CN112329949A - 基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法及系统 - Google Patents

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CN112329949A CN201911301110.0A CN201911301110A CN112329949A CN 112329949 A CN112329949 A CN 112329949A CN 201911301110 A CN201911301110 A CN 201911301110A CN 112329949 A CN112329949 A CN 112329949A
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尹亮
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Abstract

本发明公开了一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法及系统，方法包括：估算设备的初始失效率，基于初始失效率估算设备的失效率；基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；在预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；比对维修任务的成本分析模型和变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。本发明能够有效的对核电站设备的维修策略最优价值进行评估。

Description

基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法及系统
技术领域
本发明涉及核电站设备技术领域，尤其涉及一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法及系统。
背景技术
目前核电站的设备大都通过参考同行经验和参照法规要求的方式开发设备的维修策略，现有的这种方式一方面与设备的失效机理和失效模式没有深度结合，使得维修策略缺少针对性；另一方面维修策略的执行没有成本计算模型，无法比较预防性维修策略、纠正性维修策略和RTM(Run to maintain，运行至维修)维修策略之间的价值利弊，无法为维修策略的开发和选择提供有效的输入。
因此，如何有效的对核电站设备的维修策略最优价值进行评估，是一项亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法，能够通过结合设备的部件无故障运行时间计算出设备总体失效率，根据设备失效率和维修任务计算检修成本、备件材料成本和发电功率损失，建立基于经济效益分析的量化维修策略分析模型，从而可以计算维修策略的价值，为维修策略的优化提供输入，形成最佳资源投入的经济计算分析模型，提高了维修活动的经济有效性。
本发明提供了一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法，包括：
估算设备的初始失效率；
基于所述初始失效率估算设备的失效率；
基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、所述初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；
在所述预防性维修成本变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；
比对所述维修任务的成本分析模型和所述变化后的维修任务的分析模型，评估出维修策略最优价值。
优选地，所述估算设备的初始失效率，包括：
累加设备的随机型失效率、无条件磨损型失效率和磨损型失效率得到设备的所述初始失效率。
优选地，所述基于所述初始失效率估算设备的失效率，包括：
通过公式
Figure BDA0002321807490000021
计算多个预防性维修作用于同一失效模式的失效率；
通过公式
Figure BDA0002321807490000022
将多个失效模式的失效率累加，得到设备的整体失效率；其中，Fr为设备初始失效率、Fr′为单一失效模式设备失效率、Fr”为多重失效模式设备失效率、En′为随周期变化防护有效性值、n为预防性维修任务数、N为预防性维修总数、M为失效模式数量，Frj为各故障模式失效率。
优选地，所述基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、所述初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型，包括：
基于公式Cost＝(CM+RP)*Fr+(PM+RP)*Fp确定维修任务的成本分析模型，其中，CM为设备失效时的纠正性维修成本、RP为设备维修时的功率损失、Fr为设备的初始失效率、PM为设备预防性维修成本、Fp为每年设备预防性维修的频率。
优选地，所述在所述预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型，包括：
基于公式Cost’＝(CM+RP)*Fr”+(PM+RP)*Fp＇确定变化后的维修任务的成本分析模型，其中，Fr”为变化后的设备的失效率，Fp＇为变化后的每年设备预防性维修的频率。
一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估系统，包括：
第一估算模块，用于估算设备的初始失效率；
第二估算模块，用于基于所述初始失效率估算设备的失效率；
第一确定模块，用于基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、所述初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；
第二确定模块，用于在所述预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；
