[发明专利]一种产品可靠性分析方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及可靠性分析领域。更具体地，本发明涉及一种产品可靠性分析方法及装置。

背景技术

各种产品在使用或者销售之前都需要进行可靠性分析。例如，数控系统作为各类数控机床的核心部件，是实现数控加工的关键，其质量好坏和可靠性水平的高低直接影响数控机床的可靠性水平。随着机床工业和数控技术的快速发展，数控系统的可靠性研究也越来越重要。

可靠性分析建模是可靠性研究中的一项重要内容，其主要目的是评估系统或产品可靠性各项指标，为实现可靠性设计与可靠性增长提供指导。对于一般可修系统，其可靠性分析建模主要包含两个方面，一是研究分布模型，二是考虑维修过程对系统可靠性的影响。对于数控系统，由于维修方法、维修时间、机械疲劳等原因的限制，很多时候对系统无法做到完全维修，但维护保养以及更换系统零部件等维修行为，对于系统可靠性恢复程度影响较大，虽然达不到“修复如新”，但是却优于“修复如旧”，即其维修过程符合不完全维修，通常可采用故障率减少模型或寿命减少模型对其进行可靠性建模。但是，无论是故障率减少模型中的减少预定量或缩小比例，还是寿命减少模型中的役龄回退因子，其值一般设为常数，忽略了具体维修方法和维修次数对其的影响，与实际工程情况不符。并且，随着役龄回退因子等新参数的引入，上述模型参数估计变的越来越困难，仅仅应用极大似然估计等传统参数估计方法已经无法求解。

因此，针对复杂可修的系统或产品，考虑故障率减少模型及寿命减少模型等不完全维修模型种类及其模型参数估计过于复杂，急需提出一种避开不完全维修模型的系统可靠性分析方法。

发明内容

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的产品可靠性分析方法，包括：

步骤1：采集待分析产品的多个样本中的各个种类的零部件的故障及维修历史信息，基于所述故障及维修历史信息，将可进行完全维修的零部件的故障建模为完全维修故障统计模型，将可进行最小维修的零部件的故障建模为最小维修故障统计模型；

步骤2：对通过建模得到的各个种类的零部件的完全维修故障统计模型或最小维修故障统计模型进行检验；

步骤3：使用经过检验的各个种类的零部件的完全维修故障统计模型或最小维修故障统计模型，对待分析产品的各个种类的零部件的运行状态进行蒙特卡罗仿真；

步骤4：对使用蒙特卡罗仿真所获得的仿真数据进行统计分析，计算待分析产品的平均故障间隔时间以及待分析产品在每个固定时间间隔内的无条件故障强度，

其中，按照发生故障之后的维修类型，将待分析产品中的各个种类的零部件划分为可进行完全维修的零部件和可进行最小维修的零部件两种类型，所述完全维修是指，在出现故障后能够通过更换零部件来完成的维修，不属于所述完全维修的其他维修方式属于所述最小维修，可进行完全维修的零部件发生的故障为完全维修故障，可进行最小维修的零部件发生的故障为最小维修故障。

根据本发明的产品可靠性分析方法，所述完全维修故障统计模型采用威布尔分布模型，所述可进行完全维修的零部件的故障及维修历史信息至少包括下列中的至少一项：特定种类零部件的故障维修方式、特定种类零部件样本的故障次数、特定种类零部件样本的各次故障间隔时间、特定种类零部件样本是否正常运行至截尾时间、特定种类零部件样本的截尾间隔时间；

所述最小维修故障统计模型采用威布尔过程模型，所述可进行最小维修的零部件的故障及维修历史信息至少包括下列中的至少一项：特定种类零部件的故障维修方式、特定种类零部件样本的试验截尾时间、特定种类零部件样本的各次故障发生时间、特定种类零部件的样本总数、特定种类零部件的特定样本的总故障次数、特定种类零部件所有样本的总故障次数。

根据本发明的产品可靠性分析方法，在步骤1中：

通过下列公式对可进行完全维修的各个种类的零部件的完全维修故障统计模型进行建模：

其中，为威布尔分布模型中的失效率函数的尺度参数的估计值，为威布尔分布模型中的失效率函数的形状参数的估计值，n为特定种类零部件的故障次数，x_i为特定种类零部件的第i次故障间隔时间，r为特定种类零部件截尾时间数目，x_sj为特定种类零部件的第j个样本的截尾间隔时间；

通过下列公式对可进行最小维修的各个种类的零部件的最小维修故障统计模型进行建模：