CN116663136A - 评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法 - Google Patents

评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116663136A
CN116663136A CN202310456970.1A CN202310456970A CN116663136A CN 116663136 A CN116663136 A CN 116663136A CN 202310456970 A CN202310456970 A CN 202310456970A CN 116663136 A CN116663136 A CN 116663136A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reliability
confidence
lower limit
interval time
fault interval
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310456970.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116663136B (zh
Inventor
程红伟
王岩磊
黄金娥
徐东
葛威
张衍
刘隆波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chinese People's Liberation Army 92942 Army
Original Assignee
Chinese People's Liberation Army 92942 Army
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chinese People's Liberation Army 92942 Army filed Critical Chinese People's Liberation Army 92942 Army
Priority to CN202310456970.1A priority Critical patent/CN116663136B/zh
Publication of CN116663136A publication Critical patent/CN116663136A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116663136B publication Critical patent/CN116663136B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10Geometric CAD
    • G06F30/15Vehicle, aircraft or watercraft design
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/02Reliability analysis or reliability optimisation; Failure analysis, e.g. worst case scenario performance, failure mode and effects analysis [FMEA]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明提出一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法,属于工程计算技术领域。所述方法包括:获取各单元结构的可靠性试验数据,根据所述各单元结构的可靠性试验数据,计算所述各单元结构的平均故障间隔时间及其方差;基于所述各单元结构的平均故障间隔时间及其方差,确定可靠性串联结构的平均故障间隔时间及其方差,以计算所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限;基于所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限确定所述可靠性串联结构的可靠度置信下限,作为船舶推进系统串联结构的可靠度置信下限。

Description

评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法
技术领域
本发明属于工程计算技术领域,尤其涉及一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法。
背景技术
针对民用和军用领域,尤其是船舶推进系统可靠性评估,一般要求评估其可靠度置信下限,而非简单计算可靠度的点估计。对于组成单元(船舶推进柴油机、减速装置、推进监控装置等)故障发生规律服从指数分布的船舶推进系统,在试验条件、试验场地、试验设备或经费条件不允许开展全全系统可靠性试验时,只能针对其中各个组成单元开展可靠性试验,而后基于各单元试验数据,评估串联结构的可靠性。基于单元数据评估串联结构的可靠度点估计是比较容易的。但是如何基于各个单元的可靠性试验数据来评估串联结构可靠度置信下限,一直是一个行业难题。
当前主要基于序贯压缩法方法来解决基于单元数据评估串联结构可靠度置信下限的问题。该方法存在的主要问题是需要先把各个单元的指数型故障数据转换为成败型故障数据,该转换过程比较复杂,增加了数据处理工作量,且会引入一定的计算误差。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法。
本发明公开了.一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法。所述方法包括步骤S1、获取各单元结构的可靠性试验数据,根据所述各单元结构的可靠性试验数据,计算所述各单元结构的平均故障间隔时间及其方差;其中,所述各单元结构包括船舶推进柴油机、减速装置和推进控制装置,所述可靠性试验数据为可靠性试验期间故障间隔时间数据;步骤S2、基于所述各单元结构的平均故障间隔时间及其方差,确定可靠性串联结构的平均故障间隔时间及其方差,以计算所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限;其中,所述可靠性串联结构由所述船舶推进柴油机、所述减速装置和所述推进控制装置构成;步骤S3、基于所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限确定所述可靠性串联结构的可靠度置信下限,作为船舶推进系统串联结构的可靠度置信下限。
