

$T_i=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_i}=\frac{T_s}{W_i}$

其中，R_s，λ_s和T_s分别为总系统的可靠度，故障率和平均故障间隔时间MTBF；R_i，λ_i和T_i分别为第i个子系统或部件的可靠度，故障率和MTBF；W_i为可靠性分配因子。

进一步的，在完成每个子系统或部件的可靠性分配后，还需要对分配结果进行检验，即用每个子系统的可靠性分配值计算分配后系统总的可靠性指标值R_s ^*，并与原系统可靠性指标R_s进行比较，R_s ^*计算如下：

${R_s}^{*}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_{\mathrm{si}}$ (串联)， ${R_s}^{*}=1-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}[1-R_{\mathrm{pi}}]$ (并联)

若R_s ^*≥R_s，则检验通过，可靠性分配结束，否则重新进行分配。

本发明的有益效果是：本发明将可靠性分配方法分为了产品设计、故障分析和可靠性分配三个阶段，结合FMECA与FTA分析，选取关键子系统作为可靠性分配对象，大大减少可靠性分配任务工作量；分配权重取值完全来源于产品故障维修历史数据，不需要专家评价，降低了人为主观因素的干扰；分配方法充分考虑技术人员和用户最关心的产品故障和维修特性，分配结果具有鲜明的实际意义；分配方案适用性强，操作便捷，对非可靠性工作人员而言容易理解和执行。

附图说明

图1为本发明可靠性分配方法的实现流程图；

图2为本发明串联系统可靠性分配模型；

图3为本发明并联系统可靠性分配模型；

图4为本发明的指数分布型串联系统的可靠性指标MTBF值分配流程图；

图5为某型号大型矿用挖掘机电气系统可靠性分配模型；

图6为某型号大型矿用挖掘机机械系统可靠性分配模型；

图7为某型号大型矿用挖掘机电气子系统故障次数统计图；

图8为某型号大型矿用挖掘机电气子系统平均维修时间统计图；

图9为某型号大型矿用挖掘机机械子系统故障次数统计图；

图10为某型号大型矿用挖掘机机械子系统平均维修时间统计图；

图11为某挖掘机可靠性指标分配结果排序(基于故障次数)；

图12为某挖掘机可靠性指标分配结果排序(基于平均维修时间)。

具体实施方式

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，对本发明进行进一步详细说明。

如图1至图4所示，本发明的技术方案是：1.一种基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：包括：

步骤一，产品设计阶段：获取大型矿用挖掘机结构，确定产品层次划分，明确可靠性分配工作目标和对象；步骤1的具体实施方法是：

步骤1.1，确定系统可靠性分配指标值：确定系统可靠性分配指标为系统可靠度Rs或平均故障间隔时间MTBF，然后参考产品的可靠性预计指标值或产品设计专家经验，完成可靠性指标值的选取和确定；可靠性分配指标值的大小选取需要工作人结合实际情况仔细考虑，可靠性分配指标过小，则系统可靠性水平过低，无法满足设计要求，可靠性分配指标过大，则可能无法完成设计又或者会造成大量经济损失。选取的可靠性分配指标为平均故障间隔时间MTBF或者其他时，必须先将平均故障间隔时间MTBF换算成系统可靠度Rs再开始初步工作。

步骤1.2，确定可靠性分配对象：在以往的可靠性分配工作中，常常对产品每一个子系统进行可靠性指标分配，这样做不仅加大了工作量，而且分配结果往往也差强人意，比如很多无关紧要的子系统和部件，如某些照明系统、梯子和栏杆等，对其进行可靠性分配意义不大并且增加了工作量，浪费时间和精力。本发明结合故障模式影响危害性分析FMECA与故障树分析FTA，找出关键子系统和部件，并作为可靠性指标分配的对象；产品可靠性框图为串联结构，则可靠性分配模型是串联模型，若系统可靠性框图为并联结构，将并联部分看做一整体使整个结构保持串联模型，然后进行可靠性分配，分配结束后再以该整体的可靠性分配值对并联结构的子系统和部件进行二次分配。

步骤1.3，建立可靠性分配模型：通过系统可靠性框图和可靠性分配对象选取，最终建立可靠性分配模型。

步骤二，故障分析阶段：针对产品故障维修历史数据进行统计分析，综合考虑可靠性分配需要考虑的因素与故障维修数据中所能收集到的可靠性信息，选取合适的可靠性因素进行可靠性分配权重因子计算；步骤二的具体实施方法是：

步骤2.1，选取可靠性分配影响因素，统计故障维修数据，计算影响因素因子E：

在实际故障维修数据中，较易提取和统计的是子系统和部件的故障次数以及平均维修时间MTTR，本发明着重选取这两个影响因素作为进行可靠性分配工作的依据。

选取子系统或部件的故障次数作为分配依据，则统计得到各分配对象的影响因素因子：

$E_{\mathrm{Ni}}=N_i/N_S=\frac{N_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_j}$

