CN116757401A

CN116757401A - 一种电子通用件备件需求量的优化估算方法及系统

Info

Publication number: CN116757401A
Application number: CN202310606067.9A
Authority: CN
Inventors: 徐立; 张洪刚; 袁胜智; 谭思炜; 张林森; 王鹏; 张静远; 李华
Original assignee: Naval University of Engineering PLA
Current assignee: Naval University of Engineering PLA
Priority date: 2023-05-23
Filing date: 2023-05-23
Publication date: 2023-09-15

Abstract

本发明提供了一种电子通用件备件需求量的优化估算方法及系统，属于电子通用件的保障技术领域，方法包括：基于电子通用件的寿命服从指数分布且维修耗时服从指数分布的特征，结合电子通用件的任务时间，获取各设备消耗k个备件的概率；将综合所有设备消耗k个备件后消耗前1+n个备件的概率进行求和，计算当前备件数量下的备件保障概率；若当前备件数量下的备件保障概率大于备件保障概率阈值，则将当前备件数量作为备件需求量，否则将备件数量加1，将当前目标设备更新为第一个设备。本发明可以避免备件过多造成的积浪费。

Description

一种电子通用件备件需求量的优化估算方法及系统

技术领域

本发明属于电子通用件的保障技术领域，更具体地，涉及一种电子通用件备件需求量的优化估算方法及系统。

背景技术

电子通用件是指安装在多个设备上的同型电子件，常见的电子通用件包括印刷电路板插件、电子部件、电阻、电容和集成电路等，当电子通用件出现异常则影响设备的整体使用寿命，因此，在实际的应用中，针对不同的设备对电子通用件的消耗不同，会预测电子通用件的备件需求量。

现有的设备厂家通常会设置备件保障概率的指标，通过对比备件需求量对应的保障概率是否小于备件保障概率的指标以确定备件数量。现有诸多对备件需求量的计算过程中，不考虑维修耗时，默认设备常年处于工作状态，由此计算获取的电子通用件的备件需求量为上限值，而电子通用件长时间放置会导致寿命的缩短甚至是失效。而备件需求量计算值偏低，也会导致维修耗时变长，设备的无法正常运行。

飞机、轮船和公共汽车等，定期日常维修是一种常规操作，更是人们安全的保障，因此，因维修耗时占用任务期间的运行时间，必然导致运行时间的减少，进而会导致备件需求量的减少。而采用现有的忽略维修耗时确定备件数量，必然导致备件库存积累，长时间备件的放置以及购置，不仅会带来备件质量的下降并且会带来成本的提高。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种电子通用件备件需求量的优化估算方法及系统，旨在解决忽略维修耗时确定备件数量，必然导致备件库存积累，长时间备件的放置以及购置，不仅会带来电子通用件质量的下降并且会带来成本浪费的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种电子通用件备件需求量的优化估算方法，包括以下步骤：

步骤一：以第p个设备为当前目标设备，基于电子通用件的寿命服从指数分布且维修耗时服从指数分布的特征，结合电子通用件的任务时间，获取第p个设备消耗k个备件的概率；其中，将备件数量和备件保障概率初始化为0，p的初始值设定为1，p＝1,2,3,…，m，m为设备总数；

步骤二：当p大于1时，将第p个设备消耗k个备件的概率数组与前p-1个设备消耗k个备件的概率数组进行卷积运算，获取综合p个设备消耗k个备件后消耗l个备件的概率数组；当p为1，则综合一个设备消耗k个备件后消耗l个备件的概率数组为第一个设备消耗k个备件的概率数组；

步骤三：判断p是否为m，若不是，则将下一个设备作为当前目标设备，转至步骤一；若是，则将综合所有设备消耗k个备件后消耗前1+n个备件的概率进行求和，计算当前备件数量下的备件保障概率；

步骤四：若当前备件数量下的备件保障概率大于备件保障概率阈值，则将当前备件数量作为备件需求量，否则将备件数量加1，将当前目标设备更新为第一个设备，转至步骤一，直至当前备件数量下的备件保障概率大于备件保障概率阈值；

其中，电子通用件为安装在m个设备上的同型电子件。

进一步优选地，第p个设备消耗k个备件的概率为：

其中，R_1+k为第p个设备消耗k个备件的概率；T_p为电子通用件在第p个设备上的任务时间；电子通用件的寿命服从指数分布E(a)；维修耗时服从指数分布E(b)；x，y和z分别为第k次维修耗时变量，前k-1次维修耗时变量和第k个备件未安装之前设备的总寿命变量；n为备件数量。

进一步优选地，计算当前备件数量下的备件保障概率为：

其中，G为当前备件数量下的备件保障概率；Pi_1+k为综合所有设备消耗k个备件后消耗k个备件的概率。

进一步优选地，电子通用件包括印刷电路板插件、电子部件、电阻、电容和集成电路。

第二方面，本发明提供了一种电子通用件备件需求量的优化估算系统，包括：

参数设定模块，用于将备件数量和备件保障概率初始化为0，p的初始值设定为1，p＝1,2,3,…，m，m为设备总数；

设备消耗备件的概率计算模块，用于以第p个设备为当前目标设备，基于电子通用件的寿命服从指数分布且维修耗时服从指数分布的特征，结合电子通用件的任务时间，获取第p个设备消耗k个备件的概率；

备件保障概率计算模块，用于当p大于1时，将第p个设备消耗k个备件的概率数组与前p-1个设备消耗k个备件的概率数组进行卷积运算，获取综合p个设备消耗k个备件后消耗l个备件的概率数组；当p为1，则综合一个设备消耗k个备件后消耗l个备件的概率数组为第一个设备消耗k个备件的概率数组；当p为m时，则将综合所有设备消耗k个备件后消耗前1+n个备件的概率进行求和，计算当前备件数量下的备件保障概率；

数据输出处理模块，用于若当前备件数量下的备件保障概率大于备件保障概率阈值，则将当前备件数量作为备件需求量，否则将备件数量加1，将当前目标设备更新为第一个设备；

其中，电子通用件为安装在m个设备上的同型电子件。

进一步优选地，第p个设备消耗k个备件的概率为：

进一步优选地，计算当前备件数量下的备件保障概率为：

其中，G为当前备件数量下的备件保障概率；Pi_k为综合所有设备消耗k个备件后消耗k个备件的概率。

第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：至少一个存储器，用于存储程序；至少一个处理器，用于执行存储器存储的程序，当存储器存储的程序被执行时，处理器用于执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供了一种电子通用件备件需求量的优化估算方法，其中，以第p个设备为当前目标设备，基于电子通用件的寿命服从指数分布且维修耗时服从指数分布的特征，结合电子通用件的任务时间，获取第p个设备消耗k个备件的概率；当p大于1时，将第p个设备消耗k个备件的概率数组与前p-1个设备消耗k个备件的概率数组进行卷积运算，获取综合p个设备消耗k个备件后消耗l个备件的概率数组；最后将综合所有设备消耗k个备件后消耗前1+n个备件的概率进行求和，计算当前备件数量下的备件保障概率。与现有技术相比，本发明充分考虑了电子通用件的寿命服从指数分布，且考虑了维修耗时服从指数分布的特征，结合电子通用件在各个设备上的任务时间的不同，获取的备件需求量与拟合获取的备件需求量相吻合，可以避免备件过多造成的积浪费。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电子通用件备件需求量的优化估算方法示意图；

图2是本发明实施例提供的采用忽略维修耗时的现有方法、考虑维修耗时的本发明提出的估计方法和考虑维修耗时的仿真方法的结果对比图。

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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中术语“和/或”，是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系，例如A/B表示A或者B。

本文中的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一响应消息和第二响应消息等是用于区别不同的响应消息，而不是用于描述响应消息的特定顺序。

在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或者两个以上，例如，多个处理单元是指两个或者两个以上的处理单元等；多个元件是指两个或者两个以上的元件等。

对本申请实施例中提供的技术方案进行介绍。

电子通用件是指安装在若干设备上的同型电子件，常见的电子通用件包括印刷电路板插件、电子部件、电阻、电容和集成电路等；在不同的设备上，同一段保障时期电子件各自的任务时间一般并不相同。电子件寿命一般服从指数分布，随机变量服从指数分布E(μ)，μ是变量均值，其概率密度函数

本发明中电子通用件安装在m个设备上，各电子通用件的任务时间为T_p，备件保障概率阈值为K，该类电子通用件的寿命服从指数分布E(a)，维修耗时也服从指数分布E(b)；

一方面，如图1所示，本发明提供了一种电子通用件设备需求量的优化估算方法，包括以下步骤：

(1)初始化备件数量n＝0，备件保障概率为G＝0；对设备进行编号，p＝1,2,3,…，m；

(2)以第p个设备为当前目标设备，基于电子通用件的寿命服从指数分布且维修耗时服从指数分布的特征，结合电子通用件的任务时间，计算第p个设备消耗k个备件的概率R_1+k；更为具体地如下：

其中，Γ()为伽玛函数，x，y和z分别为第k次维修耗时变量，前k-1次维修耗时变量和第k个备件未安装之前设备的总寿命变量；

(3)对计算出的第p个设备消耗k个备件的概率数组与前p-1个设备消耗k个备件的概率数组进行卷积运算，获取综合p个设备消耗k个备件后消耗l个备件的概率数组Pi；

更为具体的数学表达式为：

若p＞1，则Pi＝Pi*R，否则Pi＝R，*为卷积计算符；

(4)判断第p个设备是否为最后一个设备，若不是，则将当前设备更新为下一个设备(p＝p+1)，转至步骤(2)，若是，则转至步骤(5)；

(5)将综合所有设备消耗k个备件后消耗前1+n个备件的概率进行求和，计算当前备件数量下的备件保障概率；

(6)比较当前备件数量下的备件保障概率G与备件保障概率指标K之间的大小，若当前备件数量下的备件保障概率大于备件保障概率阈值(G＞K)，则将当前备件数量作为备件需求量，输出对应的备件保障概率；否则，转至步骤(7)；

(7)将备件数量增加1(n＝n+1)，将当前目标设备更新为第一个设备(p＝1)，转至步骤(2)，直至当前备件数量下的备件保障概率大于备件保障概率阈值。

另一方面，本发明提供了一种电子通用件备件需求量的优化估算系统，包括：

其中，电子通用件为安装在m个设备上的同型电子件。

进一步优选地，第p个设备消耗k个备件的概率为：

进一步优选地，计算当前备件数量下的备件保障概率为：

实施例

本实施例中将电子通用件安装在3台不同的设备上，任务时间分别为100h、120h和140h，该电子件寿命服从指数分布E(100)，修复故障的时间服从指数分布E(10)，要求备件保障概率不低于0.9，计算此时的备件需求量。

初始化备件数量n＝0，备件保障概率为G＝0；对设备进行编号p＝1,2,3,…，m；

多次执行上述步骤(2)～步骤(5)，当备件数量n＝5时，各设备的概率数组R结果如表1所示；

表1

设备编号p	p＝1	p＝2	p＝3
				1	0.3679	0.3012	0.2466
2	0.4042	0.3979	0.3806
				3	0.1783	0.2187	0.2508
4	0.0426	0.0672	0.0945
				5	0.0063	0.0131	0.0231
6	0.0006	0.0018	0.0039

备件数量0～5时对应的备件保障概率结果如表2所示；

表2

备件数量	备件保障概率
		0	0.0273
1	0.1356
		2	0.3382
3	0.5767
		4	0.7756
5	0.9011

备件需求量为5，对应的备件保障概率为0.901，满足不低于0.9的阈值要求。

本实施例对采用忽略维修耗时的现有方法、考虑维修耗时的优化估算方法和考虑维修耗时的仿真方法结果进行对比，图2为电子通用件安装在10台设备上，备件数量为10～23的3种备件保障概率结果。图2中可知，本发明提供的电子通用件备件需求量的优化估算方法与仿真结果极为吻合，很好的反映了考虑维修耗时占用任务期间的工作时间，备件需求量将会减少，与现有方法相比较，相同备件数量时，采取本发明的备件需求量的优化估算方法获取的备件保障概率更大。当备件保障概率阈值不低于0.9时，忽略维修耗时和考虑维修耗时的备件需求量分别为22和19。

综上所述，本发明与现有技术相比，存在以下优势：

应当理解的是，上述装置用于执行上述实施例中的方法，装置中相应的程序模块，其实现原理和技术效果与上述方法中的描述类似，该装置的工作过程可参考上述方法中的对应过程，此处不再赘述。

基于上述实施例中的方法，本申请实施例提供了一种电子设备。该设备可以包括：至少一个用于存储程序的存储器和至少一个用于执行存储器存储的程序的处理器。其中，当存储器存储的程序被执行时，处理器用于执行上述实施例中所描述的方法。

基于上述实施例中的方法，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序在处理器上运行时，使得处理器执行上述实施例中的方法。

基于上述实施例中的方法，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在处理器上运行时，使得处理器执行上述实施例中的方法。

可以理解的是，本申请的实施例中的处理器可以是中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，DSP)、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件，硬件部件或者其任意组合。通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器。

本申请的实施例中的方法步骤可以通过硬件的方式来实现，也可以由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(random access memory，RAM)、闪存、只读存储器(read-only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable rom，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电子通用件备件需求量的优化估算方法，其特征在于，包括以下步骤：

其中，电子通用件为安装在m个设备上的同型电子件。

2.根据权利要求1所述的优化估算方法，其特征在于，第p个设备消耗k个备件的概率为：

3.根据权利要求2所述的优化估算方法，其特征在于，计算当前备件数量下的备件保障概率为：

4.根据权利要求1至3任一所述的优化估算方法，其特征在于，所述电子通用件包括印刷电路板插件、电子部件、电阻、电容和集成电路。

5.一种电子通用件备件需求量的优化估算系统，其特征在于，包括：

其中，电子通用件为安装在m个设备上的同型电子件。

6.根据权利要求5所述的优化估算系统，其特征在于，第p个设备消耗k个备件的概率为：

7.根据权利要求6所述的优化估算系统，其特征在于，计算当前备件数量下的备件保障概率为：

8.根据权利要求5至7任一所述的优化估算系统，其特征在于，所述电子通用件包括印刷电路板插件、电子部件、电阻、电容和集成电路。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个存储器，用于存储程序；

至少一个处理器，用于执行所述存储器存储的程序，当所述存储器存储的程序被执行时，所述处理器用于执行如权利要求1-5任一所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序在处理器上运行时，使得所述处理器执行如权利要求1-5任一所述的方法。