模块化贮存模式下多批次部件的备件方案优化方法及装置与流程

本发明涉及故障预测与备件保障领域，具体而言，涉及一种模块化贮存模式下多批次部件的备件方案优化方法及装置。

背景技术：

有些产品除在工作状态外，还可能长期处在贮存状态。产品在贮存状态下超过一定期限后是可能发生失效的；那么，为了掌握产品在贮存状态下的完好程度，就需要不定期对产品进行贮存状态的检查，并对在贮存状态下失效的产品进行维修，以保证完好产品数量能达到要求。

技术实现要素：

本发明实施例至少公开一种模块化贮存模式下多批次部件的备件方案优化方法；本发明能够针对模块化贮存模式下多批次部件，提供达标概率及备件费用符合预期的备件方案。

所述方法包括：

s100、构建一表示初始备件方案的数组ns＝[ns1ns2…nsdyn]，nsi,1≤i≤dyn为第i项单元的备件数量，dyn为部件中单元的项数；

s200、获取当前ns的达标概率为pm；

s300、在pm小于一最小阈值概率时进入s400，否则进入s500；

s400、更新ns的至少一个元素项并且进入s200；

s500、选择当前ns为优化后的所述备件方案。

在本发明公开的一些实施例中，

s100配置为使nsi＝max([0m+1-n]),1≤i≤dyn，n为仓库中部件的套数，m为自然数。

在本发明公开的一些实施例中，

s200被配置为：

s210、获取矩阵dypx中的元素dyprji，dyprji为在t1时刻所有第i项单元有j-1个完好的概率，

s220、根据矩阵dypx获取ns的pm；

s400被配置为更新ns的至少一个元素项并且进入s220。

在本发明公开的一些实施例中，

s210被配置为：

s211、使单元序号i＝1；

s212、使部件序号j1＝1；

s213、使向量p1＝[1-prpr]，pr为第j1个部件中第i项单元在t1时刻的贮存可靠度。

s214、在j1＝1时使p2＝p1，在j1＞1时使p2＝p1*p2，*为卷积运算符号；

s215、使j1＝j1+1，在j1≤n时进入s213时，否则将p2置于矩阵dypx中的第i列后进入s216；

s216、使i＝i+1，在i≤dyn时进入s212时，否则进入s220。

在本发明公开的一些实施例中，

s213被配置为根据所述单元服从的寿命类型分布获取pr。

在本发明公开的一些实施例中，

s220被配置为根据矩阵dypx获取ns的备件采购费用为mnow；

s400被配置为基于ns生成至少一个备件方案为nt，并且根据dypx获取nt的达标概率为pt及备件采购费用mt，以及根据pt、mt、pm及mnow获取nt的边际效费比为p2mk，选取最大p2mk对应的nt为ns后进入s220。

在本发明公开的一些实施例中，

s220被配置为：

s221、使i＝1；

s222、使p3＝dypx(:,i)，以及使

s223、使i＝i+1，在i≤dyn时则进入s222，否则进入s224；

s224、计算ns的达标概率为备件方案费用为

在本发明公开的一些实施例中，

s400被配置为：

s410、使一候选方案序号k＝1；

s420、使nt＝ns，以及使ntk＝nsk+1；

s430、根据矩阵dypx获取nt的pt及mt；

s440、计算nt的p2mk，

s450、使k＝k+1，在k≤dyn时进入s420，否则进入s460；

s460、选取p2m1p2m2…p2mk中最大值对应的序号为im，使ns中的nsim＝nsim+1后进入s220。

本发明实施例至少公开一种模块化贮存模式下部件的备件方案优化装置。

所述装置包括：

初始方案模块，被配置为构建一表示初始备件方案的数组ns＝[ns1ns2…nsdyn]，nsi,1≤i≤dyn为第i项单元的备件数量，dyn为部件中单元的项数；

概率计算模块，被配置为获取当前ns的达标概率为pm；

比较模块，被配置为在pm小于一最小阈值概率时进入方案更新模块，否则进入方案选择模块；

方案更新模块，被配置为更新ns的至少一个元素项并且进入概率计算模块；

方案选择模块，被配置为选择当前ns为优化后的所述备件方案。

在本发明公开的一些实施例中，所述装置包括备件方案评估模块；

所述备件方案评估模块被配置为根据t1时刻前仓库中所有单元的完好概率计算当前ns的pm；

所述概率计算模块被配置为调用所述备件方案评估模块。

针对上述方案，本发明通过以下参照附图对公开的示例性实施例作详细描述，亦使本发明实施例的其它特征及其优点清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实施例提供的方法流程图；

图2为本实施例提供的备件方案的达标概率结果图；

图3为本实施例提供示例中备件方案的效费曲线图；

图4为本实施例提供的功能模块图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如本文中所使用，根据上下文，术语“如果”、“若”等任选地被解释为意思是“当……时”(“when”或“upon”)或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，根据上下文，短语“如果确定……”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”任选地被解释为意思是“在确定……时”或“响应于确定……”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指取的计算机装置中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本实施例提及的部件一般是指由至少一项单元构成的某中间层结构的产品；部件包括的各项单元之间一般能够用可靠性连接关系来描述。常见单元之间的可靠性连接关系为串联关系、并联关系及混联关系等。如果按照单元是否为关重件的标准对部件中的所有单元进行取舍，那么部件能够被简化成一个由至少一项关重件串联而成的产品。

