[发明专利]一种威布尔型串联部件的备件需求量计算方法

说明书

本发明提出了一种威布尔型串联部件的备件需求量计算方法，遍历计算N个位置的单元使用备件的情况矩阵Sall，对矩阵Sall的每行向量Sall(m,:)，1≤m≤r，计算对应的概率P1_m，计算备件保障概率P_ok，将保障概率P_ok与保障概率阈值Ps进行比较，直到P_ok≥Ps，则j为备件需求量，计算终止。采用本发明方法和模拟法计算的保障概率结果进行对比，两种方法得到的保障概率结果高度一致，显示了本发明方法的准确性；本发明方法不光能计算威布尔型串联部件的备件需求量，当不知道装备内部N个同型威布尔单元之间到底是何种可靠性连接关系时，也能据此给出一个保障效果极为“保险”的备件方案。

技术领域

本发明涉及备件需求量计算领域，尤其涉及一种威布尔型串联部件的备件 需求量计算方法。

背景技术

设备一般具有层次结构。例如，设备从顶层向低层可划分为：设备、部件、 板件、元器件等。设备由多种类型的部件组成，各部件又由多种板件组成，以 此类推。在本文中，我们把处于最底层的可更换/修理的产品称之为单元。由于 单元处于最底层，其组成相对来说更为单纯、纯粹，因此其寿命的分布类型也 就更接近理论上的“标准”分布类型，例如常见的指数分布、伽玛分布、正态 分布、威布尔分布等。

在设备中，往往安装有多个同型单元，即该型单元的装机数N大于1。这N 个同型单元之间常见的可靠性连接关系有：串联、并联、表决、混联等。所谓 串联关系，是指：当N个单元中的任意一个出现故障时，都会导致整个部件停 止工作。威布尔分布用来描述那些失效率随时间变化的产品，解释因老化、磨 损而导致的故障统计规律，主要适用于机电类，如：滚珠轴承、继电器、开关、 断路器、某些电容器、电子管、磁控管、电位计、陀螺、电动机、航空发电机、 蓄电池、液压泵、空气涡轮发动机、齿轮、活门、材料疲劳件等。在本文中， 把单元寿命服从威布尔分布，单元之间具有串联关系的N个同型单元，称之为 威布尔型串联部件。此时，对于威布尔型串联部件来说，其寿命则难以用某种 标准分布类型来准确描述。

在本文中，使用备件开展的“换件维修”特指：仅更换发生故障的单元， 其他完好单元继续保留在装备中。

准确计算备件需求量，能从其对应的备件采购费用这种经济成本的角度， 定量描述装备的保障性优劣程度。

目前，只有指数型串联部件有准确的备件需求量计算方法。针对威布尔型 串联部件，现有的备件需求量计算思路为：首先计算装机数为1情况下的备件 需求量，然后乘以一个加权系数作为该部件的备件需求量。用该方法计算的备 件需求量结果不仅准确性不高，而且保障程度也不确定，在某些情况下会导致 过度保障、在另一些情况下会导致保障不足。

串联部件意味着每发生一次故障，都会造成部件停机，因此必须立刻使用 备件开展换件维修，即：相比表决部件或者N个单元之间为其他可靠性连接关 系的情况，串联部件的备件需求量是最大的。如果能准确预测串联部件的备件 需求，也就相当于给出了装机数为N时的备件需求量上限。因此，准确计算串 联部件备件需求量在工程上的另一个重要意义是：当不知道装备内部N个同型 单元之间到底是何种可靠性连接关系时，也能据此给出一个保障效果极为“保 险”的备件方案。

记威布尔型单元的寿命服从威布尔分布W(α，b)，其中α＞0为尺度参数， b＞0为形状参数，针对具体的威布尔型单元，这两个参数是确定的，其密度函 数如式(1)。