一种特种车辆多功能系统平均维修时间的确定方法与流程

本发明涉及系统维修性技术领域，具体涉及一种特种车辆多功能系统平均维修时间的确定方法。

背景技术：

特种车辆作为陆战武器装备的骨干成员，是我国军事部署和全球快速战略部署中的关键作战单元。特种车辆的维修性是装备本身的一种质量特性，特种车辆系统的平均维修时间直接影响其可用性、作战效能和后勤保障等，要求其具有优良的维修性，从而缩短平均维修时间，以保证装备能快速投入使用，因此确定特种车辆系统的平均维修时间的方法至关重要。多功能为特种车辆的常见特性，例如特种车辆综合传动装置可以实现变速控制、转向控制、风扇驱动等功能。目前确定这类系统平均维修时间的方法主要有故障树法，目前该方法对于确定特种车辆多功能系统的平均维修时间而言，存在与产品结构关联不紧密和依赖分析人员经验严重、分析过程复杂、不易考虑系统多功能特性等问题，这样会导致确定的系统平均维修时间精度和效率低，甚至得到系统的维修性并不符合真实的情况。GO法是一种以任务成功为导向的系统可靠性分析方法，具有其分析模型与产品结构关联紧密、客观性强和分析过程简单易操作符等优点，然而其尚不能用于多功能系统的平均维修时间确定中。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种特种车辆多功能系统平均维修时间的确定方法，以提高确定该类系统平均维修时间的精度和效率，并扩大GO法确定该类系统维修性的适用范围。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种特种车辆多功能系统平均维修时间的确定方法，包括以下步骤：

步骤一：绘制出需确定平均维修时间的特种车辆系统功能框图，即根据特种车辆系统的组成元件和工作原理确定系统功能框图的组成框和信号流；所述组成框对应系统的组成元件，所述信号流与系统工作时的信息流一致；

步骤二：根据步骤一的所绘制的系统功能框图，绘制平均维修时间的特种车辆系统GO图，GO图由描述元件功能的操作符和描述元件与元件之间逻辑关系的操作符，以及操作符之间的信号流连接组成；GO图中的“字符-数字”为操作符，字符表示操作符的类型；数字表示元件的编号或元件与元件逻辑关系的编号；其中，将多功能元件本身表示为类型21操作符，即操作符的类型为字符21，且所绘系统GO图的信号流与该系统结构图的信号流一致；

步骤三：确定GO图中各个操作符对应元件的故障率、维修率和可用度数据；根据系统中元件的类型和自身参数，确定元件的故障率、维修率和可用度数据；其中多功能元件各输出的故障率、维修性和可用度数据按照下列公式确定，即类型21操作符的定量计算公式如下：

式中，S表示多功能元件输入信号的编号，S的个数为多功能元件输出个数，即有几个输出就对应几个编号，S的个数为N时，多功能元件输入信号的编号为S1、S2、……、SN；

R-S表示多功能元件对应输入信号S的输出信号的编号为R-S；

PS表示多功能元件编号为S的输入信号的成功概率；

PR-S表示多功能元件编号为R-S的输出信号的成功概率，即对应S的输出信号的成功概率；

PC表示多功能元件自身的成功概率；

λS表示多功能元件编号为S的输入信号的故障率；

λC表示多功能元件自身的故障率；

λR-S表示多功能元件编号为R-S的输出信号的故障率，即对应S的输出信号的故障率；

μR-S表示多功能元件编号为R-S的输出信号的维修率，即对应S的输出信号的维修率；

步骤四：确定有多功能元件系统的平均维修时间，确定系统平均维修时间也就是确定系统的维修率，即系统平均维修时间的倒数；本步骤中，根据步骤三确定系统中所有元件的故障率、维修率和可用度后，确定系统输出信号流的维修率，系统输出信号流的维修率就是系统的平均维修时间的倒数。

