一種基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于可靠性分配方法技術領域，特別涉及一種基于故障維修數據的大型礦 用挖掘機可靠性分配方法。
【背景技術】
[0002] 大型礦用挖掘機作為一種非常重要的工程機械，其產品的壽命和維修性越來越受 到人們的關心。對于大型礦用挖掘機的用戶而言，一個優良的挖掘機產品應具備使用壽命 長，維修次數少，工作效率高等特點，而可靠性就能很好的概括這些特點。
[0003] 可靠性分配作為可靠性設計的重要任務之一，系統可靠性分配在計劃、設計階段 為不同的產品部件在時間及工作量的分配上提供了指導，為開發管理提供了有效的控制工 具并且把可靠性設計融入到系統之中。因此，這個階段對系統后來的可靠性的影響是非常 關鍵的。而系統可靠性分配研宄是在近些年才發展起來的研宄工作，所以系統可靠性分配 相對于可靠性的預計和評價技術還顯得不夠成熟，還有待進一步完善。
[0004] 可靠性分配實際上是一個優化問題，目前主要存在兩個主要方向，即有約束條件 的系統可靠性分配以及無約束條件的系統可靠性分配。
[0005] 有約束的可靠性分配方法主要是以可靠性指標為約束條件或者以成本、質量等為 約束條件，而以成本、質量等其他參數為目標函數或以系統的最高可靠性為目標函數求最 優解。但由于約束條件和目標函數的確定十分困難且具有較強主觀性，在工程上應用較少。
[0006] 無約束的可靠性分配方法相比之下較為簡便，如傳統的等分配法、比例分配法、 AGREE分配法、評分分配法等以及基于模糊、基于故障樹和基于層次分析法等可靠性分配新 方法，便于技術人員進行可靠性指標分配，理論成熟且運用較廣。
[0007] 然而，大多數無約束可靠性分配方法具有較強的不確定性，主要是對于可靠性分 配的影響因素權重量化上，往往采用專家打分，這些影響因素本身就具有一定的不確定性， 專家的評價又加大了其不確定性。因此，這樣的可靠性分配工作某些時候就變成了主觀性 較強的人為經驗分配，無法切實體現產品的實質需求，可信度大大降低。
【發明內容】
[0008] 本發明旨在提供一種基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，很好 的解決了上述問題，減少人為主觀因素影響，考慮產品故障和維修特點，快速且合理地進行 系統可靠性指標分配。
[0009] 本發明的技術方案是：一種基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方 法，其特征在于：包括：
[0010] 步驟一，產品設計階段：獲取大型礦用挖掘機結構，確定產品層次劃分，明確可靠 性分配工作目標和對象；
[0011] 步驟二，故障分析階段：針對產品故障維修歷史數據進行統計分析，綜合考慮可靠 性分配需要考慮的因素與故障維修數據中所能收集到的可靠性信息，選取合適的可靠性因 素進行可靠性分配權重因子計算；
[0012] 步驟三，可靠性分配階段：基于前兩個階段的系統可靠性分配指標值和每個子系 統或部件的可靠性分配因子值，對子系統進行可靠性指標分配。
[0013] 進一步的，步驟1的具體實施方法是：
[0014] 步驟1. 1，確定系統可靠性分配指標值：確定系統可靠性分配指標為系統可靠度 RS或平均故障間隔時間MTBF，然后參考產品的可靠性預計指標值或產品設計專家經驗，完 成可靠性指標值的選取和確定；
[0015] 步驟1. 2,確定可靠性分配對象：結合故障模式影響危害性分析FMECA與故障樹分 析FTA，找出關鍵子系統和部件，并作為可靠性指標分配的對象；
[0016] 步驟1. 3,建立可靠性分配模型：通過系統可靠性框圖和可靠性分配對象選取，最 終建立可靠性分配模型。
[0017] 進一步的，步驟1. 1中，選取的可靠性分配指標為平均故障間隔時間MTBF時，必須 先將平均故障間隔時間MTBF換算成系統可靠度Rs再開始初步工作。
[0018] 進一步的，步驟1. 2中，產品可靠性框圖為串聯結構，則可靠性分配模型是串聯模 型，若系統可靠性框圖為并聯結構，將并聯部分看做一整體使整個結構保持串聯模型，然后 進行可靠性分配，分配結束后再以該整體的可靠性分配值對并聯結構的子系統和部件進行 二次分配。
[0019] 進一步的，步驟二的具體實施方法是：
[0020] 步驟2. 1，選取可靠性分配影響因素，統計故障維修數據，計算影響因素因子E:
【主權項】
1. 一種基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其特征在于：包括： 步驟一，產品設計階段：獲取大型礦用挖掘機結構，確定產品層次劃分，明確可靠性分 配工作目標和對象； 步驟二，故障分析階段：針對產品故障維修歷史數據進行統計分析，綜合考慮可靠性分 配需要考慮的因素與故障維修數據中所能收集到的可靠性信息，選取合適的可靠性因素進 行可靠性分配權重因子計算； 步驟三，可靠性分配階段：基于前兩個階段的系統可靠性分配指標值和每個子系統或 部件的可靠性分配因子值，對子系統進行可靠性指標分配。
2. 根據權利要求1所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其特 征在于：所述步驟一的具體實施方法是： 步驟1. 1，確定系統可靠性分配指標值：確定系統可靠性分配指標為系統可靠度Rs或 平均故障間隔時間MTBF，然后參考產品的可靠性預計指標值或產品設計專家經驗，完成可 靠性指標值的選取和確定； 步驟1. 2,確定可靠性分配對象：結合故障模式影響危害性分析FMECA與故障樹分析FTA，找出關鍵子系統和部件，并作為可靠性指標分配的對象； 步驟1. 3,建立可靠性分配模型：通過系統可靠性框圖和可靠性分配對象選取，最終建 立可靠性分配模型。
