CN116955911A - 一种电子串联部件任务评估方法、装置及电子设备 - Google Patents

一种电子串联部件任务评估方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电子串联部件任务评估方法、装置及电子设备，包括：确定所述电子串联部件的备件情况，其包括s个电子单元级别的备件；获取电子单元寿命服从的第一指数分布，并确定当电子串联部件中有电子单元故障时，对电子串联部件维修时维修耗时服从的第二指数分布；根据第一指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为0的第一概率；根据第一指数分布的参数和第二指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为i时的第二概率；将i从1逐渐增加至s时对应的s个第二概率的数值相加，最后加上第一概率的数值，得到电子串联部件执行任务的成功率。

Description

一种电子串联部件任务评估方法、装置及电子设备
技术领域
本发明属于电子串联部件任务评估领域，更具体地，涉及一种电子串联部件任务评估方法、装置及电子设备。
背景技术
当电子串联部件的某个电子单元出现故障后，通过替换备件使电子串联部件恢复工作，从而能继续执行任务。目前业内在以任务成功率评估备件保障效果时，一般都约定使用备件的维修耗时可忽略不计。一方面，现实中确实存在着维修耗时很少的场景，另一方面通过忽略维修耗时，可以把复杂的计算问题进行简化，能够在理论上更容易给出任务成功率结果，此时的理论结果相当于任务成功率的上限值。不过，在现实中有相当多的场景其维修耗时较大。
因此，针对维修耗时不可忽略的场景，如替换备件过程比较复杂，需要耗费一定时间，并不是短期就能完成，此时再采用现有的任务成功率评估方法将不再适用。
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串联部件任务评估方法、装置及电子设备，旨在解决现有电子串联部件的任务评估方法不适用维修耗时不可忽略场景的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种电子串联部件任务评估方法，所述电子串联部件由n个相同的电子单元串联组成，n为大于1的正整数，包括以下步骤：
确定所述电子串联部件的备件情况，其包括s个电子单元级别的备件；s为大于等于0的正整数；
获取电子单元寿命服从的第一指数分布，并确定当电子串联部件中有电子单元故障时，对电子串联部件维修时维修耗时服从的第二指数分布；
根据第一指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为0的第一概率；
根据第一指数分布的参数和第二指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为i时的第二概率，i为大于0且小于等于s的正整数；
将i从1逐渐增加至s时对应的s个第二概率的数值相加，最后加上第一概率的数值，得到电子串联部件执行任务的成功率。
可选地，所述第一概率通过下式确定：
其中，i表示消耗的备件数量，a表示第一指数分布的均值参数。
可选地，所述第二概率通过下式确定：
式中，Γ()为伽玛函数，i表示消耗的备件数量，b表示第二指数分布的均值参数，g(x)表示电子串联部件消耗i个备件的概率，x表示i个备件的维修耗时，T表示电子串联部件的任务时间。
可选地，g(x)具体计算步骤如下：
(G.1)令j＝1，计算概率数组pd，所述数组pd包括i+1个元素，各个元素通过下式计算得到：
令
(G.2)若j＝1，则令pj＝pd，否则pj＝pj*pd，式中*是卷积计算符；
(G.3)更新j＝j+1，若j≤n则执行(G.2)，否则输出g(x)＝pj1+i，pj1+i表示数组pj的第1+i个元素。
第二方面，本发明提供了一种电子串联部件任务评估装置，所述电子串联部件由n个相同的电子单元串联组成，n为大于1的正整数，包括以下步骤：
备件情况确定单元，用于确定所述电子串联部件的备件情况，其包括s个电子单元级别的备件；s为大于等于0的正整数；
寿命及耗时分布获取单元，用于获取电子单元寿命服从的第一指数分布，并确定当电子串联部件中有电子单元故障时，对电子串联部件维修时维修耗时服从的第二指数分布；
消耗备件概率确定单元，用于根据第一指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为0的第一概率；以及根据第一指数分布的参数和第二指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为i时的第二概率，i为大于0且小于等于s的正整数；
任务成功率确定单元，用于将i从1逐渐增加至s时对应的s个第二概率的数值相加，最后加上第一概率的数值，得到电子串联部件执行任务的成功率。
可选地，所述消耗备件概率确定单元通过下式确定第一概率：其中，i表示消耗的备件数量，a表示第一指数分布的均值参数。
可选地，所述消耗备件概率确定单元通过下式确定第二概率：式中，Γ()为伽玛函数，i表示消耗的备件数量，b表示第二指数分布的均值参数，g(x)表示电子串联部件消耗i个备件的概率，x表示i个备件的维修耗时，T表示电子串联部件的任务时间。
可选地，所述消耗备件概率确定单元所用到的参数g(x)具体计算步骤如下：(G.1)令j＝1，计算概率数组pd，所述数组pd包括i+1个元素，各个元素通过下式计算得到：令
若j＝1，则令pj＝pd，否则pj＝pj*pd，式中*是卷积计算符；(G.3)更新j＝j+1，若j≤n则执行(G.2)，否则输出g(x)＝pj1+i，pj1+i表示数组pj的第1+i个元素。