为了扼要阐明，本实施例在后所指部件的单元均是符合标准的关重件，以及单元之间的可靠性关系均为串联关系的产品。

当然，可靠性关系为并联关系或混联关系的产品同样的适用在本实施例；再此仅不重复例示。

同时，由于常见产品的贮存模式有整体贮存模式及模块化贮存模式等至少两种。整体贮存模式是指产品以整机的方式进行贮存。在贮存期间，构成部件的各项单元已经完成了使用前的组装，即部件是最小的贮存单位。模块化贮存模式是指构成部件的各单元被分散及独立贮存。在启用部件前，需要把部件包括的所有单元进行组装，即单元是最小贮存的单位。

对于模块化贮存产品而言，由于在部件使用前有一个拼装的过程，因此本实施例提及的维修在本质上属于串件拼修。

本实施例仅对模块化贮存的部件为对象，制定一种模块化贮存模式下多批次部件的备件方案优化方法；具体是通过更新备件方案中每项单元数量的方式来实现优化满足达标概率及最高性价比的备件方案。

为了扼要阐明上述方法的实施，本实施例作出以下约定。

部件由dyn项单元组成，已知每项单元贮存寿命的分布规律和单价。

当前仓库中贮存有n套多批、多次入库的部件，tj为第j个部件的入库贮存时刻，tj之间不尽相同，1≤j≤n。

当前需要补充各项单元贮存数量的时刻记为t1时刻；在t1时刻对n套部件中的所有单元进行完好性检查，并以备件替换故障件的方式开展维修工作；在t1时刻的维修结束后，部件完好数量n大于m的概率为达标概率p(n＞m)，p(n＞m)用于评价备件方案中备件数量所导致的保障效果。

p(n＞m)的下限为p1，p1是对备件方案的达标概率的最低指标要求，并且仅有满足p(n＞m)≥p1的备件方案为合格方案。

综合上述内容，本实施例付诸制定一种模块化贮存模式下多批次部件的备件方案优化方法。

本实施例的方法具有以下能够被执行在终端设备的步骤。

s100、构建一表示初始备件方案的数组ns＝[ns1ns2…nsdyn]，使nsi＝max([0m+1-n]),1≤i≤dyn，nsi,1≤i≤dyn为第i项单元的备件数量，m为自然数。

s210、获取矩阵dypx中的元素dyprji，dyprji为在t1时刻所有第i项单元有j-1个完好的概率；

s220、根据矩阵dypx获取ns的达标概率为pm及备件采购费用为mnow。

s300、在pm小于一最小阈值概率时进入s400，否则进入s500；

s400被配置为基于ns生成至少一个备件方案为nt，并且根据dypx获取nt的达标概率为pt及备件采购费用mt，以及根据pt、mt、pm及mnow获取nt的边际效费比为p2mk，选取最大p2mk对应的nt为ns后进入s220。

s500、选择当前ns为优化后的所述备件方案。

本实施例示例的说明上述的终端设备。终端设备至少包括处理器及存储器；存储器中存储实现上述步骤的程序，处理器在获取外部输入如约定中的参数后调用并且执行存储器中的所述程序，用于本实施例上述步骤。

本实施例处理器在执行如s210时及s220时实现以下步骤。

s211、使单元序号i＝1。

s212、使部件序号j1＝1。

s213、使向量p1＝[1-prpr]，pr为第j1个部件中第i项单元在t1时刻的贮存可靠度。其中pr根据第i项单元服从的寿命类型分布获取。

s214、在j1＝1时使p2＝p1，在j1＞1时使p2＝p1*p2，*为卷积运算符号。

s215、使j1＝j1+1，在j1≤n时进入s213时，否则将p2置于矩阵dypx中的第i列后进入s216。

s216、使i＝i+1，在i≤dyn时进入s212时，否则进入s220。

s220、根据矩阵dypx获取ns的达标概率为pm及备件采购费用为mnow。

s221、使i＝1。

s222、使p3＝dypx(:,i)，以及使

s223、使i＝i+1，在i≤dyn时则进入s222，否则进入s224。

s224、计算ns的达标概率为备件方案费用为

通过上述方案，本实施例能够t1时刻所有第i项单元中恰有j-1个完好单元的概率及备件方案ns中的备件数量获取当前ns根据每项单元的备件数量能够获取的达标概率及备件采购费用，用于评价当前备件方案是否合格及性价比。

优选的，本实施例根据部件中每项单元具体服从的寿命分布类型，来确定单元的pr。单元服从的寿命分布类型一般为指数分布、伽玛分布、对数正态分布、正态分布及威布尔分布中的一种。