根据本发明的方法,在所述步骤S1中:
所述可靠性试验期间故障间隔时间数据为tj,i,其中,j表示所单元结构的编号,1表示所述船舶推进柴油机,2表示所述减速装置,3表示所述推进控制装置,i表示所述单元结构的故障次数编号;
对于所述单元结构,其平均故障间隔时间为Mj表示所述单元结构的故障次数;
对于所述单元结构,其平均故障间隔时间的方差为:
根据本发明的方法,在所述步骤S2中:
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间为其中,θ1、θ2、θ3分别表示所述船舶推进柴油机、所述减速装置和所述推进控制装置的平均故障间隔时间;
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间的方差为:
其中,xj=θj
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限ΘL为:
其中,γ为置信度,0<γ<1,μγ为标准正态分布对应累计概率等于置信度γ时的下侧分位数。
根据本发明的方法,在所述步骤S3中,所述可靠性串联结构的可靠度置信下限RL为:其中,Tm表示由所述可靠性串联结构需要工作的时间,Tm>0。
综上,本发明提出的技术方案在不需要将指数型数据转换为成败型数据的前提下,能够直接将串联结构中各个单元的试验数据进行综合,从而相对更加准确地计算串联结构可靠度的置信下限。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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为根据本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,所描述的实施例只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。
本发明公开了一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法。所述方法包括步骤S1、获取各单元结构的可靠性试验数据,根据所述各单元结构的可靠性试验数据,计算所述各单元结构的平均故障间隔时间及其方差;其中,所述各单元结构包括船舶推进柴油机、减速装置和推进控制装置,所述可靠性试验数据为可靠性试验期间故障间隔时间数据;步骤S2、基于所述各单元结构的平均故障间隔时间及其方差,确定可靠性串联结构的平均故障间隔时间及其方差,以计算所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限;其中,所述可靠性串联结构由所述船舶推进柴油机、所述减速装置和所述推进控制装置构成;步骤S3、基于所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限确定所述可靠性串联结构的可靠度置信下限,作为船舶推进系统串联结构的可靠度置信下限。
在一些实施例中,在所述步骤S1中:
所述可靠性试验期间故障间隔时间数据为tj,i,其中,j表示所单元结构的编号,1表示所述船舶推进柴油机,2表示所述减速装置,3表示所述推进控制装置,i表示所述单元结构的故障次数编号;
对于所述单元结构,其平均故障间隔时间为Mj表示所述单元结构的故障次数;
对于所述单元结构,其平均故障间隔时间的方差为:
在一些实施例中,在所述步骤S2中:
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间为其中,θ1、θ2、θ3分别表示所述船舶推进柴油机、所述减速装置和所述推进控制装置的平均故障间隔时间;
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间的方差为:
其中,xj=θj
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限ΘL为:
其中,γ为置信度,0<γ<1,μγ为标准正态分布对应累计概率等于置信度γ时的下侧分位数。
在一些实施例中,在所述步骤S3中,所述可靠性串联结构的可靠度置信下限RL为:其中,Tm表示由所述可靠性串联结构需要工作的时间,Tm>0。
如图1所示,其基本实施过程如下:第一步,记录推进柴油机、减速装置、推进监控装置可靠性试验数据;第二步,计算推进柴油机、减速装置、推进监控装置的平均故障间隔时间及其方差;第三步,计算串联结构平均故障间隔时间及其方差;第四步,计算串联结构平均故障间隔时间置信下限;第五步,计算串联结构可靠度置信下限。
步骤一、记录各单元可靠性试验数据
分别记录船舶推进柴油机、减速装置、推进监控装置可靠性试验期间的故障间隔时间数据(一般建议用时间单位“小时”,特殊情况也可以用其它时间单位,不影响专利方法的适用性),并汇总成表,格式见表1:
表1各组成单元可靠性试验期间故障间隔时间数据记录结果
其中:(1)关于故障间隔时间下标的解释,以“tn,2”为例,第一个下标“n”表示单元序号,n≥2;第二个下标“2”表示第2个故障间隔时间记录值。(2)若某个单元在试验期间无故障发生,在“试验开始至第1次故障”填累计试验时间,并要求累计试验时间大于该单元平均故障间隔时间指标要求的1.1倍(如单元1的平均故障间隔时间指标要求为1000小时,如果单元1可靠性试验期间无故障发生,则要求试验时间至少要达到1100小时),否则本专利不适用。(3)在记录单元故障间隔时间时,不计故障发生后试验中断期间的时间。
步骤二、计算各单元的平均故障间隔时间及其方差
根据表1中的数据,计算各单元(船舶推进柴油机、减速装置、推进监控装置)平均故障间隔时间。以船舶推进柴油机为例,将其平均故障间隔时间的用符号θ1表示,用公式(1)计算其基于船舶推进柴油机试验数据的估计结果:
其中M1表示船舶推进柴油机可靠性试验期间累计发生的故障次数,M1≥1。
还是以船舶推进柴油机为例,将其基于船舶推进柴油机试验数据的估计结果的方差表示为VAR(θ1),用公式(2)计算其估计结果:
依次类推,计算减速装置、推进监控装置的平均故障间隔时间及其方差,并汇总成表,格式见表2。