优选地，步骤二中，系统中其余元件和元件以及元件间的逻辑关系依据《GO法原理及应用》中的基本操作符中选取。

优选地，步骤三中，通过查产品手册或者实验统计数据确定元件的故障率、维修率和可用度数据。

优选地，步骤三中，PS根据《GO法基本原理及应用》中的方法计算得到。

优选地，步骤三中，λS根据《GO法基本原理及应用》中的方法计算得到。

优选地，步骤四中，根据步骤三确定系统中所有元件的故障率、维修率和可用度后，按照《GO法原理及应用》中的GO法定量运算方法确定系统输出信号流的维修率。

(三)有益效果

本发明与特种车辆系统结构关联紧密，依赖分析人员经验低；克服了原有GO法把有多功能元件的特点忽略导致确定该类系统平均维修时间精度低的技术问题，提高了确定特种车辆多功能系统平均维修时间的精度；本发明确定了操作符类型21，类型21操作符的意义是准确描述多功能元件的特性，从而增强了GO法自身的功能，扩大了GO法确定有多功能元件系统维修性的适用范围。

附图说明

图1为本发明中设计的类型21操作符符号示意图；

图2为本发明实施例中的某特种车辆综合传动装置的功能框图；

图3为本发明实施例中的某特种车辆综合传动装置的GO图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

如图1至图3所示，本发明的特种车辆多功能系统平均维修时间的确定方法包括以下步骤：

步骤一：绘制出需确定平均维修时间的特种车辆系统功能框图，即根据特种车辆系统的组成元件和工作原理确定该系统功能图的组成框和信号流；所述组成框对应系统的组成元件，信号流与系统工作时的信息流一致。

步骤二：绘制出需确定平均维修时间的特种车辆系统GO图，根据步骤一的所绘制的系统结构图，绘制该系统GO图，GO图由描述元件功能的操作符和描述元件与元件之间逻辑关系的操作符以及操作符之间的信号流连接组成。GO图中的“字符-数字”为操作符，字符表示操作符的类型；数字表示元件的编号或元件与元件逻辑关系的编号。根据步骤一的所绘制的系统结构图，绘制该系统GO图，其中，将多功能元件本身表示为类型21操作符，即操作符的类型为字符21；系统中其余元件和元件以及元件间的逻辑关系依据《GO法原理及应用》中的基本操作符中选取；且所绘系统GO图的信号流与该系统结构图的信号流一致。

步骤三：确定GO图中各个操作符对应元件的故障率、维修率和可用度数据；根据系统中元件的类型和自身参数，通过查产品手册或者实验统计数据确定元件的故障率、维修率和可用度数据；其中多功能元件各输出的故障率、维修性和可用度数据按照下列公式确定，即类型21操作符的定量计算公式如下：

式中，S——表示多功能元件输入信号的编号，S的个数为多功能元件输出个数，即有几个输出就对应几个编号，例如S的个数为N时，多功能元件输入信号的编号为S1、S2、……、SN；

R-S——表示多功能元件对应输入信号S的输出信号的编号为R-S；

PS——表示多功能元件编号为S的输入信号的成功概率，PS根据《GO法基本原理及应用》中的方法计算得到；

PR-S——表示多功能元件编号为R-S的输出信号的成功概率，即对应S的输出信号的成功概率；

PC——表示多功能元件自身的成功概率；

λS——表示多功能元件编号为S的输入信号的故障率，λS根据《GO法基本原理及应用》中的方法计算得到；

λC——表示多功能元件自身的故障率；

λR-S——表示多功能元件编号为R-S的输出信号的故障率，即对应S的输出信号的故障率；

μR-S——表示多功能元件编号为R-S的输出信号的维修率，即对应S的输出信号的维修率。

步骤四：确定有多功能元件系统的平均维修时间，确定系统平均维修时间也就是确定系统的维修率，即系统平均维修时间的倒数；根据步骤三确定系统中所有元件的故障率、维修率和可用度后，按照《GO法原理及应用》中的GO法定量运算方法确定系统输出信号流的维修率，系统输出信号流的维修率，就是系统的平均维修时间的倒数。

实施例1：以国防系统中的某特种车辆的综合传动装置为例，采用本发明的平均维修时间确定方法确定该系统的平均维修时间。

步骤一：绘制出需确定平均维修时间的系统功能框图。根据综合传动装置的组成结构和工作原理，绘制其系统功能框图，如图2所示，设多功能元件左侧汇流排编号为32，多功能元件右侧汇流排编号为33，动力输入编号为1，动力输入总成编号为2、前传动总成编号为3、液力变矩器总成编号为4、行星齿轮传动机构编号为5、辅助传动总成编号为6、液粘离合器编号为8、风扇驱动总成编号为9、压力油箱供油及定压系统编号为10、泵I编号为11、换向阀编号为12、旁通阀I编号为13、散热器编号为14、定压阀I编号为15、泵II编号为16、测试系统编号为17、电控系统编号为18、旁通阀II编号为19、滤I编号为22、单向阀编号为23、液压控制系统编号为24、旁通阀II编号为25、定压阀II编号为27、泵III编号为28、定压阀III编号为29、联体泵马达编号为30、液力减速器及控制阀编号为31。