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选地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选地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选地实现方式所描述的方法。
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：
本发明提供一种电子串联部件任务评估方法、装置及电子设备，当电子串联部件维修耗时不可忽略时，考虑电子单元维修耗时服从指数分布，且将电子单元的寿命设定为服从指数分布，综合电子串联部件的电子单元备件数量，由于维修耗时占用了任务期间的工作时间，设备的实际工作时间减少，故障发生的概率也会随之减少，计算电子串联部件执行任务的备件保障成功概率，即任务成功率。本发明能够提供维修耗时不可忽略场景下电子串联部件任务成功率的计算方式，填补技术空白。
附图说明
图1是本发明实施例提供的电子串联部件任务评估方法流程图；
图2是本发明实施例提供的三种方法的任务成功率结果对比图；
图3是本发明实施例提供的电子串联部件任务评估系统架构图。
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。
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。
图1是本发明实施例提供的电子串联部件任务评估方法流程图，如图1所示，包括以下步骤：
S101，确定所述电子串联部件的备件情况，其包括s个电子单元级别的备件；s为大于等于0的正整数；
S102，获取电子单元寿命服从的第一指数分布，并确定当电子串联部件中有电子单元故障时，对电子串联部件维修时维修耗时服从的第二指数分布；
S103，根据第一指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为0的第一概率；
S104，根据第一指数分布的参数和第二指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为i时的第二概率，i为大于0且小于等于s的正整数；
S105，将i从1逐渐增加至s时对应的s个第二概率的数值相加，最后加上第一概率的数值，得到电子串联部件执行任务的成功率。
在一个具体的实施例中，电子件寿命一般服从指数分布，如：印刷电路板插件、电子部件、电阻、电容、集成电路等。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的电子类部件是指由多个同类电子单元组成的组件，当其中一个单元出现故障时视同该部件出现故障，通过更换故障单元的方式完成对该部件的维修。
本发明中已知任务时间T，某电子串联部件由n个电子单元组成，该类单元的寿命服从指数分布E(a)，该电子串联部件的备件数量s，维修耗时服从指数分布E(b)。
本发明提供了一种准确评估维修耗时和备件数量综合影响下的保障任务成功率方法，具体步骤如下：
(1)初始化，令备件消耗数量i＝0。
(2)计算备件消耗数量对应的概率pi。
式中Γ()为伽玛函数，g(x)具体计算步骤如下：
(G.1)令j＝1，计算概率数组pd
令
(G.2)若j＝1，则令pj＝pd，否则pj＝pj*pd，式中*是卷积计算符。
(G.3)更新j＝j+1，若j≤n则执行(G.2)，否则输出g(x)＝pj1+i。
(3)更新i＝i+1，若i≤s，则执行(2)，否则执行(4)；
(4)令成功率输出成功率Ps。
本发明提供一个具体的算例：某电子类部件由6个同型电子单元组成，电子单元寿命服从指数分布E(100)，任务时间为100h，配有6个备件，修复故障的时间服从指数分布E(10)，计算此时保障任务的成功率。
上述算例的求解过程为：(1)初始化，令备件消耗数量i＝0。
多次执行(2)、(3)，对应的概率pi，计算结果如表1。
表1
备件消耗数量i 概率pi
0 0.0025
1 0.0281
2 0.1001
3 0.1685
4 0.1628
5 0.1012
6 0.0438
(4)令成功率输出成功率Ps。
更具体地，本发明分别采用忽略维修耗时的目前业内方法、考虑维修耗时的本发明评估方法和仿真方法，计算了上述算例备件数量1～15的保障任务成功率，结果见图2和表2。
表2三种方法的任务成功率结果
备件数量 业内方法 仿真法 本发明方法
1 0.017 0.031 0.031
2 0.062 0.124 0.131
3 0.151 0.307 0.299
4 0.285 0.451 0.462
5 0.446 0.564 0.563
6 0.606 0.613 0.607
7 0.744 0.620 0.621
8 0.847 0.628 0.624
9 0.916 0.625 0.625
10 0.957 0.630 0.625
11 0.980 0.614 0.625
12 0.991 0.621 0.625
13 0.996 0.634 0.625
14 0.999 0.623 0.625
15 0.999 0.623 0.625
图2和表2表明本发明评估结果和仿真结果极为吻合。从图2也可以看出，由于维修耗时占用了任务期间的工作时间，设备的实际工作时间减少，故障发生的概率也会随之减少，因此在下图曲线的前半部，相同备件数量情况下，考虑了维修耗时的任务成功率会高于忽略维修耗时的结果。当备件数量足够多后，能否及时完成维修成为影响任务保障成功与否的主要因素，会出现任务成功率明显小于1的情况，这与忽略维修耗时情况中“随着备件数量的增加任务成功率可随之无限接近1”现象有着显著区别。本发明的评估方法能更真实地反映出备件数量和维修耗时共同对保障任务的综合影响。
可以理解的是，除了用于评估保障任务成功率外，由于本发明方法能准确量化维修耗时的影响，因此可用于设备维修工艺改进等工作，可在确定维修耗时指标方面给出具体的量化数值建议。
