CN117150203A - 一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法和系统，属于机械设备备件保障领域。包括：计算所有类型机械单元的备件总数量sn，以遍历的方式，分别计算备件消耗总数量r从0至sn对应的概率pr，且r为零和非零时，概率计算方式不同，累加各概率，得到机械设备任务时间内保障任务成功率。由于计算过程中，同时考虑了维修耗时和任务时间的影响，提高了计算准确率，保障下一步的工作计划安排。

Description

一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法和系统
技术领域
本发明属于机械设备备件保障领域，更具体地，涉及一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法和系统。
背景技术
当装备出现故障后，通过维修使装备恢复工作，从而能继续执行任务。机械设备，例如民航飞机，许多维修/保养项目耗时较多，若以一年时间作为任务期，飞机在任务期间发生故障后，能否最终排除故障恢复飞行，取决于是否有备件和能否及时完成修理两方面的综合影响。
但是，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，导致计算准确率较低，较大的任务成功率计算误差将会误导下一步的飞行计划安排。
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机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法和系统，旨在解决准确率低的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法，所述机械设备由多个不同类型的机械单元组成，所述多个不同类型的机械单元的寿命均服从正态分布，且正态分布参数不同，该方法包括：
Step1.计算所有类型机械单元的备件总数量初始化备件消耗总数量r＝0，si为单元编号i的机械单元的备件数量；
Step2.按照以下方式，分别计算备件消耗总数量r对应的概率pr：
当r＝0时，
当r>0时，
其中，n为机械设备的机械单元数量，T为任务时间，ai为单元编号i的机械单元的寿命均值，bi为单元编号i的机械单元的寿命根方差，c为维修耗时均值，d为维修耗时根方差，g(x)为任务成功条件下设备总共消耗r个备件的概率；
Step3.更新r＝r+1，若r≤sn，进入Step2，否则，进入Step4；
Step4.累加各备件消耗总数量对应的概率，作为机械设备任务时间内保障任务成功率。
优选地，g(x)计算步骤如下：
(1)初始化单元编号i＝1；
(2)计算概率数组pd，其计算内含变量x：
(3)若i＝1，临时数组pj初始化为pd，否则，pj更新为pj*pd，*是卷积计算符；
(4)更新i＝i+1，若i≤n，则执行(2)，否则，将临时数组pj中的元素pj1+r赋值给g(x)。
优选地，该方法还包括：
Step5.计算不同备件总数量下机械设备任务时间内保障任务成功率，与期望任务成功率比对，从而确定最佳备件总数量。
优选地，该方法还包括：
Step5.计算不同任务时间下机械设备任务时间内保障任务成功率，与期望任务成功率比对，从而确定最佳任务时间。
为实现上述目的，第二方面，本发明提供了一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算系统，包括：处理器和存储器；
所述存储器，用于存储计算机执行指令；
所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得第一方面所述的方法被执行。
为实现上述目的，第三方面，本发明提供了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第一方面所述的方法。
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：
本发明提供一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法和系统，计算所有类型机械单元的备件总数量sn，以遍历的方式，分别计算备件消耗总数量r从0至sn对应的概率pr，且r为零和非零时，概率计算方式不同，累加各概率，得到机械设备任务时间内保障任务成功率。由于计算过程中，同时考虑了维修耗时和任务时间的影响，提高了计算准确率，保障下一步的工作计划安排。
附图说明
图1是本发明提供的一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法流程图；
图2是本发明提供的三种方法的任务成功率结果。
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。
如图1所示，本发明提供了一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法，所述机械设备由多个不同类型的机械单元组成，所述多个不同类型的机械单元的寿命均服从正态分布，且正态分布参数不同，该方法包括：
Step1.计算所有类型机械单元的备件总数量初始化备件消耗总数量r＝0，si为单元编号i的机械单元的备件数量。
在本发明中，把排除故障后装备继续工作直至任务结束，视为保障任务成功。备件是一种重要的维修资源，是维修工作能得以开展的物资基础。一般来说，备件数量越多，越能以更高的概率支持装备成功完成任务。
机械单元的寿命一般服从正态分布，如：汇流环、齿轮箱、减速器等。若随机变量服从正态分布n(μ,σ)，μ为均值，σ为根方差，其概率密度函数为本发明的机械设备由多个不同类型的机械单元组成，当其中一个单元出现故障时视同该设备出现故障，通过更换故障单元的方式完成对该设备的维修，x为随机变量，本发明中机械类单元寿命和维修耗时都视为随机变量。
Step2.按照以下方式，分别计算备件消耗总数量r对应的概率pr：
当r＝0时，
当r>0时，
其中，n为机械设备的机械单元数量，T为任务时间，ai为单元编号i的机械单元的寿命均值，bi为单元编号i的机械单元的寿命根方差，c为维修耗时均值，d为维修耗时根方差，g(x)为任务成功条件下设备总共消耗r个备件的概率。
Step3.更新r＝r+1，若r≤sn，进入Step2，否则，进入Step4。
Step4.累加各备件消耗总数量对应的概率，作为机械设备任务时间内保障任务成功率。
优选地，g(x)计算步骤如下：
(1)初始化单元编号i＝1；
(2)计算概率数组pd，其计算内含变量x：
(3)若i＝1，临时数组pj初始化为pd，否则，pj更新为pj*pd，*是卷积计算符；
(4)更新i＝i+1，若i≤n，则执行(2)，否则，将临时数组pj中的元素pj1+r赋值给g(x)。
g(x)＝pj1+r
优选地，该方法还包括：
Step5.计算不同备件总数量下机械设备任务时间内保障任务成功率，与期望任务成功率比对，从而确定最佳备件总数量。
优选地，该方法还包括：
Step5.计算不同任务时间下机械设备任务时间内保障任务成功率，与期望任务成功率比对，从而确定最佳任务时间。
实施例1
某机械类设备由5个机械单元组成，机械单元寿命分别服从正态分布N(100,20)、N(110,25)、N(120,30)、N(130,35)、N(140,40)，任务时间为200h，各单元配有的备件数量为2、2、2、2、2，修复故障的时间服从正态分布N(10,3)，计算此时保障任务的成功率。
(1)初始化，令备件消耗总数量r＝0。
多次执行(2)、(3)，对应的概率pr，计算结果如表1。
表1
备件消耗总数量r 概率pr
0 0.000
1 0.000
2 0.000
3 0.037
4 0.340
5 0.339
6 0.018
7 0.000
8 0.000
9 0.000
10 0.000
(4)令成功率输出成功率Ps。
实施例2
某机械类设备由5个机械单元组成，机械单元寿命分别服从正态分布N(100,20)、N(110,25)、N(120,30)、N(130,35)、N(140,40)，任务时间为200h，修复故障的时间服从正态分布N(10,3)。
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总数量1～15的保障任务成功率，结果见图2和表2。可以看出，本发明评估结果和仿真结果极为吻合，且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。
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。
表2
备件总数量 业内方法 仿真法 本发明方法
1 0.000 0.000 0.000
2 0.000 0.000 0.000
3 0.000 0.024 0.022
4 0.000 0.206 0.209
5 0.018 0.665 0.660
6 0.241 0.702 0.689
7 0.482 0.702 0.706
8 0.674 0.725 0.718
9 0.814 0.731 0.727
10 0.917 0.733 0.734
11 0.994 0.731 0.734
12 0.996 0.735 0.734
13 0.997 0.740 0.734
14 0.998 0.729 0.734
15 0.999 0.735 0.734
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 (6)

