CN110717266A - 一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法及装置，属于装备备件保障技术领域。本发明首先利用各装备通用件的故障概率建立概率矩阵，然后依次选取列装通用件的装备作为当前装备，利用卷积运算依次计算其他装备中通用件故障之和的概率分布情况，最后根据所述的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况计算当前装备的备件保障概率。本发明充分考虑到了通用件在不同装备中的故障概率，利用其他装备的故障概率计算当前装备的保障概率，统筹规划通用件的整体需求量，在满足备件资源的充分性的同时，减少资源浪费。

Description

一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法及装置
技术领域
本发明涉及装备备件保障技术领域，具体涉及一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法及装置。
背景技术
对数正态型通用件是在不同类型或同类型不同规格的装备中具有互换性的寿命分布服从对数正态分布的零部件单元，如：直升机旋转叶片、飞机结构、金属疲劳、电机绕组绝缘、半导体器件、硅晶体管、锗晶体管等。对数正态型通用件的寿命X服从对数正态分布记作X～Ln(μ,σ2)，其中μ＞0为对数均值参数，σ＞0为对数根方差参数，X的密度函数为
Figure BDA0002223865540000011
通用件由于具有较高的通用性，因此在综合考虑所有装备(内含通用件)的总体需求后，对其备件资源常常采取集中贮存、统一供应的保障方式。在常规的备件保障方式中，是分别计算各装备的备件需求量，然后再进行汇总。如果在通用件的备件保障中采用常规方法，则因没有考虑到通用件的互换性而造成对备件的过度采购和储备，形成浪费。在对通用件的备件进行统筹规划的过程中，站在装备使用者的立场，需要回答一个关键问题：“统一供应保障时，如何评估各装备的备件保障效果？”目前，还没有较好的方法回答该问题。
发明内容
针对对数正态型通用件，当统一供应的备件数量为S时，本发明提供一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法及装置，用于计算内含该类型通用件各装备的备件保障概率，从而量化对各装备的保障效果，解决背景技术中所提到的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法，包括以下步骤：
S1，建立并计算概率矩阵dyPs，矩阵中元素dyPs(i,j)表示第i号装备的通用件发生j-1次故障的概率，1≤i≤N，1≤j≤S+2，N为列装对数正态型通用件的装备台数，S为备件仓库中对数正态型通用件的备件数量；矩阵元素dyPs(i,j)取值如下：
Figure BDA0002223865540000021
式中，
Figure BDA0002223865540000022
Figure BDA0002223865540000023
Γ()为伽玛函数，Ti为对数正态型通用件在第i号装备一个保障周期内的计划工作时间；
S2，令当前装备编号i＝1；
S3，其余装备编号保存在数组i23中，初始化i23m＝m+1，1≤m≤N-1；若i＞1，则修正i23i-1＝1；
S4，利用卷积运算依次计算其他装备中通用件故障之和的概率分布情况，并根据所述的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况计算当前装备的备件保障概率dyPi；
S5，令i＝i+1，若i≤N则跳转至步骤S3，否则终止计算dyPi即为各装备中该通用件的备件保障概率，1≤i≤N。
进一步的，所述的步骤S4包括：
S41，令j＝1；
S42，令dp1＝dyPs(i,j)；
S43，若j＝1，则令dyPi＝dp1并跳转至步骤S46，否则跳转至步骤S44；
S44，计算其他装备通用件故障之和的概率分布情况，令m＝1；
S441，令i2＝i23m，令数组p1等于矩阵dyPs中的第i2行向量，即p1＝dyPs(i2,:)；
S442，若m＝1，则令p2＝p1；否则计算p1和p2的卷积，并将结果赋给p2，即：令p2＝p1*p2，此处*为卷积计算符号，p2记录了其他装备通用件故障之和的概率分布情况；
S443，更新m，令m＝m+1，若m≤N-1则跳转至步骤S441，否则跳转至步骤S45；
S45，令
Figure BDA0002223865540000031
pr反映了其他装备通用件故障之和不大于S-j+1的概率，更新
Figure BDA0002223865540000032
式中
Figure BDA0002223865540000033
近似描述了第i号装备通用件需要j-1个备件并且得到j-1个备件的概率；
S46，更新j，令j＝j+1，若j≤S+1则跳转至步骤S42，否则跳转至步骤S5。
本发明的有益效果是：由于通用型备件具有较高的通用性，因此通用性备件资源常常采取集中贮存、统一供应的保障方式。常规的备件保障方式由于没有考虑到通用件的互换性，会造成对备件的过度采购和储备，形成浪费。本发明通过卷积运算计算除当前装备外的其他装备通用件故障之和的概率分布情况，然后利用其他装备通用件故障之和的概率分布情况计算当前装备的保障概率，上述方法充分考虑到了通用件在不同装备中的故障概率，利用其他装备的故障概率计算当前装备的保障概率，统筹规划通用件的整体需求量，在满足备件资源的充分性的同时，减少资源浪费。
第二方面，本发明提供一种对数正态型通用件的备件保障概率计算装置，包括：
概率矩阵建立模块，用于建立并计算概率矩阵dyPs，矩阵中元素dyPs(i,j)表示第i号装备的通用件发生j-1次故障的概率，1≤i≤N，1≤j≤S+2，N为列装对数正态型通用件的装备台数，S为备件仓库中对数正态型通用件的备件数量；矩阵元素dyPs(i,j)取值如下：