表2各单元的平均故障间隔时间及其方差计算结果
步骤三、计算串联结构的平均故障间隔时间及其方差
由推进柴油机、减速装置、推进监控系统,三个单元构成可靠性串联结构,设其平均故障间隔时间用Θs表示,用公式(3)计算其估计结果:
串联结构平均故障间隔时间估计结果的方差用VAR(Θs)表示,用公式(4)计算其估计结果,
其中,
步骤四,计算串联结构平均故障间隔时间置信下限
假设置信度为γ,0<γ<1,一般用百分数表示。将串联结构平均故障间隔时间置信下限用符号ΘL表示,用公式(5)计算其评估结果,
其中μγ为标准正态分布对应累计概率等于置信度γ时的下侧分位数(可以通过查阅GB4086.1-83或用微软Excel等工具软件内置函数计算获得)。
步骤五、计算串联结构可靠度置信下限
将串联结构可靠度置信下限用符号RL表示,用公式(6)计算其评估结果:
其中,Tm表示由船舶推进柴油机、减速装置、推进监控装置构成的串联结构需要工作的时间,Tm>0,一般时间单位为“小时”;exp()表示以自然常数e(约等于2.7183)为底的指数函数。
自此,实现了一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法。
具体实施例
(1)记录各单元可靠性试验数据
某船舶推进系统由船舶推进柴油机、减速装置、推进监控装置3个单元串联组成,各单元可靠性试验期间故障间隔时间数据记录结果见表3。
表3某船舶推进系统各单元可靠性试验期间故障间隔时间数据记录结果
(2)计算各单元的平均故障间隔时间及其方差
将表3中船舶推进柴油机、减速装置、推进监控装置的试验数据依次代入公式(1)和公式(2),计算得到各单元的平均故障间隔时间及其方差,见表4。
表4某船舶推进系统各单元的平均故障间隔时间及其方差计算结果
(3)计算串联结构的平均故障间隔时间及其方差
将表4中基于单元试验数据的平均故障间隔时间估计结果代入公式(3),计算得到串联结构平均故障间隔时间估计结果Θs=56.12小时。
将表4中基于单元试验数据的平均故障间隔时间估计结果及其方差代入公式(4),计算得到串联结构平均故障间隔时间估计结果的方差VAR(Θs)=493.83小时2。
(4)计算串联结构平均故障间隔时间置信下限
设串联结构可靠度评估置信度要求为γ=85%,则通过查表或通过Excel等工具软件计算得到μγ=1.0364,将其和步骤三计算得到的Θs=56.12小时、VAR(Θs)=493.83小时2代入公式(5),计算得到串联结构平均故障间隔时间置信下限ΘL=56.12-1.0364×493.831/2=33.09小时。
(5)计算串联结构可靠度置信下限
假设任务时间为Tm=5小时。将ΘL=33.09小时代入公式(6),计算得到该船舶推进系统由推进柴油机、减速装置、推进监控装置构成的串联结构可靠度置信下限为RL=85.98%。
可见,本发明提供的方法不需要将推进柴油机、减速装置、推进监控装置指数型故障时间数据转换为成败型数据,再进行数据融合以评估串联结构的可靠度置信下限。而是可以直接对推进柴油机、减速装置、推进监控装置指数型故障时间数据进行综合以评估串联结构的可靠度置信下限。可以简化计算步骤、减少误差累计环节,提高串联结构可靠度置信下限评估结果的精度。
综上,本发明提出的技术方案在不需要将指数型数据转换为成败型数据的前提下,能够直接将串联结构中各个单元的试验数据进行综合,从而相对更加准确地计算串联结构可靠度的置信下限。
请注意,以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法,其特征在于,所述方法包括:
步骤S1、获取各单元结构的可靠性试验数据,根据所述各单元结构的可靠性试验数据,计算所述各单元结构的平均故障间隔时间及其方差;
其中,所述各单元结构包括船舶推进柴油机、减速装置和推进控制装置,所述可靠性试验数据为可靠性试验期间故障间隔时间数据;
步骤S2、基于所述各单元结构的平均故障间隔时间及其方差,确定可靠性串联结构的平均故障间隔时间及其方差,以计算所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限;
其中,所述可靠性串联结构由所述船舶推进柴油机、所述减速装置和所述推进控制装置构成;
步骤S3、基于所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限确定所述可靠性串联结构的可靠度置信下限,作为船舶推进系统串联结构的可靠度置信下限。
2.根据权利要求1所述的一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法,其特征在于,在所述步骤S1中:
所述可靠性试验期间故障间隔时间数据为tj,i,其中,j表示所单元结构的编号,1表示所述船舶推进柴油机,2表示所述减速装置,3表示所述推进控制装置,i表示所述单元结构的故障次数编号;
对于所述单元结构,其平均故障间隔时间为Mj表示所述单元结构的故障次数;
对于所述单元结构,其平均故障间隔时间的方差为:
3.根据权利要求2所述的一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法,其特征在于,在所述步骤S2中:
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间为其中,θ1、θ2、θ3分别表示所述船舶推进柴油机、所述减速装置和所述推进控制装置的平均故障间隔时间;
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间的方差为:
其中,
所述可靠性串联结构的平均故障间隔时间置信下限ΘL为:
其中,γ为置信度,0<γ<1,μγ为标准正态分布对应累计概率等于置信度γ时的下侧分位数。
4.根据权利要求3所述的一种评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法,其特征在于,在所述步骤S3中,所述可靠性串联结构的可靠度置信下限RL为:其中,Tm表示由所述可靠性串联结构需要工作的时间,Tm>0。
