[发明专利]一种基于改进FMEA的生产线可靠性改进分析方法、系统

权利要求书

1.一种基于改进FMEA的生产线可靠性改进分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，对发生度O、探测度D、维修成本M和生产损失L进行等级划分，所述发生度O为故障模式的发生概率或发生频次，所述探测度D为故障模式的探测难度，所述维修成本M为部件故障检修的固定费用，所述生产损失L为在维修时间内系统的生产损失；

步骤B，根据生产线的结构和功能特性对其进行部件的划分，统计所有部件的故障模式，并评定各个故障模式对应的发生度等级、探测度等级、维修成本等级和生产损失等级；

步骤C，利用通用生成函数UGF分别获得生产线的u函数、各个部件的u函数和每个部件的各个故障模式的u函数，进而生成基于UGF的生产线综合风险指数ORI；

其中，第h个部件的第i个故障模式F_ih的u函数表示为：

其中，表示第i种故障模式处于第j_i种状态的发生概率；仅考虑故障模式发生与未发生这两种可能性，即当该故障模式发生时，j_i＝0，而故障模式未发生时，j_i＝1，当j_i＝1时，与均取值为0；

第h个部件的u函数利用通用生成函数UGF的多项式的复合算子f₁获得：

其中，n_h表示第h个部件的故障模式总数目，J_h表示第h个部件的状态总数目；当第h个部件的第i个故障模式与第k个故障模式同时发生时，复合算子f₁定义为：

其中，表示探测度D的最大值，表示所造成的维修成本为两者之和，表示维修时间较长的故障模式耗费的生产损失；

生产线的u函数生成过程如下：

定义部件间的串联算子f₂为：

定义部件间的并联算子f₃为：

通过设备间的串联算子f₂与并联算子f₃，并利用通用生成函数UGF，获得生产线的u函数：

其中，J为生产线所有可处状态的总数目，z的指数表示各状态下所对应的成本与生产损失信息；

对生产线的u函数进行求导，进而生成基于UGF的生产线综合风险指数ORI：

步骤D，生成基于通用生成函数UGF的RPN数学模型URPN：

URPN(z)＝(O×D)×z^(M+L)，z∈R，z≥1

并通过计算各个故障模式的URPN值辨识出各个故障模式的重要度，URPN值越大则重要度越大；

步骤E，以生产线综合风险指数ORI的变化最大化为目标，生成生产线可靠性纠正措施CA选择决策数学模型，对各个故障模式对应的纠正措施CA进行优先度排序；

其中，以生产线综合风险指数ORI的变化最大化为目标，生成生产线可靠性纠正措施CA选择决策数学模型：

其中，y_α为二值变量，当改进措施α执行时，该值为1，否则为0；N为故障模式的总数目，其值为H为生产线的部件总数；Y为二值状态变量y_α的向量集合，Y＝{y₁,y₂,...,y_N}；实施生产线可靠性纠正措施CA耗费的成本为C_α，B为可靠性改善的预算成本。

2.一种基于改进FMEA的生产线可靠性改进分析系统，其特征在于，包括：

等级划分单元，用于对发生度O、探测度D、维修成本M和生产损失L进行等级划分，所述发生度O为故障模式的发生概率或发生频次，所述探测度D为故障模式的探测难度，所述维修成本M为部件故障检修的固定费用，所述生产损失L为在维修时间内系统的生产损失；

故障模式统计单元，用于根据生产线的结构和功能特性对其进行部件的划分，统计所有部件的故障模式，并评定各个故障模式对应的发生度等级、探测度等级、维修成本等级和生产损失等级；

综合风险指数生成单元，用于利用通用生成函数UGF分别获得生产线的u函数、各个部件的u函数和每个部件的各个故障模式的u函数，进而生成基于UGF的生产线综合风险指数ORI；

其中，第h个部件的第i个故障模式F_ih的u函数表示为：

其中，表示第i种故障模式处于第j_i种状态的发生概率；仅考虑故障模式发生与未发生这两种可能性，即当该故障模式发生时，j_i＝0，而故障模式未发生时，j_i＝1，当j_i＝1时，与均取值为0；

第h个部件的u函数利用通用生成函数UGF的多项式的复合算子f₁获得：

其中，n_h表示第h个部件的故障模式总数目，J_h表示第h个部件的状态总数目；当第h个部件的第i个故障模式与第k个故障模式同时发生时，复合算子f₁定义为：

其中，表示探测度D的最大值，表示所造成的维修成本为两者之和，表示维修时间较长的故障模式耗费的生产损失；

生产线的u函数生成过程如下：

定义部件间的串联算子f₂为：

定义部件间的并联算子f₃为：

通过设备间的串联算子f₂与并联算子f₃，并利用通用生成函数UGF，获得生产线的u函数：

其中，J为生产线所有可处状态的总数目，z的指数表示各状态下所对应的成本与生产损失信息；

还用于对生产线的u函数进行求导，进而生成基于UGF的生产线综合风险指数ORI：

URPN数学模型单元，用于生成基于通用生成函数UGF的RPN数学模型URPN：

URPN(z)＝(O×D)×z^(M+L)，z∈R，z≥1

并通过计算各个故障模式的URPN值辨识出各个故障模式的重要度，URPN值越大则重要度越大；

优先度排序单元，用于以生产线综合风险指数ORI的变化最大化为目标，生成生产线可靠性纠正措施CA选择决策数学模型，对各个故障模式对应的纠正措施CA进行优先度排序；还用于以生产线综合风险指数ORI的变化最大化为目标，生成生产线可靠性纠正措施CA选择决策数学模型：

其中，y_α为二值变量，当改进措施α执行时，该值为1，否则为0；N为故障模式的总数目，其值为H为生产线的部件总数；Y为二值状态变量y_α的向量集合，Y＝{y₁,y₂,...,y_N}；实施生产线可靠性纠正措施CA耗费的成本为C_α，B为可靠性改善的预算成本。