式中，
Figure BDA0002223865540000043
Γ()为伽玛函数，
Figure BDA0002223865540000044
Ti为对数正态型通用件在第i号装备一个保障周期内的计划工作时间；
备件保障概率计算模块，用于利用卷积运算依次计算出当前装备外的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况，并根据所述的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况计算当前装备的备件保障概率。
第三方面，本发明提供一种对数正态型通用件的备件保障概率计算装置，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机软件程序；
所述处理器，用于读取并执行所述存储器中存储的计算机软件程序，实现本发明第一方面所述的一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法。
第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有用于实现本发明第一方面所述的一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法的计算机软件程序。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法流程图；
图2～图4是上述算例备件数量从0～12时，采用本发明方法和仿真方法，各装备的通用件备件保障概率结果情况。
图5为本发明实施例二提供的一种对数正态型通用件的备件保障概率计算装置结构图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
在对本发明做进一步解释说明之前，需要约定：某通用件分别在N台装备中使用(列装数为1)，这些装备可能是不同类型或同类型不同规格。已知该通用件在各装备一个保障周期内的计划工作时间Ti，1≤i≤N；当该通用件发生故障时，采用换件维修的方式排除故障(换件修理时间忽略不计)。备件仓库中该通用件的备件数量记为S，统一对这N台装备进行保障。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法，包括以下步骤：
S1，利用各装备通用件的故障概率建立概率矩阵dyPs，矩阵中元素dyPs(i,j)表示第i号装备的通用件发生j-1次故障的概率，1≤i≤N，1≤j≤S+2，N为列装对数正态型通用件的装备台数，S为备件仓库中对数正态型通用件的备件数量；矩阵元素dyPs(i,j)取值如下：
Figure BDA0002223865540000051
式中，
Figure BDA0002223865540000061
Figure BDA0002223865540000062
Γ()为伽玛函数，
Figure BDA0002223865540000063
Ti为对数正态型通用件在第i号装备一个保障周期内的计划工作时间；
S2，令当前装备编号i＝1；
S3，其余装备编号保存在数组i23中，初始化i23m＝m+1，1≤m≤N-1；若i＞1，则修正i23i-1＝1；
S4，计算当前装备的备件保障概率dyPi；
S41，令j＝1；
S42，令dp1＝dyPs(i,j)；
S43，若j＝1，则令dyPi＝dp1并跳转至步骤S46，否则跳转至步骤S44；
S44，计算其他装备通用件故障之和的概率分布情况，令m＝1；
S441，令i2＝i23m，令数组p1等于矩阵dyPs中的第i2行向量，即p1＝dyPs(i2,:)；
S442，若m＝1，则令p2＝p1；否则计算p1和p2的卷积，并将结果赋给p2，即：令p2＝p1*p2，此处*为卷积计算符号，p2记录了其他装备通用件故障之和的概率分布情况；
S443，更新m，令m＝m+1，若m≤N-1则跳转至步骤S441，否则跳转至步骤S45；
S45，令
Figure BDA0002223865540000064
pr反映了其他装备通用件故障之和不大于S-j+1的概率，更新
Figure BDA0002223865540000065
式中
Figure BDA0002223865540000066
近似描述了第i号装备通用件需要j-1个备件并且得到j-1个备件的概率；
S46，更新j，令j＝j+1，若j≤S+1则跳转至步骤S42，否则跳转至步骤S5；
S5，令i＝i+1，若i≤N则跳转至步骤S3，否则终止计算，dyPi即为各装备中该通用件的备件保障概率，1≤i≤N。
算例：
3台不同类型的装备中都有一件某对数正态型通用件，该通用件的寿命服从对数正态分布Ln(5.6,0.92)，该通用件在3台装备中每年的工作时间预计为600、900、1200小时。该通用件的备件数量为4，试计算各装备该通用件的备件保障概率。
解：1)计算概率矩阵dyPs，结果如表1。
表1
Figure BDA0002223865540000071
2)令当前装备编号i＝1。
3)其余装备编号保存在数组i23中，初始化i23m＝m+1，1≤m≤N-1。若i＞1，则修正i23i-1＝1。
4)计算当前装备的备件保障概率dyPi。
5)令i＝i+1，若i≤N则转3)，否则转6)。步骤2)～5)的dyPi计算结果如表2。
表2各装备的通用件备件保障概率
装备编号 1 2 3
备件保障概率 0.465 0.379 0.324
6)终止计算，输出结果为：当备件数量为4时，三台装备的该通用件备件保障概率分别为0.465、0.379和0.324。
图2～图4是上述算例备件数量从0～12时，采用本发明方法和仿真方法，1#、2#、3#装备的通用件备件保障概率结果情况。大量仿真结果表明：本发明的方法能对对数正态型通用件的备件保障效果进行准确地定性评估，当定性评估结论为中等以上时，本发明的备件保障概率误差在工程应用范围以内。