指数分布，常用来描述电子零部件的寿命；如印制电路板插件、电子部件、电阻、电容、集成电路等。寿命t服从指数分布的单元称为指数型单元，记作t～exp(μ)，则

伽玛分布，常用来描述类似“冲击”引起的故障，若单元能经受若干次外界冲击，但当单元受冲击次数累积到一定次数时就产生故障；如电网中存在着电涌现象，一些电子器件当承受的电涌冲击次数超过一定数量时会发生故障。寿命t服从伽玛分布的单元为伽玛型单元，记作t～ga(α,b)，则

对数正态分布，常用来描述一般可靠性的单元；如绝缘体、半导体元器件及发生金属疲劳的工件等。寿命t服从对数正态分布的单元为对数正态型单元，记作t～ln(μ,σ²)，

正态分布，常用来描述机械件寿命；如汇流环、齿轮箱、减速器等。寿命t服从正态分布的单元为正态型单元，记作t～n(μ,σ²)，

威布尔分布，主要用于描述老化导致的故障，适用于机电件；如滚珠轴承、继电器、蓄电池、液压泵、齿轮、材料疲劳件等。寿命t服从威布尔分布的单元为威布尔型单元，记作t～w(α,b)，

本实施例处理器在执行如s400时实现以下步骤。

s410、使一候选方案序号k＝1。

s420、使nt＝ns，以及使ntk＝nsk+1。

s430、根据矩阵dypx获取nt的pt及mt。

s440、计算nt的p2mk，

s450、使k＝k+1，在k≤dyn时进入s420，否则进入s460。

s460、选取p2m1p2m2…p2mk中最大值对应的序号为im，使ns中的nsim＝nsim+1后进入s220。

通过上述方案，本实施例能够重复基于当前ns生成若干候选方案为nt，以及执行如s220的同样步骤获取nt的pt及mt，用于计算p2mk。再通过查找最大p2mk对应的nt为新ns后返回s220，用于计算新ns的pm，直到pm大于或等于p1。

优选的，本实施例公开以下仿真模型用于模拟备件方案对第i项单元的保障效果。

s100、产生n个随机数simtj,1≤j≤n，simtj用于模拟第j套部件中第i项单元的寿命，simti服从单元的寿命分布规律。

s200、遍历更新simtj＝simtj+tj,1≤j≤n，tj为第j套部件的开始贮存时刻。

s300、在随机数simti,1≤i≤n中寻找simti＞t1的随机数，满足该要求的随机数数量记为n1。

s400、令dyn1i＝n1+nsi，式中nsi为第i项单元的备件数量，dyn1i即为维修结束后第i项单元的完好数量。

s500、在模拟出所有单元的完好数量dyn1i,1≤i≤dyn后，取其最小数即为维修结束后完好部件的数量simn1，即simn1＝min({dyni|1≤i≤dyn})。

本实施例在运行上述仿真模型若干周期后，能够统计出simn1＞m的频率，即是达标概率p(n＞m)的仿真结果，用于判断处理器在执行上述本方法所有步骤后的结果有效性。

综上，本实施例付诸以下算例，用于说明方法的实现。

约定算例中某模块化贮存的部件由5项单元组成，每项单元的贮存寿命如表1。仓库中在t1时刻前有3批部件，数量分别是3、4、2套，每个批次入库开始贮存的时间tj分别为第2、4、6年。在第t1＝10年时对所有部件进行检修，要求检修结束时部件完好数量n大于m的概率p(n＞m)不低于阈值p1。

已知m＝7，p1＝0.9，按照上述方法制定备件方案，计算满足要求的各单元最小备件需求量。

表1

st100、初始化ns＝[00000]。

st210、获取矩阵dypx中的每项元素dyprji如表2。

表2

st220、根据表2的矩阵dypx获取ns的pm＝0.0157及mnow＝0。

st300、在pm＜p1时进入st400，否则进入st500。

st400、生成如表3的若干候选方案，以及计算候选方案nt的pt及mt。

表3

st500、备件方案ns＝[43321]时的达标概率满足要求。

请参考图2，本实施例如表3中若干候选方案的达标概率的仿真结果和本实施例方法被处理器执行时的结果，误差仅在0.01左右，达标概率的根方差仿真结果仅在0.04左右，说明本实施例的方法能够优化备件方案。

请参考图3，本实施例方法的优化结果是现有技术中历遍方法的历遍结果的外包络曲线，说明在相同备件费用情况下，本实施例方法优化后的备件方案具有最大的达标概率。

请参考图4，本实施例公开一种模块化贮存模式下部件的备件方案优化装置。其中所述装置包括初始方案模块、概率计算模块、比较模块、方案更新模块、方案选择模块及方案评估模块。

备件方案评估模块被配置为根据t1时刻前仓库中所有单元的完好概率计算当前ns的pm。

初始方案模块用于构建一表示初始备件方案的数组ns＝[ns1ns2…nsdyn]，nsi,1≤i≤dyn为第i项单元的备件数量，dyn为部件中单元的项数。

概率计算模块调用所述备件方案用于获取当前ns的达标概率为pm。

比较模块用于在pm小于一最小阈值概率时进入方案更新模块，否则进入方案选择模块。

方案更新模块用于更新ns的至少一个元素项并且进入概率计算模块。

方案选择模块用于选择当前ns为优化后的所述备件方案。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。