本發(fā)明屬于有壽件更換計(jì)算領(lǐng)域，涉及一種指數(shù)型有壽件備件需求量的計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

有壽件是規(guī)定了預(yù)防性維修更換或報(bào)廢期限的件及可以預(yù)計(jì)工作壽命的件，也稱為限壽件，在航空領(lǐng)域，飛機(jī)備件通常分為初始備件、后續(xù)備件和有壽備件，使用有壽件能夠有效的預(yù)防故障發(fā)生，因此尤其在航空領(lǐng)域有壽件的使用問題具有重大的實(shí)踐意義。

有壽件的換件維修有兩種情況：到壽更換和故障更換，前者是指有壽件在工作到其規(guī)定的更換周期還未發(fā)生故障，需要進(jìn)行預(yù)防性維修而進(jìn)行的更換。后者是指有壽件未工作到規(guī)定的更換周期就已經(jīng)發(fā)生故障而進(jìn)行更換。在計(jì)算有壽件的備件需求量時(shí)，需要綜合考慮上述兩種更換造成的備件需求。

正常使用的電子零部件壽命一般服從指數(shù)分布，例如：印制電路板插件、電子部件、電阻、電容、集成電路等。

現(xiàn)有技術(shù)中計(jì)算有壽件備件需求量的方法主要是基于實(shí)際平均消耗數(shù)量再乘以大于1的加權(quán)系數(shù)，這種計(jì)算方法的缺陷在于無法定量計(jì)算備件保障效果，例如定量計(jì)算備件保障概率或使用可用度。

如果要實(shí)現(xiàn)定量計(jì)算保障效果，需要考慮到壽更換和故障更換等復(fù)雜情況，指數(shù)型有壽件在規(guī)定的期限內(nèi)有可能隨機(jī)地發(fā)生故障，使得指數(shù)型有壽件備件需求量的預(yù)測工作變得復(fù)雜起來。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的指數(shù)型有壽件備件無法精確地完成備件需求量的計(jì)算問題，提出手段來解決上述問題，使得能夠準(zhǔn)確評估備件保障效果，精準(zhǔn)預(yù)算備件采購數(shù)量。

本發(fā)明提供了一種指數(shù)型有壽件備件需求量計(jì)算方法，其特征在于，該方法主要包括如下步驟：

步驟1：模擬所述有壽件備件的壽命:

產(chǎn)生不少于1000個(gè)所述有壽件備件的壽命隨機(jī)數(shù)t_i，t_i服從指數(shù)分布exp(μ₀)；

步驟2：模擬所述有壽件備件的工作壽命：

對上述的隨機(jī)數(shù)t_i進(jìn)行遍歷修正后得到t_i；其中的修正方法如下：

其中T_r為規(guī)定更換周期值，其中所述規(guī)定更換周期是指所述有壽件備件從開始工作到被規(guī)定更換的時(shí)間，在所述規(guī)定更換周期內(nèi)，所述有壽件備件未發(fā)生故障；

步驟3：對所述步驟2產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)t_i進(jìn)行正態(tài)分布擬合計(jì)算，計(jì)算結(jié)果記為N(μ,σ²)；

步驟4：計(jì)算保障任務(wù)期內(nèi)所述有壽件備件數(shù)量為j時(shí)的備件保障概率P，其中其計(jì)算公式如下：

其中T_w為所述有壽件備件的保障任務(wù)時(shí)間，所述保障任務(wù)時(shí)間是所述有壽件備件在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的預(yù)期累積工作時(shí)間值；

步驟5：設(shè)定保障概率的閾值，使得所述保障概率P大于或者等于上述閾值的所述有壽件備件數(shù)量S即為計(jì)算出的所述有壽件備件的需求量。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，尤其是在于用正態(tài)分布去描述工作壽命：因?yàn)樵谟袎奂?dāng)中，工作壽命和壽命是兩個(gè)不相同的概念，而備件需求量是取決于工作壽命的分布規(guī)律，而常常廠商提供的僅僅是壽命分布規(guī)律，而不提供工作壽命的分布規(guī)律，使得精確計(jì)算備件需求量沒有計(jì)算基礎(chǔ)，而本發(fā)明首次提出了采用正態(tài)分布去描述指數(shù)型有壽件的工作壽命，為備件需求量的準(zhǔn)確計(jì)算提供了計(jì)算基礎(chǔ)；進(jìn)一步地，采用模擬法大量產(chǎn)生指數(shù)型有壽件的工作壽命數(shù)據(jù)，相比現(xiàn)有技術(shù)中采用實(shí)際工作情況來收集工作壽命數(shù)據(jù)(常常需要若干年時(shí)間來獲得足夠的數(shù)據(jù))，使得工作壽命數(shù)據(jù)的產(chǎn)生便捷快速，大量產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)更使得正態(tài)描述的結(jié)果會(huì)更加精準(zhǔn)，誤差更小。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的指數(shù)型有壽件備件需求量的計(jì)算方法的流程框圖；