评估模块，用于比对所述维修任务的成本分析模型和所述变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。
优选地，所述第一估算模块在执行估算设备的初始失效率时，具体用于：
累加设备的随机型失效率、无条件磨损型失效率和磨损型失效率得到设备的所述初始失效率。
优选地，所述第二估算模块在执行基于所述初始失效率估算设备的失效率时，具体用于：
通过公式
Figure BDA0002321807490000041
计算多个预防性维修作用于同一失效模式的失效率；
通过公式
Figure BDA0002321807490000042
将多个失效模式的失效率累加，得到设备的整体失效率；其中，Fr为设备初始失效率、Fr′为单一失效模式设备失效率、Fr”为多重失效模式设备失效率、En′为随周期变化防护有效性值、n为预防性维修任务数、N为预防性维修总数、M为失效模式数量，Frj为各故障模式失效率。
优选地，所述第一确定模块具体用于：
基于公式Cost＝(CM+RP)*Fr+(PM+RP)*Fp确定维修任务的成本分析模型，其中，CM为设备失效时的纠正性维修成本、RP为设备维修时的功率损失、Fr为设备的初始失效率、PM为设备预防性维修成本、Fp为每年设备预防性维修的频率。
优选地，所述第二确定模块具体用于：
基于公式Cost’＝(CM+RP)*Fr”+(PM+RP)*Fp＇确定变化后的维修任务的成本分析模型，其中，Fr”为变化后的设备的失效率，Fp＇为变化后的每年设备预防性维修的频率。
综上所述，本发明公开了一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法，当需要对核电设备的维修策略最优价值进行评估时，首先估算设备的初始失效率，然后基于初始失效率估算设备的失效率；基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、所述初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；在预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；比对维修任务的成本分析模型和变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。本发明能够通过结合设备的部件无故障运行时间计算出设备总体失效率，根据设备失效率和维修任务计算检修成本、备件材料成本和发电功率损失，建立基于经济效益分析的量化维修策略分析模型，从而可以计算维修策略的价值，为维修策略的优化提供输入，形成最佳资源投入的经济计算分析模型，提高了维修活动的经济有效性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法实施例1的方法流程图；
图2为本发明公开的一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法实施例2的方法流程图；
图3为本发明公开的一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估系统实施例1的结构示意图；
图4为本发明公开的一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估系统实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为本发明公开的一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法实施例1的方法流程图，所述方法可以包括以下步骤：
S101、估算设备的初始失效率；
当需要对核电设备的维修策略最优价值进行评估时，首先估算设备的初始失效率。
S102、基于初始失效率估算设备的失效率；
在计算出设备的初始失效率后，进一步根据初始失效率估算出设备的失效率。
具体的，预防性维修活动对设备失效模式的劣化和降级起到缓解作用，在不同的环境、工况和周期的预防性维修策略下，设备的初始失效率由Fr转换为Fr′、Fr”。
其中，多个预防性维修任务作用于同一失效模式的失效率变化可由下式表示：
Figure BDA0002321807490000061
将多个失效模式的失效率累加，可的设备的整体失效率变化，计算公式为：
Figure BDA0002321807490000062
其中，Fr为设备初始失效率、Fr′为单一失效模式设备失效率、Fr”为多重失效模式设备失效率、En′为随周期变化防护有效性值、n为预防性维修任务数、N为预防性维修总数、M为失效模式数量，Frj为各故障模式失效率。
S103、基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；
然后，根据设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定出维修任务的成本分析模型。
具体的，基于公式Cost＝(CM+RP)*Fr+(PM+RP)*Fp确定维修任务的成本分析模型，其中，CM为设备失效时的纠正性维修成本、RP为设备维修时的功率损失、Fr为设备的初始失效率、PM为设备预防性维修成本、Fp为每年设备预防性维修的频率。
S104、在预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；
当预防性维修变化时，如，预防性维修取消、增加或周期延长、缩短时，导致了设备的失效率变化时，进一步基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型。
具体的，设备的失效率由Fr′变为Fr”，设备的预防性维修频率由Fp变为Fp＇(Fp＇＝1/Fp)，对应可得Cost＇：
Cost’＝(CM+RP)*Fr”+(PM+RP)*Fp＇；
其中，Fr”为变化后的设备的失效率，Fp＇为变化后的每年设备预防性维修的频率。
S105、比对维修任务的成本分析模型和变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。