其中，E_Ni为第i个子系统或部件的故障次数因子，E_Ni值越大，表明该子系统或部件故障越频繁；N_i和N_j为第i个和第j个子系统故障的次数；N_s为系统的故障总次数，即子系统或部件的故障次数之和；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目；

选取子系统或部件的平均维修时间MTTR作为分配依据，则相应计算出各子系统或部件的影响因素因子：

$E_{\mathrm{Ti}}=T_i/T_S=\frac{T_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{T}_j}$

其中，E_Ti为第i个子系统或部件的平均维修时间因子，E_Ti值越大，表明该子系统或部件的平均维修时间越长；T_i和T_j为第i个和第j个子系统的MTTR；T_s为子系统或部件的MTTR之和；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目。

当综合考虑故障次数与平均维修时间作为分配依据，计算出一个综合因子E_Si，再对其进行归一化处理，得到最终的综合影响因素因子E_Si*，计算如下：

其中，E_Ni和E_Ti为第i个子系统或部件的故障次数因子和平均维修时间因子；E_Nj和E_Tj为第j个子系统或部件的故障次数因子和平均维修时间因子；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目；α为权重系数，表征故障次数和平均维修时间因子之间的大小，其值大小属于[0,1]可由专家或技术人员设定。且当α＝1时，E_Si*＝E_Ni，不考虑平均维修时间因素，当α＝0时，E_Si*＝E_Ti，此时不考虑故障次数因素。

步骤2.2，计算可靠性分配因子：

基于可靠性分配通用准则，考虑从故障维修数据中提取计算的故障次数和MTTR等影响因素，可靠性分配指标应与其成正相关性，即子系统的故障次数越多，越需要提高其可靠性减少故障频率，分配指标应较大。同理子系统的MTTR越大，也需要减少其维修次数，提高整体可用性，分配指标也较大。

同时，由图2和图3所示的串联和并联系统可靠性分配模型可知，串联系统的可靠性分配指标与分配因子W_s为负相关，并联系统的分配指标与分配因子W_p为正相关。

为了满足上述可靠性分配准则，分别定义串联系统和并联系统的可靠性分配因子：

$W_{\mathrm{si}}=\frac{\frac{1}{E_i}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{E_j}}$ (串联)， $W_{\mathrm{pi}}=\frac{E_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{E}_j}$ (并联)

其中，W_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子，W_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子；E_i和E_j为第i个和第j个子系统或部件的影响因素因子，根据实际情况选择合适的因子，n为进行可靠性分配的子系统或部件数目。

步骤三，可靠性分配阶段：基于前两个阶段的系统可靠性分配指标值和每个子系统或部件的可靠性分配因子值，对子系统进行可靠性指标分配。步骤三的具体实施方法是：

$R_{\mathrm{si}}={R_s}^{W_{\mathrm{si}}}$ (串联)

$R_{\mathrm{pi}}=1-{(1-R_s)}^{W_{\mathrm{pi}}}$ (并联)

其中，R_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配值，R_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配值；W_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子，W_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子；R_s为系统的可靠性分配值。

对于可靠度服从指数分布的串联系统来说，选取平均故障间隔时间MTBF作为可靠性分配指标，则可对子系统可靠性指标分配求解过程进行简化，具体流程如图4所示。当可靠度服从指数分布的串联系统，选取平均故障间隔时间MTBF作为可靠性分配指标时，则可对子系统可靠性指标分配求解过程进行简化，由可靠度指数分布R(t)＝e-λt可知其MTBF＝1/λ，则对每个子系统和部件的可靠性分配指标计算如下：

$R_i={R_s}^{W_i}={\left(e^{-{\mathrm{\λ}}_{s}t}\right)}^{W_i}=e^{{-W}_i{\mathrm{\λ}}_{s}t}=e^{-\frac{W_i}{T_s}t}$

则有

$T_i=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_i}=\frac{T_s}{W_i}$

其中，R_s，λ_s和T_s分别为总系统的可靠度，故障率和平均故障间隔时间MTBF；R_i，λ_i和T_i分别为第i个子系统或部件的可靠度，故障率和MTBF；W_i为可靠性分配因子。

在完成每个子系统或部件的可靠性分配后，还需要对分配结果进行检验，即用每个子系统的可靠性分配值计算分配后系统总的可靠性指标值R_s ^*，并与原系统可靠性指标R_s进行比较，R_s ^*计算如下：

${R_s}^{*}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_{\mathrm{si}}$ (串联)， ${R_s}^{*}=1-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}[1-R_{\mathrm{pi}}]$ (并联)