实施例二
如图2所示，本发明实施例提供一种对数正态型通用件的备件保障概率计算装置，包括：
概率矩阵建立模块，用于建立并计算概率矩阵dyPs，矩阵中元素dyPs(i,j)表示第i号装备的通用件发生j-1次故障的概率，1≤i≤N，1≤j≤S+2，N为列装对数正态型通用件的装备台数，S为备件仓库中对数正态型通用件的备件数量；矩阵元素dyPs(i,j)取值如下：
式中，
Figure BDA0002223865540000082
Figure BDA0002223865540000083
Γ()为伽玛函数，
Figure BDA0002223865540000084
Ti为对数正态型通用件在第i号装备一个保障周期内的计划工作时间；
备件保障概率计算模块，用于利用卷积运算依次计算出当前装备外的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况，并根据所述的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况计算当前装备的备件保障概率。
实施例三
本发明实施例提供一种对数正态型通用件的备件保障概率计算装置，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机软件程序；
所述处理器，用于读取并执行所述存储器中存储的计算机软件程序，实现如本发明实施例一所述的一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法。
实施例四
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有用于实现如本发明实施例一所述的一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法的计算机软件程序。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，建立并计算概率矩阵dyPs，矩阵中元素dyPs(i,j)表示第i号装备的通用件发生j-1次故障的概率，1≤i≤N，1≤j≤S+2，N为列装对数正态型通用件的装备台数，S为备件仓库中对数正态型通用件的备件数量；矩阵元素dyPs(i,j)取值如下：
Figure FDA0002223865530000011
式中，
Figure FDA0002223865530000012
Γ()为伽玛函数，Ti为对数正态型通用件在第i号装备一个保障周期内的计划工作时间；
S2，令当前装备编号i＝1；
S3，其余装备编号保存在数组i23中，初始化i23m＝m+1，1≤m≤N-1；若i＞1，则修正i23i-1＝1；
S4，利用卷积运算依次计算其他装备中通用件故障之和的概率分布情况，并根据所述的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况计算当前装备的备件保障概率dyPi；
S5，令i＝i+1，若i≤N则跳转至步骤S3，否则终止计算dyPi即为各装备中该通用件的备件保障概率，1≤i≤N。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S4包括：
S41，令j＝1；
S42，令dp1＝dyPs(i,j)；
S43，若j＝1，则令dyPi＝dp1并跳转至步骤S46，否则跳转至步骤S44；
S44，令m＝1；
S441，令i2＝i23m，令数组p1等于矩阵dyPs中的第i2行向量，即p1＝dyPs(i2,:)；
S442，若m＝1，则令p2＝p1；否则计算p1和p2的卷积，并将结果赋给p2，即：令p2＝p1*p2，此处*为卷积计算符号，p2记录了其他装备通用件故障之和的概率分布情况；
S443，更新m，令m＝m+1，若m≤N-1则跳转至步骤S441，否则跳转至步骤S45；
S45，令
Figure FDA0002223865530000021
更新
Figure FDA0002223865530000022
S46，更新j，令j＝j+1，若j≤S+1则跳转至步骤S42，否则跳转至步骤S5。
3.一种对数正态型通用件的备件保障概率计算装置，其特征在于，该装置包括：
概率矩阵建立模块，用于建立并计算概率矩阵dyPs，矩阵中元素dyPs(i,j)表示第i号装备的通用件发生j-1次故障的概率，1≤i≤N，1≤j≤S+2，N为列装对数正态型通用件的装备台数，S为备件仓库中对数正态型通用件的备件数量；矩阵元素dyPs(i,j)取值如下：
Figure FDA0002223865530000023
式中，Γ()为伽玛函数，
Figure FDA0002223865530000025
Ti为对数正态型通用件在第i号装备一个保障周期内的计划工作时间；
备件保障概率计算模块，用于利用卷积运算依次计算出当前装备外的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况，并根据所述的其他装备中通用件故障之和的概率分布情况计算当前装备的备件保障概率。
4.一种对数正态型通用件的备件保障概率计算装置，其特征在于，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机软件程序；
所述处理器，用于读取并执行所述存储器中存储的计算机软件程序，实现权利要求1-2任一项所述的一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法。
5.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有用于实现权利要求1-2任一项所述的一种对数正态型通用件的备件保障概率计算方法的计算机软件程序。
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