最后，通过Cost与Cost＇的对比，则可计算出维修策略的经济价值影响，包括发电损失、人工成本、备件材料成本等方面的经济影响。通过运筹学最短路径的逐步逼近法得出Fp＇的最优解，从而确预防性维修任务的周期。
综上所述，在上述实施例中，当需要对核电设备的维修策略最优价值进行评估时，首先估算设备的初始失效率，然后基于初始失效率估算设备的失效率；基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、所述初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；在预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；比对维修任务的成本分析模型和变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。本发明能够通过结合设备的部件无故障运行时间计算出设备总体失效率，根据设备失效率和维修任务计算检修成本、备件材料成本和发电功率损失，建立基于经济效益分析的量化维修策略分析模型，从而可以计算维修策略的价值，为维修策略的优化提供输入，形成最佳资源投入的经济计算分析模型，提高了维修活动的经济有效性。
如图2所示，为本发明公开的一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法实施例2的方法流程图，所述方法可以包括以下步骤：
S201、累加设备的随机型失效率、无条件磨损型失效率和磨损型失效率得到设备的初始失效率；
当需要对核电设备的维修策略最优价值进行评估时，首先估算设备的初始失效率。
具体的，在估算设备的初始失效率时，将设备部件的失效模式根据失效机理分为随机型、磨损型和无条件磨损型三种；其中，随机型失效率根据工程经验取值，无条件磨损型失效率由工程师组成的专家组判断设备部件的无故障运行时间，如某部件无故障运行10年，则年失效率为1/10，有条件磨损型在条件不存在时，失效率取随机值；当触发条件存在时，失效率的算法与无条件磨损型失效率相同。如盐雾腐蚀导致高架线断裂，无故障运行时间为20年。当不存在盐雾条件时，取值为随机失效的工程经验值，当存在盐雾条件时，则失效率为1/20，然后累加部件失效率得出设备的初始失效率。
S202、基于初始失效率估算设备的失效率；
在计算出设备的初始失效率后，进一步根据初始失效率估算出设备的失效率。
具体的，预防性维修活动对设备失效模式的劣化和降级起到缓解作用，在不同的环境、工况和周期的预防性维修策略下，设备的初始失效率由Fr转换为Fr′、Fr”。
其中，多个预防性维修任务作用于同一失效模式的失效率变化可由下式表示：
Figure BDA0002321807490000091
将多个失效模式的失效率累加，可的设备的整体失效率变化，计算公式为：
Figure BDA0002321807490000092
其中，Fr为设备初始失效率、Fr′为单一失效模式设备失效率、Fr”为多重失效模式设备失效率、En′为随周期变化防护有效性值、n为预防性维修任务数、N为预防性维修总数、M为失效模式数量，Frj为各故障模式失效率。
S203、基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；
然后，根据设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定出维修任务的成本分析模型。
具体的，基于公式Cost＝(CM+RP)*Fr+(PM+RP)*Fp确定维修任务的成本分析模型，其中，CM为设备失效时的纠正性维修成本、RP为设备维修时的功率损失、Fr为设备的初始失效率、PM为设备预防性维修成本、Fp为每年设备预防性维修的频率。
S204、在预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；
当预防性维修变化时，如，预防性维修取消、增加或周期延长、缩短时，导致了设备的失效率变化时，进一步基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型。
具体的，设备的失效率由Fr′变为Fr”，设备的预防性维修频率由Fp变为Fp＇(Fp＇＝1/Fp)，对应可得Cost＇：
Cost’＝(CM+RP)*Fr”+(PM+RP)*Fp＇；
其中，Fr”为变化后的设备的失效率，Fp＇为变化后的每年设备预防性维修的频率。
S205、比对维修任务的成本分析模型和变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。
最后，通过Cost与Cost＇的对比，则可计算出维修策略的经济价值影响，包括发电损失、人工成本、备件材料成本等方面的经济影响。通过运筹学最短路径的逐步逼近法得出Fp＇的最优解，从而确预防性维修任务的周期。
如图3所示，为本发明公开的一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估系统实施例1的结构示意图，所述系统可以包括：
第一估算模块301，用于估算设备的初始失效率；
第二估算模块302，用于基于初始失效率估算设备的失效率；
第一确定模块303，用于基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；
第二确定模块304，用于在预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；
评估模块305，用于比对维修任务的成本分析模型和变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。
本实施例公开的基于设备失效率的维修策略最优价值的评估系统的工作原理与上述基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法实施例1的原理相同，在此不再赘述。
如图4所示，为本发明公开的一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估系统实施例2的结构示意图，所述系统可以包括：
