CN110851961A - 一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法 - Google Patents

一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于水运工程技术领域的一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，包括以下步骤：S1，建立船闸寿命周期信息基础数据库；S2，分析船闸系统结构可靠性；S3，利用基础数据构建船闸系统可靠性模型；S4，估算研究期内船闸系统可用度；S5，基于最大系统可用度生成维修计划。本发明综合考虑维修活动对船闸系统可用性和生产运营的影响，可用于对船闸维修计划进行动态分析和管理，优化船闸使用期内的中修和大修计划，有助于形成科学有效的船闸维修措施，可广泛应用于船闸建设管理养护技术领域。

Description

一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法
技术领域
本发明属于水运工程技术领域，主要涉及到一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法。
背景技术
船闸作为大宗货物水路运输通道上的关键基础设施，有效的维护管理是其安全可靠运营的基本保障。船闸维修管理以中修和大修为主，结合抢修来保障系统的正常运行。中修和大修是计划维修，船闸管理所(处、站)依据日常检查结果和船闸的运行状况，制定上报中修或大修计划，主管部门根据经费情况予以落实，这些大多是依靠历史经验和主观判断，缺乏科学维修决策方法的指导。
维护与运营作为船闸日常管理的两个重要方面，是相互联系和相互影响的。船闸维护管理是为了保证系统可靠性，充分支持船闸运营生产。但是，一些必要的维修活动，需要停航才能实施，这些都会影响船闸的可用性。因此，维修计划的制定，需要充分考虑维修活动对船闸生产的影响。
蒙特卡罗仿真方法(Monte Carlo simulation method)是以概率与数理统计理论为指导，按一定的概率分布产生随机数，来模拟可能出现的随机现象。它通过对系统属性进行抽样模拟，描述系统可能出现的一次情况，经过成百上千次模拟后，便可得到一些很有价值的结果。借助蒙特卡罗仿真方法，模拟研究期内船闸可能发生的中修和大修事件，分析研究期内不同大修、中修方式组合下船闸系统可用度，寻求以系统最大可用度保障航道畅通，优化维修计划，是船闸科学合理维修决策的需要。
发明内容
本发明提供了一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，该方法的目标是以最大系统可用度优化船闸维修计划，有助于船闸科学合理维修决策。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：
一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，包括以下步骤：
S1，建立船闸寿命周期信息基础数据库；
S2，分析船闸系统结构可靠性；
S3，利用基础数据构建船闸系统可靠性模型；
S4，估算研究期内船闸系统可用度；
S5，基于最大系统可用度生成维修计划。
进一步的，所述步骤S1建立船闸寿命周期信息基础数据库，具体基础数据包括：船闸建设过程数据、船闸使用过程的维修数据、船闸使用过程的故障数据和船闸运行监测数据。
进一步的，所述步骤S2分析船闸系统结构可靠性，根据船闸工作流程，船闸结构组成部分的逻辑关系以及与整个系统可靠性的关系具体归纳为串联、并联和串并联三种复杂系统结构可靠性类型。
进一步的，所述步骤S3利用基础数据构建船闸系统可靠性模型，具体包括船闸系统和各子系统寿命分布模型，可靠性参数的分布函数及特征参数根据船闸使用过程中的历史数据拟合得到。
进一步的，所述步骤S4估算研究期内船闸系统可用度，研究期限范围根据船闸管理办法的大修间隔时间范围设定，可用度是指船闸系统在规定的时间段内能工作时间的百分比，可用度估算采用蒙特卡罗仿真技术模拟船闸系统在研究期间内动态可靠性实现的。
其中所述船闸系统可用度的计算是根据研究期内船闸的可用时间和维修停航时间计算得到。
进一步地，船闸系统可用度的具体计算公式为：
假设子系统i的维修停航时间分布函数为
rdti＝Gi(t)
在研究期间内子系统i的第j次维修所需的停航时间，采用仿真抽样得到，实现方法为：
产生(0,1)区间随机数ηj，根据子系统i的维修停航时间分布函数，那么第j次维修停航时间抽样值
rdtij＝Gi -1(ηj)
在研究期间内，子系统i内一共发生了k次维修事件，维修停航时间为
Figure BDA0002243085640000031
船闸有N个子系统，研究期间内船闸系统的维修停航时间为
船闸系统的可用时间为UT＝t-RDT
船闸系统的可用度为
进一步的，所述步骤S5基于最大系统可用度生成维修计划，维修计划内容包括维修时间计划、维修资源需求计划、维修方式和日程安排。
采用以上技术手段后可以获得以下优势：
本发明公开了一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，利用船闸寿命周期信息基础数据库，分析船闸系统的可靠性，借助蒙特卡罗仿真方法，模拟研究期内船闸可能发生的中修和大修事件，估算研究期内船闸系统可用度，制定船闸维修计划。本发明有助于管理部门优化船闸维修计划，实现以系统最大可用度保障船闸生产运营。
附图说明