CN202310456970.1A 2023-04-25 2023-04-25 评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法 Active CN116663136B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310456970.1A CN116663136B (zh) 2023-04-25 2023-04-25 评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310456970.1A CN116663136B (zh) 2023-04-25 2023-04-25 评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116663136A true CN116663136A (zh) 2023-08-29
CN116663136B CN116663136B (zh) 2024-02-13

Family

ID=87708724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310456970.1A Active CN116663136B (zh) 2023-04-25 2023-04-25 评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116663136B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117236748A (zh) * 2023-09-08 2023-12-15 中国人民解放军63863部队 一种基于组件成败型的可修产品可靠性估计方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1356236A (zh) * 2000-12-07 2002-07-03 缪小仙 船舶推进系统
CN107132834A (zh) * 2017-04-12 2017-09-05 北京航空航天大学 基于统计量排序的和联系统可靠度精确置信下限估计方法
CN108038278A (zh) * 2017-11-29 2018-05-15 安徽四创电子股份有限公司 一种雷达系统的维修间隔时间制定方法
CN113682456A (zh) * 2021-09-10 2021-11-23 中船动力研究院有限公司 一种船用推进与发电自由切换的动力系统及控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1356236A (zh) * 2000-12-07 2002-07-03 缪小仙 船舶推进系统
CN107132834A (zh) * 2017-04-12 2017-09-05 北京航空航天大学 基于统计量排序的和联系统可靠度精确置信下限估计方法
CN108038278A (zh) * 2017-11-29 2018-05-15 安徽四创电子股份有限公司 一种雷达系统的维修间隔时间制定方法
CN113682456A (zh) * 2021-09-10 2021-11-23 中船动力研究院有限公司 一种船用推进与发电自由切换的动力系统及控制方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117236748A (zh) * 2023-09-08 2023-12-15 中国人民解放军63863部队 一种基于组件成败型的可修产品可靠性估计方法
CN117236748B (zh) * 2023-09-08 2024-03-26 中国人民解放军63863部队 一种基于组件成败型的可修产品可靠性估计方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116663136B (zh) 2024-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11922335B2 (en) Method and system for evaluating macro resilience of offshore oil well control equipment
CN116663136B (zh) 评估船舶推进系统串联结构可靠度置信下限的方法
US7415328B2 (en) Hybrid model based fault detection and isolation system
CN110375888B (zh) 冷却液温度传感器的诊断方法、装置、车辆和存储介质
CN104091622B (zh) 一种核电站数字化控制系统可用率评估方法及系统
KR20120046821A (ko) 범용 센서 자가 진단 장치 및 그 진단 방법
CN103995780A (zh) 一种基于语句频度统计的程序错误定位方法
CN113093706A (zh) 一种基于综合观测器的飞行控制系统执行器微小故障诊断方法
CN110554682B (zh) 基于故障关联分析的故障检测推理方法
CN112147461A (zh) 故障波形起点判断方法、装置、计算机设备及介质
CN112884353B (zh) 一种任务可靠度评价系统
CN116226644A (zh) 设备故障类型的确定方法、装置、电子设备及存储介质
CN113703419B (zh) 一种飞行控制系统余度管理算法的自动测试方法及装置
CN115408182A (zh) 业务系统故障定位方法及装置
CN111209954A (zh) 一种基于半马尔科夫过程的电力设备可靠性评估方法
CN107992451B (zh) 一种反应堆保护系统拒动概率计算方法
CN111965609A (zh) 雷达可靠度评估方法、装置、电子设备及可读存储介质
CN116699427B (zh) 基于非冗余测量拓扑结构的电池故障诊断方法及装置
CN111858263B (zh) 一种基于日志分析的故障预测方法、系统及装置
Qiu et al. Multi-sensor system simulation based on RESTART algorithm
CN116991619B (zh) 一种舰船信息系统数字模型集成管理系统及方法
CN107798173B (zh) 用于飞机结构性能预测的紧急适航关注判断方法及系统
CN114546810A (zh) 一种信息系统综合健康度计算方法
CN115952658A (zh) 一种基于依赖关系网络的效能评估方法
JPH02159637A (ja) ネットワーク障害診断データ記述方式

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant