论文摘要：针对设备在工作、停机期间及备件在储备期间均发生故障或失效的情况，建立了基于保障度的间断工作设备维修备件需求量模型，示例仿真结果与解析方法计算的结果吻合较好，表明了仿真模型的适用性和有效性。
论文关键词：维修备件,故障率,需求量,仿真模型
合理的维修备件储备是保障设备完好与按时完成任务的重要因素，在设备工作期间，缺少备件将直接降低设备的可用性，甚至造成严重后果或一定的经济损失。备件储备得太少则满足不了设备维修保障需求，储备太多则造成浪费，因此，准确确定备件的储备量具有十分现实的意义。目前，关于备件需求量的计算模型颇多，这些模型乃是将备件视为冷储备情况下得到的需求量，即忽略了备件在储备期间发生故障的可能性，事实上经常会出现备件在储备期间损坏而导致短缺的问题，因此按这样的模型预计出的结果往往与实际需求具有一定的偏差。
那么，如何能更准确地确定备件需求量便成为一个亟待解决的问题。
1影响备件需求量的因素
本文中的备件，是指预先储备用于设备损坏时替换设备上服役单元的储备单元。备件需求量是指一定时间，一定条件下，维修一定数量设备所需备件的品种和数量。它的确定不仅与零部件的固有特性有关，还受设备的使用和管理情况、设备使用环境、备件储备环境等多种因素影响。具体影响因素可归纳为：
（1）零部件的故障率，分两种情况：一种是在设备工作状态下，零部件已工作到时刻 在其后单位时间内发生故障的条件概率；另一种是在设备停机状态下，零部件停止工作到时刻在其后单位时间内发生故障的条件概率；它是零部件的一种固有的特性，反映了其本身的设计、制造水平，受工作应力、对损坏的敏感性、设备使用环境条件、设备使用强度、设备管理水平等因素影响，会发生变化。例如一种配电器，若用在某一设备上，经常处于有害气体之中，而用在另一设备上其周围环境比较清洁，则前者场合故障率会高于后者，从而影响备件的需求量。零部件的故障率是预计备件需求量的重要依据。
（2）备件的故障率，即备件在储备期间的故障率，是备件在被替换到设备上之前库存状态下，到某时刻尚未故障在其后单位时间内故障的概率，它受备件本身材质、库存环境及管理水平等因素的影响。例如，同一种电路板，分别库存在潮湿和干燥的两个库房，则前者的储存故障率会高于后者。
（3）时间，设备工作时间越长，出现故障的次数越多，备件需求量越多；同理，备件的储备时间越长，发生故障的备件数量越多，需要的备件也就越多。
（4）机用件数，即单个设备中使用同种零部件的数量，机用件数越多，可能发生故障的单元数越多，备件需求量越多。
（5）备件保障度，所谓备件保障度是指设备在规定条件下，在任一随机时刻一旦需要备件有所需备件的概率。其保障目标是设备维修需要时能够保障的上，也即保证设备具有一定使用可用度或完好性。
2问题假设及模型推导
本文建立的设备维修备件需求量模型所作的假设如下：
①开始时刻，所有零部件及备件均为新品，其中设备上1个零部件在工作， 个备件储备起来用于替换设备上损坏的零部件；
②相同零部件或备件寿命分布相同，零部件在工作期间寿命服从参数为 的指数分布，备件在储备期间寿命服从参数为 的指数分布；
③维修保障周期为1年（365天），设备每天工作 小时，其余时间 小时停机，设备工作期间，安装在设备上的零部件处于工作状态，其余备件处于储备状态，设备停机期间，零部件的故障率与备件的故障率相同；
④零备件及备件均不可修，设备故障时通过更换备件予以排除，且换件时间可以忽略；
⑤如果设备在工作期间发生故障，则立即维修；如果设备在停机期间故障，则等到再次开机时再进行维修；
基于上述假设，零部件在时间区间 （ ）内累计故障概率为 ，利用“累计故障概率相等原则”（即“累计损伤相等原则”）：把故障率为的零部件在时间区间 内的累计故障概率折合到故障率为的概率分布上，则
可推导出
 (1)
即某零部件在故障率为的条件下工作到时刻，累计故障概率与在故障率为的条件下储备到 时刻相同。同理，备件在时间区间 内的累计故障概率与零部件在时间区间 内的累计故障概率相同。
根据前文假设，在不发生故障的前提下，第1个零部件从初始时刻工作到时刻，利用“累计故障概率相等原则”，折合到故障率为的概率分布上，相当于储备 小时；接着设备停机 小时，储备时间变成 ，折合成工作时间为 ；然后设备又工作小时，工作时间变成 ，折合成储备时间为 ；再接着设备又停机小时，储备时间变成 ，以此类推，直至零部件发生故障，可以推导出第1个零部件的累计故障分布函数
通过推导可得
 （2）
式中： 表示天数； 为第1个零部件故障前最后一次开机保持良好状态的时间，则第1个零部件的寿命可以通过下式求得
 （3）
第1个零部件服役期间，第2个备件一直处于储备状态，如果储备期间没有发生故障，第1个零部件故障后则用其替换，第2个备件的累计故障分布函数为
通过推导可得
 (4)
寿命 ；当第2个零部件故障后，接着用第3个备件替换，以此类推，直至没有备件可以替换，就认为设备故障，则最后一个没有在储备期间发生故障零部件的寿命就是备件的可保障时间。 1/2 1 2 下一页 尾页 |