图1为本发明一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法的步骤流程图。
图2为本发明一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法的船闸寿命周期信息基础数据分类汇总结构图。
图3为本发明一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法的船闸系统可靠性分析流程图。
图4为本发明一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法的船闸各子系统的中修间隔时间、中修维修时间的概率分布类型。
图5为本发明一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法的船闸系统可用度估算仿真流程图。
图6为本发明一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法的船闸系统年平均可用度与研究时间关系图。
图7为本发明一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法的子系统中修计划图。
图8为本发明一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法的船闸寿命周期维修结构图。
具体实施方式
为了更清楚明确的理解本发明技术内容，下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：
如图1所示，本实施例的一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，包括以下步骤：
S1，建立船闸寿命周期信息基础数据库；包括船闸建设过程数据、船闸使用过程的维修数据、船闸使用过程的故障数据和船闸运行监测数据。
S2，分析船闸系统结构可靠性；根据船闸工作流程，船闸结构组成部分的逻辑关系以及与整个系统可靠性的关系具体归纳为串联、并联和串并联三种复杂系统结构可靠性类型。
S3，利用基础数据构建船闸系统可靠性模型；具体包括船闸系统和各子系统寿命分布函数模型，可靠性参数的分布函数及特征参数根据船闸使用过程中的历史数据拟合得到。
S4，估算研究期内船闸系统可用度；研究期限范围根据船闸管理办法的大修间隔时间范围设定，可用度是指船闸系统在规定的时间段内能工作时间的百分比，可用度估算采用蒙特卡罗仿真技术模拟船闸系统在研究期间内动态可靠性实现的。
其中船闸系统可用度的计算，是根据研究期内船闸的可用时间和维修停航时间计算得到。
船闸系统可用度的计算公式为：
假设子系统i的维修停航时间分布函数为
rdti＝Gi(t)
在研究期间内子系统i的第j次维修所需的停航时间，采用仿真抽样得到，实现方法为：
产生(0,1)区间随机数ηj，根据子系统i的维修停航时间分布函数，那么第j次维修停航时间抽样值
rdtij＝Gi -1(ηj)
在研究期间内，子系统i内一共发生了k次维修事件，维修停航时间为
Figure BDA0002243085640000061
船闸有N个子系统，研究期间内船闸系统的维修停航时间为
Figure BDA0002243085640000062
船闸系统的可用时间为UT＝t-RDT
船闸系统的可用度为
Figure BDA0002243085640000071
S5，基于最大预期年平均可用度生成维修计划；维修计划内容包括维修时间计划、维修资源需求计划、维修方式和日程安排。
实施例1
本实施例选择使用环境相似的12座人字门船闸，利用它们服役过程中的维修数据、故障数据和运行监测数据。
按照如图2所示的船闸结构组成和数据来源进行分类汇总，构建船闸寿命周期信息基础数据库。
如图3所示，根据船舶过闸流程和船闸工作流程，船闸系统结构可靠性，从船闸系统结构可靠性角度，船闸可简化为由引航道、靠船建筑物、闸门、充泄水阀门、信号监控与控制设备等多个子系统串联而成的复杂系统。
所述船舶过闸流程简化为到闸登记、停靠引航道、进入闸室、停靠闸室和离开船闸。
船闸工作流程简化为远调/ETC登记、运行提放计划、进水闸门打开、闸室进水、上/下游闸门打开、上/下游闸门关闭、闸室泄水和上/下游闸门打开。
如图4所示，以维修间隔时间、维修时间为可靠性参数，利用S2中的船闸寿命周期信息基础数据，采用线性回归分析方法，拟合船闸大修间隔时间、大修维修时间和各子系统的中修间隔时间、中修维修时间的概率分布函数。
如图5所示，设置研究时间T的取值区间为[8,15]年，以引航道、靠船建筑物、充泄水阀门、信号与控制设备4个子系统为例，采用蒙特卡罗仿真模拟技术，依据如图4所示的故障分布函数产生船闸维修事件的发生时间和维修时间，仿真模拟船闸系统的动态可靠性，仿真模拟次数为5000次。
根据仿真结果得到不同大修周期下船闸的年平均可用度，如图6所示，随着大修周期的增加，船闸的年平均可用度先增大后减小。在大修周期为9年时，年平均可用度达到最大值0.973。也就是说，基于系统可用度的船闸维修计划的大修周期为9年。
如图7所示，在此大修周期内，子系统平均中修次数、中修停机时间、平均维修费用，以及每次维修的停航公告参考时间。以靠船建筑物为例，在一个大修周期内，需要进行2.5次中修，每次中修需时约10天。因此，在维修开始之前，根据维修活动所需的停航时间，提早向社会发布船闸维修通航公告，提醒船主适时调整运输计划，避免出现维修期间船舶堵航和滞留。