若R_s ^*≥R_s，则检验通过，可靠性分配结束，否则重新进行分配。

如图5至图12所示，采用本发明的方法对某型号大型矿用挖掘机电气系统与机械系统可靠性分配，具体如下：

对wk系列某型号大型矿用挖掘机的电气系统和机械系统进行可靠性指标分配，以便于技术人员在整机系统改进设计时进行参考，促使整机电气系统和机械系统的可靠性水平有较大提高。具体工作流程如下：

1)根据设计人员所提需求，将该型号挖掘机可靠性分配工作分为电气系统和机械系统两个部分进行。首先对该型号挖掘机进行可靠性建模分析知其电气系统与机械系统可靠度函数均服从指数分布，且分配子系统为串联系统，由此可选取MTBF做为可靠性分配指标。通过可靠性预计值(机械系统与电气系统MTBF大约为100h左右)与相关技术人员的设计要求，制定可靠性分配指标，电气系统与机械系统MTBF值均为200h。

同时，对其电气系统和机械系统进行FMECA与FTA分析，确认其关键子系统--电气系统6个子系统(共7个)与机械系统7个子系统(共9个)，将其关键子系统作为可靠性分配对象，建立可靠性分配模型，如图5和图6所示。

2)对该型号大型矿用挖掘机2012年全年工作故障维修数据进行收集整理，分别对其电气系统与机械系统的子系统进行故障次数统计与平均维修时间统计，绘制其故障次数统计图表和平均维修时间统计图表，如图7至图10所示。

根据故障数据统计信息，完成每个关键子系统或部件的可靠性影响因素因子计算，并使用串联系统可靠性分配因子求解公式求出相应的可靠性分配因子，如表1和表2所示：

表1 基于故障次数的可靠性分配因子计算表

表2 基于平均维修时间的可靠性分配因子计算表

3)基于表1和表2的每个子系统和部件的可靠性分配因子，即可得到每个子系统或部件的可靠性分配指标结果，如表3和表4所示：

表3 基于故障次数的可靠性指标分配表

表4 基于平均维修时间的可靠性指标分配表

4)对这两种子系统可靠性指标分配结果进行检验，计算分配后的总系统指标MTBF值均约等于200h，满足设计要求，分配结束。

为了更直观的比较每个子系统和部件可靠性分配指标，将其排序统计可知，对该型号的大型矿用挖掘机，可靠性分配指标主要分配在铲斗及开斗机构(基于故障次数)，提升机构、起重臂与推压机构(基于平均维修时间)，如图11和图12所示。

对于设计人员而言，这两个可靠性指标分配结果具有极强的实际意义。在对该WK型号挖掘机进行可靠性改进和增长设计时，优先考虑分配指标排序靠前的子系统：铲斗及开斗机构、工作机构变频传动系统、提升机构、起重臂与推压机构、履带行走装置和辅助系统。

若是考虑减少系统故障发生次数，则优先改进铲斗及开斗机构和工作机构变频传动系统；若是考虑到减少系统平均维修时间，则应将重点放在提升机构和起重臂与推压机构这两个系统的可靠性水平提高上。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：包括：

步骤一，产品设计阶段：获取大型矿用挖掘机结构，确定产品层次划分，明确可靠性分配工作目标和对象；

步骤二，故障分析阶段：针对产品故障维修历史数据进行统计分析，综合考虑可靠性分配需要考虑的因素与故障维修数据中所能收集到的可靠性信息，选取合适的可靠性因素进行可靠性分配权重因子计算；

步骤三，可靠性分配阶段：基于前两个阶段的系统可靠性分配指标值和每个子系统或部件的可靠性分配因子值，对子系统进行可靠性指标分配。

2.根据权利要求1所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：所述步骤一的具体实施方法是：

步骤1.1，确定系统可靠性分配指标值：确定系统可靠性分配指标为系统可靠度Rs或平均故障间隔时间MTBF，然后参考产品的可靠性预计指标值或产品设计专家经验，完成可靠性指标值的选取和确定；

步骤1.2，确定可靠性分配对象：结合故障模式影响危害性分析FMECA与故障树分析FTA，找出关键子系统和部件，并作为可靠性指标分配的对象；

步骤1.3，建立可靠性分配模型：通过系统可靠性框图和可靠性分配对象选取，最终建立可靠性分配模型。

3.根据权利要求2所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：所述步骤1.1中，选取的可靠性分配指标为平均故障间隔时间MTBF时，必须先将平均故障间隔时间MTBF换算成系统可靠度Rs再开始初步工作。