3. 根據權利要求2所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其特 征在于：所述步驟1. 1中，選取的可靠性分配指標為平均故障間隔時間MTBF時，必須先將平 均故障間隔時間MTBF換算成系統可靠度Rs再開始初步工作。
4. 根據權利要求2所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其特 征在于：所述步驟1. 2中，產品可靠性框圖為串聯結構，則可靠性分配模型是串聯模型，若 系統可靠性框圖為并聯結構，將并聯部分看做一整體使整個結構保持串聯模型，然后進行 可靠性分配，分配結束后再以該整體的可靠性分配值對并聯結構的子系統和部件進行二次 分配。
5. 根據權利要求1所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其特 征在于：所述步驟二的具體實施方法是： 步驟2. 1，選取可靠性分配影響因素，統計故障維修數據，計算影響因素因子E: 選取子系統或部件的故障次數作為分配依據，則統計得到各分配對象的影響因素因 子：
其中，ENi為第i個子系統或部件的故障次數因子，ENi值越大，表明該子系統或部件故 障越頻繁；隊和\為第i個和第j個子系統故障的次數；NS為系統的故障總次數，即子系統 或部件的故障次數之和；n為進行可靠性分配的子系統或部件數目； 步驟2. 2,計算可靠性分配因子： 分別定義串聯系統和并聯系統的可靠性分配因子：
其中，wsi為串聯系統的第i個子系統或部件的可靠性分配因子，Wpi為并聯系統的第i個子系統或部件的可靠性分配因子；EdPI為第i個和第j個子系統或部件的影響因素因 子，根據實際情況選擇合適的因子，n為進行可靠性分配的子系統或部件數目。
6. 根據權利要求5所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其特 征在于：所述步驟2. 1中，選取子系統或部件的平均維修時間MTTR作為分配依據，則相應計 算出各子系統或部件的影響因素因子：
其中，ETi為第i個子系統或部件的平均維修時間因子，ETi值越大，表明該子系統或部件 的平均維修時間越長；1\和T』為第i個和第j個子系統的MTTR;Ts為子系統或部件的MTTR 之和；n為進行可靠性分配的子系統或部件數目。
7. 根據權利要求5所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其特 征在于：所述步驟2. 1，當綜合考慮故障次數與平均維修時間作為分配依據，計算出一個綜 合因子ESi，再對其進行歸一化處理，得到最終的綜合影響因素因子ESi*，計算如下：
其中，ENi和ETi為第i個子系統或部件的故障次數因子和平均維修時間因子；E&_和ETj 為第j個子系統或部件的故障次數因子和平均維修時間因子；n為進行可靠性分配的子系 統或部件數目；a為權重系數，表征故障次數和平均維修時間因子之間的大小，其值大小 屬于[〇, 1]可由專家或技術人員設定。且當a= 1時，ESi* =ENi，不考慮平均維修時間因 素，當a=〇時，ESi* =ETi，此時不考慮故障次數因素。
8. 根據權利要求1所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其特 征在于：所述步驟三的是具體實施方法是，對n個子系統進行可靠性指標分配： 圪串聯） (1 -/?/(并聯） 其中，Rsi為串聯系統的第i個子系統或部件的可靠性分配值，Rpi為并聯系統的第i個 子系統或部件的可靠性分配值；Wsi為串聯系統的第i個子系統或部件的可靠性分配因子， Wpi為并聯系統的第i個子系統或部件的可靠性分配因子；RS為系統的可靠性分配值。
9. 根據權利要求8所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其 特征在于：當可靠度服從指數分布的串聯系統，選取平均故障間隔時間MTBF作為可靠性 分配指標時，則可對子系統可靠性指標分配求解過程進行簡化，由可靠度指數分布R(t)= e-入t可知其MTBF= 1/X，則對每個子系統和部件的可靠性分配指標計算如下：
其中，Rs，1\分別為總系統的可靠度，故障率和平均故障間隔時間MTBF;Ri，\和 凡分別為第i個子系統或部件的可靠度，故障率和MTBF;Wi為可靠性分配因子。
10.根據權利要求1所述的基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，其 特征在于：在完成每個子系統或部件的可靠性分配后，還需要對分配結果進行檢驗，即用每 個子系統的可靠性分配值計算分配后系統總的可靠性指標值R/，并與原系統可靠性指標Rs 進行比較，R/計算如下：
若R/多Rs，則檢驗通過，可靠性分配結束，否則重新進行分配。
【專利摘要】本發明屬于可靠性分配方法技術領域，公開了一種基于故障維修數據的大型礦用挖掘機可靠性分配方法，包括產品設計、故障分析和可靠性分配等三個階段，結合FMECA與FTA分析，選取關鍵子系統作為可靠性分配對象，大大減少可靠性分配任務工作量；分配權重取值完全來源于產品故障維修歷史數據，不需要專家評價，降低了人為主觀因素的干擾；分配方法充分考慮技術人員和用戶最關心的產品故障和維修特性，分配結果具有鮮明的實際意義；分配方案適用性強，操作便捷，對非可靠性工作人員而言容易理解和執行。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104573275
【申請號】CN201510043381
【發明人】王創民, 王曉明, 王吉生, 李愛峰, 張永明, 喬建強, 李光, 許玉明, 雷正杰
【申請人】太原重工股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月28日