如图8所示，以大修周期9年，船闸在寿命周期内其大修、中修维修计划和维修时间的安排结构。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细地说明，但是本发明并不局限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，建立船闸寿命周期信息基础数据库；
S2，分析船闸系统结构可靠性；
S3，利用基础数据构建船闸系统可靠性模型；
S4，估算研究期内船闸系统可用度；
S5，基于最大系统可用度生成维修计划。
2.根据权利要求1所述的一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，其特征在于，所述步骤S1建立船闸寿命周期信息基础数据库，具体基础数据包括船闸建设过程数据、船闸使用过程的维修数据、船闸使用过程的故障数据和船闸运行监测数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，其特征在于,所述步骤S2分析船闸系统结构可靠性，根据船闸工作流程，船闸结构组成部分的逻辑关系以及与整个系统可靠性的关系具体归纳为串联、并联和串并联三种复杂系统结构可靠性类型。
4.根据权利要求1所述的一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，其特征在于,所述步骤S3利用基础数据构建船闸系统可靠性模型，具体包括船闸系统和各子系统寿命分布模型，可靠性参数的分布函数及特征参数根据船闸使用过程中的历史数据拟合得到。
5.根据权利要求1所述的一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，其特征在于,所述步骤S4估算研究期内船闸系统可用度，研究期限范围根据船闸管理办法的大修间隔时间范围设定，可用度是指船闸系统在规定的时间段内能工作时间的百分比，可用度估算采用蒙特卡罗仿真技术模拟船闸系统在研究期间内动态可靠性实现的；
其中船闸系统可用度的计算，是根据研究期内船闸的可用时间和维修停航时间计算得到，具体计算公式为：
假设子系统i的维修停航时间分布函数为
rdti＝Gi(t)
在研究期间内子系统i的第j次维修所需的停航时间，采用仿真抽样得到，实现方法为：
产生(0,1)区间随机数ηj，根据子系统i的维修停航时间分布函数，那么第j次维修停航时间抽样值
rdtij＝Gi -1(ηj)
在研究期间内，子系统i内一共发生了k次维修事件，维修停航时间为
Figure FDA0002243085630000021
船闸有N个子系统，研究期间内船闸系统的维修停航时间为
船闸系统的可用时间为
UT＝t-RDT
船闸系统的可用度为
6.根据权利要求1所述的一种基于系统可用度的船闸维修计划制定方法，其特征在于,所述步骤S5基于最大系统可用度生成维修计划，维修计划内容包括维修时间计划、维修资源需求计划、维修方式和日程安排。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111797504A (zh) * 2020-06-05 2020-10-20 长江三峡通航管理局 连续多梯级船闸运行级数转换方法
CN112699494A (zh) * 2021-01-08 2021-04-23 北京空间飞行器总体设计部 载人航天器维修支持下的可靠性预计方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106289388A (zh) * 2016-07-20 2017-01-04 大连海事大学 一种船闸健康状态的远程监测系统及其监测方法
CN109784581A (zh) * 2019-01-30 2019-05-21 北京航空航天大学 一种考虑弹性的系统预防性维修周期优化方法
CN109960779A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 天津科技大学 基于不确定寿命和维修时间的可修系统可靠性分析方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106289388A (zh) * 2016-07-20 2017-01-04 大连海事大学 一种船闸健康状态的远程监测系统及其监测方法
CN109960779A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 天津科技大学 基于不确定寿命和维修时间的可修系统可靠性分析方法
CN109784581A (zh) * 2019-01-30 2019-05-21 北京航空航天大学 一种考虑弹性的系统预防性维修周期优化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冒刘燕: "基于可靠性理论的内河船闸维修决策研究", 《中国优博士学位论文全文数据库 工程科技辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111797504A (zh) * 2020-06-05 2020-10-20 长江三峡通航管理局 连续多梯级船闸运行级数转换方法
CN112699494A (zh) * 2021-01-08 2021-04-23 北京空间飞行器总体设计部 载人航天器维修支持下的可靠性预计方法

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