圖2是按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的指數(shù)型有壽件備件需求量的計(jì)算結(jié)果的備件保障率的計(jì)算結(jié)果比較圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

假定某備件單元的壽命T服從指數(shù)分布，記為T～exp(μ₀)，μ₀為平均壽命，平均壽命指的是多個(gè)備件從開始工作到因故障而報(bào)廢這一段時(shí)間的數(shù)量平均值；規(guī)定其更換周期為T_r，保障任務(wù)時(shí)間為T_w，更換周期是指該備件從開始工作到被更換的時(shí)間為更換周期，該更換并不因?yàn)楣收?，而因?yàn)槠涞竭_(dá)一個(gè)規(guī)定的工作時(shí)間；保障任務(wù)時(shí)間就是指該備件在完成某項(xiàng)任務(wù)時(shí)的預(yù)期累積工作時(shí)間。

如圖1所示，按照本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的指數(shù)型有壽件備件需求量的計(jì)算方法，主要包括如下步驟：

步驟1：模擬有壽件備件的壽命，產(chǎn)生大于等于1000的隨機(jī)數(shù)t_i，t_i服從指數(shù)分布exp(μ₀)；

步驟2：模擬獲得有壽件備件的工作壽命，從開始工作一直未發(fā)生故障直到因到達(dá)更換周期而被更換，或者還沒到達(dá)更換周期就因發(fā)生故障而被更換，這一段時(shí)間定義為工作壽命，這其中所包括的詳細(xì)步驟如下：

對上述步驟1中獲得的隨機(jī)數(shù)t_i進(jìn)行遍歷修正后得到t_i；其中的修正方法如下：

在本算法的比較中，主要是以其中的隨機(jī)數(shù)與規(guī)定更換周期值T_r來進(jìn)行比較，獲得模擬的工作壽命，采用上述方法能夠反映有壽件的工作模式；

步驟3：對上述的隨機(jī)數(shù)t_i進(jìn)行正態(tài)分布擬合計(jì)算，計(jì)算結(jié)果記為N(μ,σ²)；

步驟4：計(jì)算保障任務(wù)時(shí)間T_w內(nèi)有壽件備件數(shù)量為j時(shí)的備件保障概率P，其中其計(jì)算公式如下：

步驟5：設(shè)定保障概率的閾值，使得上述保障概率大于或者等于上述閾值時(shí)的有壽件備件數(shù)量S，即為所求出的有壽件備件需求量。在算法上，實(shí)際上讓j從0開始逐一遞增，按照自然數(shù)遞增，獲得保障概率值，使得其大于等于閾值時(shí)停止計(jì)算，輸出備件需求量。

實(shí)施例1

按照上述方式實(shí)現(xiàn)的其中一種實(shí)施例，假定某單元的平均壽命為μ₀，壽命T服從指數(shù)分布，記為T～exp(μ₀)，規(guī)定其更換周期為T_r，保障任務(wù)時(shí)間為T_w，備件數(shù)量為S。為驗(yàn)證本發(fā)明方法的準(zhǔn)確性，進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。

表1為按照其中一個(gè)實(shí)施例一實(shí)現(xiàn)的結(jié)果比較，其中保障概率模擬結(jié)果是通過實(shí)際工作中累積的參數(shù)建立的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)模型結(jié)果，保障概率指數(shù)等效結(jié)果是指現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中將有壽件工作壽命直接視為指數(shù)分布后的計(jì)算結(jié)果，其中上述三種結(jié)果通用計(jì)算參數(shù)設(shè)置如下：某單元的平均壽命為μ₀＝800h，壽命T服從指數(shù)分布，更換周期T_r＝500h，保障任務(wù)時(shí)間為T_w＝2000h，備件數(shù)量的取值范圍j＝0～10，經(jīng)計(jì)算，該有壽件的工作壽命分布用正態(tài)分布N(μ,σ²)來描述，μ＝379.8,σ＝162.1。

表1備件保障概率的結(jié)果比較

當(dāng)要求保障概率分別不低于0.8、0.9時(shí)，從表1中可知本文方法相應(yīng)的備件需求量分別為6、7，此時(shí)本文的保障概率與模擬的保障概率之間的誤差為0.043、0.018；指數(shù)等效方法相應(yīng)的備件需求量為7、8，此時(shí)其保障概率與模擬的保障概率之間的誤差為-0.164、-0.094。

如圖2所示的結(jié)果，是對上述的實(shí)施例1中的保障概率的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行繪圖之后獲得結(jié)果，按照上述結(jié)果，可以明顯發(fā)現(xiàn)按照本申請的方法能夠顯著減少誤差。

通過上述實(shí)施例的執(zhí)行，可以得到，按照本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的備件需求量計(jì)算方法，由于和常規(guī)方法存在實(shí)質(zhì)性的區(qū)別，使得本發(fā)明對指數(shù)型有壽件備件需求量的計(jì)算具有非常高的準(zhǔn)確性。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。