4.根据权利要求2所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：所述步骤1.2中，产品可靠性框图为串联结构，则可靠性分配模型是串联模型，若系统可靠性框图为并联结构，将并联部分看做一整体使整个结构保持串联模型，然后进行可靠性分配，分配结束后再以该整体的可靠性分配值对并联结构的子系统和部件进行二次分配。

5.根据权利要求1所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：所述步骤二的具体实施方法是：

步骤2.1，选取可靠性分配影响因素，统计故障维修数据，计算影响因素因子E：

选取子系统或部件的故障次数作为分配依据，则统计得到各分配对象的影响因素因子：

$E_{\mathrm{Ni}}=N_i/N_S=\frac{N_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_j}$

其中，E_Ni为第i个子系统或部件的故障次数因子，E_Ni值越大，表明该子系统或部件故障越频繁；N_i和N_j为第i个和第j个子系统故障的次数；N_s为系统的故障总次数，即子系统或部件的故障次数之和；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目；

步骤2.2，计算可靠性分配因子：

分别定义串联系统和并联系统的可靠性分配因子：

$W_{\mathrm{si}}=\frac{\frac{1}{E_i}}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{1}{E_j}}$ (串联)， $W_{\mathrm{pi}}=\frac{E_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{E}_j}$ (并联)

其中，W_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子，W_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子；E_i和E_j为第i个和第j个子系统或部件的影响因素因子，根据实际情况选择合适的因子，n为进行可靠性分配的子系统或部件数目。

6.根据权利要求5所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：所述步骤2.1中，选取子系统或部件的平均维修时间MTTR作为分配依据，则相应计算出各子系统或部件的影响因素因子：

$E_{\mathrm{Ti}}=T_i/T_S=\frac{T_i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{T}_j}$

其中，E_Ti为第i个子系统或部件的平均维修时间因子，E_Ti值越大，表明该子系统或部件的平均维修时间越长；T_i和T_j为第i个和第j个子系统的MTTR；T_s为子系统或部件的MTTR之和；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目。

7.根据权利要求5所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：所述步骤2.1，当综合考虑故障次数与平均维修时间作为分配依据，计算出一个综合因子E_Si，再对其进行归一化处理，得到最终的综合影响因素因子E_Si*，计算如下：

其中，E_Ni和E_Ti为第i个子系统或部件的故障次数因子和平均维修时间因子；E_Nj和E_Tj为第j个子系统或部件的故障次数因子和平均维修时间因子；n为进行可靠性分配的子系统或部件数目；α为权重系数，表征故障次数和平均维修时间因子之间的大小，其值大小属于[0,1]可由专家或技术人员设定。且当α＝1时，E_Si*＝E_Ni，不考虑平均维修时间因素，当α＝0时，E_Si*＝E_Ti，此时不考虑故障次数因素。

8.根据权利要求1所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：所述步骤三的是具体实施方法是，对n个子系统进行可靠性指标分配：

$R_{\mathrm{si}}={R_s}^{W_{\mathrm{si}}}$ (串联)

$R_{\mathrm{pi}}=1-{(1-R_s)}^{W_{\mathrm{pi}}}$ (并联)

其中，R_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配值，R_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配值；W_si为串联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子，W_pi为并联系统的第i个子系统或部件的可靠性分配因子；R_s为系统的可靠性分配值。

9.根据权利要求8所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：当可靠度服从指数分布的串联系统，选取平均故障间隔时间MTBF作为可靠性分配指标时，则可对子系统可靠性指标分配求解过程进行简化，由可靠度指数分布R(t)＝e-λt可知其MTBF＝1/λ，则对每个子系统和部件的可靠性分配指标计算如下：

$R_i={R_s}^{W_i}={\left(e^{-{\mathrm{\λ}}_{s}t}\right)}^{W_i}=e^{-W_i{\mathrm{\λ}}_{s}t}=e^{-\frac{W_i}{T_s}t}$

则有

$T_i=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_i}=\frac{T_s}{W_i}$

其中，R_s，λ_s和T_s分别为总系统的可靠度，故障率和平均故障间隔时间MTBF；R_i，λ_i和T_i分别为第i个子系统或部件的可靠度，故障率和MTBF；W_i为可靠性分配因子。

10.根据权利要求1所述的基于故障维修数据的大型矿用挖掘机可靠性分配方法，其特征在于：在完成每个子系统或部件的可靠性分配后，还需要对分配结果进行检验，即用每个子系统的可靠性分配值计算分配后系统总的可靠性指标值R_s ^*，并与原系统可靠性指标R_s进行比较，R_s ^*计算如下：

${R_s}^{*}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}{R}_{\mathrm{si}}$ (串联)， ${R_s}^{*}=1-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}[1-R_{\mathrm{pi}}]$ (并联)

若R_s ^*≥R_s，则检验通过，可靠性分配结束，否则重新进行分配。