[发明专利]一种基于熵值的装备维修性评价模型

权利要求书

1.一种基于装备维修信息和行为熵值的装备维修性评价模型，其特征是：构建定性指标和定量指标相结合的装备维修性评价指标体系，建立评价指标的熵值度量模型和装备维修性综合评价模型；

装备维修性评价指标体系包括：维修任务复杂度、维修保障复杂度和基于熵值的维修效果；

1)维修任务复杂度体系，包括：装备维修性的不同影响因素、维修信息、维修逻辑和维修步骤的内涵特征；

(1)所述装备维修任务复杂度，通过维修信息、维修逻辑和维修步骤复杂度进行衡量；

(2)所述维修信息复杂度度量装备维修任务所包含的信息量大小；

(3)所述维修逻辑复杂度度量装备维修任务本事逻辑结构的复杂程度；

(4)维修步骤复杂度度量完成装备维修任务所需操作的复杂程度；

2)维修保障复杂度，通过维修认知、维修设施复杂度进行衡量；

(1)维修认知复杂度衡量维修性试验与评定过程中，维修认知水平的差异，维修认知水平越高，装备维修性复杂度越低；

(2)维修设施保障程度越高，装备维修性复杂度越低；

3)基于熵值的维修效果度量达到规定装备维修效果所需实践参数的复杂程度，通过故障信息复杂度和时间性复杂度进行衡量；

(1)故障信息复杂度，基于故障检测率、故障隔离率、虚警率的参数进行综合；

(2)时间性复杂度，基于平均修复时间、平均预防性维修时间、平均维修停机时间、维修时率的熵值进行综合，这四种维修时间越短，装备的维修性越优良；

基于熵值的装备维修性综合评估，熵越大，装备维修的不确定性越大，装备维修系统越无序，装备的维修性越差；

1)评价指标的熵值度量方案，对于维修信息、维修逻辑和维修步骤复杂度度量，采用熵值度量法进行，首先根据装备维修性试验程序，设计维修动作控制流程、维修任务信息流程和故障信息流程；

(1)维修动作控制流程，是维修动作流程的形式，该动作的流程：

一阶熵评价维修程序控制逻辑的规则性，用来表征维修逻辑复杂度；

二阶熵评价给定维修程序控制的层次数量，用来表征维修步骤复杂度；

(2)维修任务信息流程，是数据结构信息流程的形式，反映了维修任务信息的种类、数量等信息，利用该维修任务信息流程的二阶熵表征维修信息复杂度；

(3)故障信息流程，是数据结构信息流程的形式，反映了装备故障信息的种类、数量的信息，利用该故障信息流程的二阶熵表征故障信息复杂度；

其中，一阶熵和二阶熵的区别就是使用不同的方法对流程节点进行分类，一阶熵依据各节点的进出口数量，进口和出口数量相同的节点归为一类；二阶熵依据各节点的相邻节点的种类和数量进行分类，相邻节点的种类和数量都相同的节点归为一类；从而根据分类数量的多少，分别计算相应的一阶熵值和二阶熵值；

(4)维修认知复杂度和维修设施复杂度基于装备维修性试验与评定中维修认知水平和维修设施保障程度数据进行计算，评价法确定其属于“优”、“良”、“一般”的不确定性分级的程度；

假设采用n个不确定性评价等级，第i(i＝1，2，…,n)个等级的不确定性度量值为q_i，标值属于第i个等级的程度为p_i，则描述该指标复杂度的熵值H为

针对平均修复时间、平均预防性维修时间、平均维修停机时间、维修工时率4个维修性定量评价指标；

首先基于装备研制任务给出的规定值和最低接受值，进行归一化处理，然后基于满意度计算评价指标的熵值；

假设评价指标k规定值为t_k1，最低接受值为t_k2，定义满意度描述该评价指标试验数据t满足装备研制任务书要求的程度，即有其满意度d_k为

从而计算评价指标k的熵值为

H_k＝-d_klog₂d_k (3)

综上所述，对于装备维修性评价指标体系，各个评价指标的熵值度量方案如下：

维修信息复杂度评价指标，对应的维修任务信息图的二阶熵的熵值度量；

维修逻辑复杂度，维修动作控制图的一阶熵；维修步骤复杂度，维修动作控制图的二阶熵；故障信息复杂度，故障信息图的二阶熵；维修认知复杂度，基于不确定性评价等级的熵值；维修设施复杂度，基于不确定性评价等级的熵值；平均修复时间，基于满意度的熵值；平均预防性维修时间，基于满意度的熵值；平均维修停机时间，基于满意度的熵值；维修工时率，基于满意度的熵值；

2)装备维修信息结构流程和行为控制流程，基于装备维修的过程，提取装备维修任务T所需要的全部信息状态和行为动作，分别构成装备维修信息结构流程和行为控制流程；

信息结构流程中I₁为维修人员就位状态，I₂为故障特征信号提取状态，I₃为选择故障诊断方法，I₄为故障识别与定位状态，I₅为从库房领取备件状态，I₆为选择维修模式，I₇为装备重新组装状态，I₈为装备调校和检查状态，I₉为确定装备可用状态，I₁₀为装备维修登记状态，I₁₁为基于历史数据的故障诊断状态，I₁₂为数据驱动的故障诊断状态，I₁₃为其它方法的故障诊断状态，I₁₄为装备可维修状态，I₁₅为更换备件状态，B表示信息类型为布尔型，F表示信息类型为浮点型；

行为控制流程中A₁为维修人员就位，A₂为故障检测与定位，A₃为提取故障特征信号，A₄为选择故障诊断方法，A₅为基于历史数据的故障诊断，A₆为数据驱动的故障诊断，A₇为其它方法的故障诊断，A₈为故障识别与定位，A₉为从库房领取备件，A₁₀为选择合适的维修方案，A₁₁为装备可修复的维修，A₁₂为更换备件维修，A₁₃为装备重新组装，A₁₄为装备调校和检查，A₁₅为确定装备是否可用，A₁₆为装备维修登记；

3)基于熵的评价指标聚合模型，维修任务复杂度、维修保障复杂度和维修效果的熵值分别用符号H_MTC、H_MSC、H_MEC表示，他们之间的相对重要性用(w₁,w₂,w₃)表示；同时用符号H_EMC表示装备维修性复杂度的熵值，基于欧几里得范数集合模型，得到装备维修性复杂度的算法为

式中H_MTC可通过下式计算，

式中符号分别表示维修信息复杂度、维修逻辑复杂度和维修步骤复杂度熵值，(w₁₁,w₁₂,w₁₃)表示相应的权重；

H_MSC通过下式计算，

式中符号分别表示维修认知复杂度、维修设施复杂度熵值，(w₂₁,w₂₂)表示相应的权重；

H_MEC通过下式计算，

式中符号分别表示故障信息复杂度和时间性复杂度熵值，(w₃₁,w₃₂)表示相应的权重；

通过下式计算，

式中符号分别表示平均修复时间、平均预防性维修时间、平均维修停机时间、维修工时率的熵值，(w₄₁,w₄₂,w₄₃,w₄₄)表示相应的权重。