图3是本发明实施例提供的电子串联部件任务评估系统架构图，如图3所示，包括：
备件情况确定单元310，用于确定所述电子串联部件的备件情况，其包括s个电子单元级别的备件；s为大于等于0的正整数；
寿命及耗时分布获取单元320，用于获取电子单元寿命服从的第一指数分布，并确定当电子串联部件中有电子单元故障时，对电子串联部件维修时维修耗时服从的第二指数分布；
消耗备件概率确定单元330，用于根据第一指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为0的第一概率；以及根据第一指数分布的参数和第二指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为i时的第二概率，i为大于0且小于等于s的正整数；
任务成功率确定单元340，用于将i从1逐渐增加至s时对应的s个第二概率的数值相加，最后加上第一概率的数值，得到电子串联部件执行任务的成功率。
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 (10)

1.一种电子串联部件任务评估方法，所述电子串联部件由n个相同的电子单元串联组成，n为大于1的正整数，其特征在于，包括以下步骤：
确定所述电子串联部件的备件情况，其包括s个电子单元级别的备件；s为大于等于0的正整数；
获取电子单元寿命服从的第一指数分布，并确定当电子串联部件中有电子单元故障时，对电子串联部件维修时维修耗时服从的第二指数分布；
根据第一指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为0的第一概率；
根据第一指数分布的参数和第二指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为i时的第二概率，i为大于0且小于等于s的正整数；
将i从1逐渐增加至s时对应的s个第二概率的数值相加，最后加上第一概率的数值，得到电子串联部件执行任务的成功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一概率通过下式确定：
其中，i表示消耗的备件数量，a表示第一指数分布的均值参数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二概率通过下式确定：
式中，Γ()为伽玛函数，i表示消耗的备件数量，b表示第二指数分布的均值参数，g(x)表示电子串联部件消耗i个备件的概率，x表示i个备件的维修耗时，T表示电子串联部件的任务时间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，g(x)具体计算步骤如下：
(G.1)令j＝1，计算概率数组pd，所述数组pd包括i+1个元素，各个元素通过下式计算得到：
令
(G.2)若j＝1，则令pj＝pd，否则pj＝pj*pd，式中*是卷积计算符；
(G.3)更新j＝j+1，若j≤n则执行(G.2)，否则输出g(x)＝pj1+i，pj1+i表示数组pj的第1+i个元素。
5.一种电子串联部件任务评估装置，所述电子串联部件由n个相同的电子单元串联组成，n为大于1的正整数，其特征在于，包括以下步骤：
备件情况确定单元，用于确定所述电子串联部件的备件情况，其包括s个电子单元级别的备件；s为大于等于0的正整数；
寿命及耗时分布获取单元，用于获取电子单元寿命服从的第一指数分布，并确定当电子串联部件中有电子单元故障时，对电子串联部件维修时维修耗时服从的第二指数分布；
消耗备件概率确定单元，用于根据第一指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为0的第一概率；以及根据第一指数分布的参数和第二指数分布的参数确定电子串联部件消耗备件数量为i时的第二概率，i为大于0且小于等于s的正整数；
任务成功率确定单元，用于将i从1逐渐增加至s时对应的s个第二概率的数值相加，最后加上第一概率的数值，得到电子串联部件执行任务的成功率。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述消耗备件概率确定单元通过下式确定第一概率：其中，i表示消耗的备件数量，a表示第一指数分布的均值参数。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述消耗备件概率确定单元通过下式确定第二概率：式中，Γ()为伽玛函数，i表示消耗的备件数量，b表示第二指数分布的均值参数，g(x)表示电子串联部件消耗i个备件的概率，x表示i个备件的维修耗时，T表示电子串联部件的任务时间。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述消耗备件概率确定单元所用到的参数g(x)具体计算步骤如下：(G.1)令j＝1，计算概率数组pd，所述数组pd包括i+1个元素，各个元素通过下式计算得到：令
若j＝1，则令pj＝pd，否则pj＝pj*pd，式中*是卷积计算符；(G.3)更新j＝j+1，若j≤n则执行(G.2)，否则输出g(x)＝pj1+i，pj1+i表示数组pj的第1+i个元素。
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1-4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，其特征在于，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1-4任一所述的方法。
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