间断工作设备维修备件需求量仿真模型_故障率-论文网

3仿真思路及流程

基于前文假设，个单元组成一个系统，如图1所示，如果设备处于工作状态，其中1个单元工作，其余没有发生故障的单元都作温储备，当工作单元故障后，由其下一个没有发生故障的储备单元替换；如果设备处于停机状态，所有未发生故障的单元均作温储备。

图1温储备系统

仿真的思路是：先得到每个单元的在其寿命期内的累计故障概率抽样值，用表示，为[0，1]区间均匀分布的随机数（）。在第1个单元未发生故障以前，其余个单元均处于温储备状态，也可能发生故障，因此，当第1个单元在工作期间发生故障需进行换件维修时，首要要判断第2个单元是否已经发生故障，如果没有故障，则立即进行换件维修；如果第2个单元在第1个单元发生故障前就已经故障，那么按以上方法对第3个单元进行判断，以此类推，直到没有备件可以更换，就认为设备故障。当最后一个替换单元的寿命大于等于备件保障周期时，就认为备件的数量是满足需要的，否则就是满足不了需要。按照Monte-Carlo思想，将以上过程重复次，若统计其中备件满足需要的次数为次，当足够大时，即为备件的保障概率。文献[5]指出“针对可靠度、故障概率和系统平均寿命的计算，进行1000次仿真运行即可”，为提高精度，本文取次。仿真流程如图2所示：

图2仿真流程图

具体仿真步骤如下：

（1）输入单元的工作寿命分布参数、储备寿命分布参数、模拟次数、每天工作时间、规定保障度；

（2）变量初始化，单元寿命备件消耗个数，保障概率,单元数量；

（3）产生个[0，1]之间均匀分布的随机数，分别表示第1至第个单元整个寿命期内的累计故障分布概率，即；

（4）判断与的大小，当时，接着下面的步骤，当时，转到（7）；

（5）计算单元寿命，如果，说明该单元在储备期就已经故障，则，继续下一个单元的判断；如果，说明该单元在储备期还没有故障，可以用来替换设备上已损坏的单元，通过

迭代累计计算单元的寿命,其中表示单元最后一次开机后良好运行的时间，如果，说明单元是在停机期间发生故障，如果，说明单元在工作过程中发生故障；

（6）,转到（4）；

（7）判断与的大小，如果，说明备件数量满足需要，则满足需要的次数，否则，说明备件数量满足不了需要；

（8）判断仿真进行次数与需要仿真次数的大小，当时，转到（3），当时，计算备件保障概率；

（9）判断与保障度的大小，当时，则,转到（3），当时，转到（10）；

（10）输出备件数量,仿真结束。

4示例分析

某单元工作与储备寿命均分从指数分布，参数为，，为每天工作时间，其余时间停机，按以上步骤，要求备件保障度为0.9，利用Matlab编程进行10000次仿真，该单元1年（365天）的需求量部分计算结果如表1所示。

表1指数分布单元备件需求量需求量计算示例

表1中，表示备件纯储备1年的需求量，可视为热储备问题，即所有单元均以的故障率进行热储备，可利用并联系统公式

(5)

进行计算，其中为备件备件保障度，为备件需求量，计算结果为,；可视为连续工作的温储备系统，利用温储备系统公式

(6)

可解得,，可见利用仿真方法与利用解析法所得结果吻合较好，说明本文仿真方法是正确的。

5结论

备件储备量的精确预计是比较困难的，本文在设备工作期间会发生故障的基础上，考虑到设备在停机及备件在储备期间也会发生故障或失效的可能，运用累计故障相等原理，通过Monte-Carlo方法对基于保障度的间断工作设备维修备件需求量进行建模仿真，并用示例验证了方法的正确性，为备件储备量的精确预计提供了一种新的思路。

参考文献
1 张建军,李树芳,张涛,郭波,高大化.装备保障度评估与备件需求量模型研究[J].电子产品可靠性与环境试验,2004,6:18-22.
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4 高崎,康建设.通用武器装备维修器材供应与管理[M].石家庄:军械工程学院,2006:35-38.
5 金星,文明,李俊美.寿命服从指数分布产品相关失效解析分析[J].装备指挥技术学院学报,2002,13(4):37-39.
6 曹晋华,程侃.可靠性数学引论[M].北京:高等教育出版社,2006:38-57.

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