第一估算模块401，用于累加设备的随机型失效率、无条件磨损型失效率和磨损型失效率得到设备的初始失效率；
第二估算模块402，用于基于初始失效率估算设备的失效率；
第一确定模块403，用于基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；
第二确定模块404，用于在预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；
评估模块405，用于比对维修任务的成本分析模型和变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。
本实施例公开的基于设备失效率的维修策略最优价值的评估系统的工作原理与上述基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法实施例2的原理相同，在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估方法，其特征在于，包括：
估算设备的初始失效率；
基于所述初始失效率估算设备的失效率；
基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、所述初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；
在所述预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；
比对所述维修任务的成本分析模型和所述变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述估算设备的初始失效率，包括：
累加设备的随机型失效率、无条件磨损型失效率和磨损型失效率得到设备的所述初始失效率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述初始失效率估算设备的失效率，包括：
通过公式
Figure FDA0002321807480000011
计算多个预防性维修作用于同一失效模式的失效率；
通过公式
Figure FDA0002321807480000012
将多个失效模式的失效率累加，得到设备的整体失效率；其中，Fr为设备初始失效率、Fr′为单一失效模式设备失效率、Fr”为多重失效模式设备失效率、En′为随周期变化防护有效性值、n为预防性维修任务数、N为预防性维修总数、M为失效模式数量，Frj为各故障模式失效率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、所述初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型，包括：
基于公式Cost＝(CM+RP)*Fr+(PM+RP)*Fp确定维修任务的成本分析模型，其中，CM为设备失效时的纠正性维修成本、RP为设备维修时的功率损失、Fr为设备的初始失效率、PM为设备预防性维修成本、Fp为每年设备预防性维修的频率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在所述预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型，包括：
基于公式Cost’＝(CM+RP)*Fr”+(PM+RP)*Fp＇确定变化后的维修任务的成本分析模型，其中，Fr”为变化后的设备的失效率，Fp＇为变化后的每年设备预防性维修的频率。
6.一种基于设备失效率的维修策略最优价值的评估系统，其特征在于，包括：
第一估算模块，用于估算设备的初始失效率；
第二估算模块，用于基于所述初始失效率估算设备的失效率；
第一确定模块，用于基于设备失效时的纠正性维修成本、设备失效时的功率损失、所述初始失效率、设备预防性维修成本和每年设备预防性维修的频率确定维修任务的成本分析模型；
第二确定模块，用于在所述预防性维修变化时，基于变化后的设备的失效率以及变化后的每年设备预防性维修的频率，确定出变化后的维修任务的成本分析模型；
评估模块，用于比对所述维修任务的成本分析模型和所述变化后的维修任务的成本分析模型，评估出维修策略最优价值。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一估算模块在执行估算设备的初始失效率时，具体用于：
累加设备的随机型失效率、无条件磨损型失效率和磨损型失效率得到设备的所述初始失效率。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二估算模块在执行基于所述初始失效率估算设备的失效率时，具体用于：
通过公式
Figure FDA0002321807480000031
计算多个预防性维修作用于同一失效模式的失效率；
通过公式
Figure FDA0002321807480000032
将多个失效模式的失效率累加，得到设备的整体失效率；其中，Fr为设备初始失效率、Fr′为单一失效模式设备失效率、Fr”为多重失效模式设备失效率、En′为随周期变化防护有效性值、n为预防性维修任务数、N为预防性维修总数、M为失效模式数量，Frj为各故障模式失效率。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一确定模块具体用于：
基于公式Cost＝(CM+RP)*Fr+(PM+RP)*Fp确定维修任务的成本分析模型，其中，CM为设备失效时的纠正性维修成本、RP为设备维修时的功率损失、Fr为设备的初始失效率、PM为设备预防性维修成本、Fp为每年设备预防性维修的频率。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二确定模块具体用于：
基于公式Cost’＝(CM+RP)*Fr”+(PM+RP)*Fp＇确定变化后的维修任务的成本分析模型，其中，Fr”为变化后的设备的失效率，Fp＇为变化后的每年设备预防性维修的频率。
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