1.一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算方法，其特征在于，所述机械设备由多个不同类型的机械单元组成，所述多个不同类型的机械单元的寿命均服从正态分布，且正态分布参数不同，该方法包括：
Step1.计算所有类型机械单元的备件总数量初始化备件消耗总数量r＝0，si为单元编号i的机械单元的备件数量；
Step2.按照以下方式，分别计算备件消耗总数量r对应的概率pr：
当r＝0时，
当r>0时，
其中，n为机械设备的机械单元数量，T为任务时间，ai为单元编号i的机械单元的寿命均值，bi为单元编号i的机械单元的寿命根方差，c为维修耗时均值，d为维修耗时根方差，g(x)为任务成功条件下设备总共消耗r个备件的概率；
Step3.更新r＝r+1，若r≤sn，进入Step2，否则，进入Step4；
Step4.累加各备件消耗总数量对应的概率，作为机械设备任务时间内保障任务成功率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，g(x)计算步骤如下：
(1)初始化单元编号i＝1；
(2)计算概率数组pd，其计算内含变量x：
(3)若i＝1，临时数组pj初始化为pd，否则，pj更新为pj*pd，*是卷积计算符；
(4)更新i＝i+1，若i≤n，则执行(2)，否则，将临时数组pj中的元素pj++r赋值给g(x)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
Step5.计算不同备件总数量下机械设备任务时间内保障任务成功率，与期望任务成功率比对，从而确定最佳备件总数量。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
Step5.计算不同任务时间下机械设备任务时间内保障任务成功率，与期望任务成功率比对，从而确定最佳任务时间。
5.一种机械设备任务时间内保障任务成功率计算系统，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述存储器，用于存储计算机执行指令；
所述处理器，用于执行所述计算机执行指令，使得权利要求1至4任一项所述的方法被执行。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，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权利要求1至4任一项所述的方法。
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