表1为某特种车辆综合传动装置转向系统各元件和逻辑关系对应的操作符类型与操作符编号。

表1

步骤二：绘制有多功能元件系统的GO图。如图3所示，某特种车辆综合传动装置的GO图，某特种车辆综合传动装置正常工作要保证综合传动装置风扇传动、转向行驶、变速行驶和制动均可正常工作。左侧汇流排和右侧汇流排实现转向行驶、变速行驶和制动，因此选用类型21操作符描述这类多功能元件，记该操作符类型字符为21，操作符数字分别为32和33。另外，液粘离合器正常工作需要辅助传动总成、定压阀I输出油液、滤I输出油液和电控系统共同作用，用类型10操作符描述这种逻辑关系，记该操作符类型字符为10，操作符数字为7；定压阀I的输入油液可能为散热器的输出油液也有可能为来自旁通阀II的输出油液或2者均有，用类型2操作符描述这种逻辑关系，记该操作符类型字符为2，操作符数字为20；滤I的输入油液为泵I的输出油液和泵II的输出油液共同作用，用类型10操作符描述这种逻辑关系，记该操作符类型字符为10，操作符数字为21；定压阀II的输入油液可能为单向阀的输出油液也有可能来自旁通阀III或2者均有，用类型2操作符描述这种逻辑关系，记该操作符类型字符为2，操作符数字为26；转向行驶正常工作需要左侧汇流排和右侧汇流排共同作用，用类型10操作符描述这种逻辑关系，记该操作符类型字符为10，操作符数字为34；变速行驶正常工作需要左侧汇流排和右侧汇流排共同作用，用类型10操作符描述这种逻辑关系，记该操作符类型字符为10，操作符数字为35；综合传动装置正常工作同时要求实现风扇传动、转向行驶、变速行驶和制动，用类型10操作符描述这种逻辑关系，记该操作符类型字符为10，操作符数字为36。

步骤三：确定GO图中各个操作符对应元件的故障率、维修率和可用度数据。

1)根据步骤二，左侧汇流排32的操作符类型表示为21，左侧汇流排32的操作符类型21的定量计算公式为：

式中，P32-5为对应行星齿轮传动机构5输出信号的左侧汇流排32输出信号的成功概率，P32-30为对应联体泵马达30输出信号的左侧汇流排32输出信号的成功概率，P5为行星齿轮传动机构5输出信号的成功概率，P30为联体泵马达输出信号的成功概率，PC32为左侧汇流排32自身的成功概率；λ32-5为对应行星齿轮传动机构5输出信号的左侧汇流排32输出信号的故障率，λ32-30为对应联体泵马达30输出信号的左侧汇流排32输出信号的故障率，λ5为行星齿轮传动机构5输出信号的故障率，λ30为联体泵马达输出信号的故障率，λC32为左侧汇流排32自身的故障率；μ32-5为对应行星齿轮传动机构5输出信号的左侧汇流排32输出信号的维修率，μ32-30为对应联体泵马达30输出信号的左侧汇流排32输出信号的维修率。

根据步骤二，右侧汇流排33表示为类型21操作符，右侧汇流排33的操作符类型21的定量计算公式为：

式中，P33-5为对应行星齿轮传动机构5输出信号的右侧汇流排33输出信号的成功概率，P33-30为对应联体泵马达30输出信号的右侧汇流排33输出信号的成功概率，P33-31为对应液力减速器及控制阀31输出信号的右侧汇流排33输出信号的成功概率，P5为行星齿轮传动机构5输出信号的成功概率，P30为联体泵马达输出信号的成功概率，P31为液力减速器及控制阀31输出信号流的成功概率，PC33为左侧汇流排33自身的成功概率；λ33-5为对应行星齿轮传动机构5输出信号的右侧汇流排33输出信号的故障率，λ33-30为对应联体泵马达30输出信号的右侧汇流排33输出信号的故障率，λ33-31为对应液力减速器及控制阀31输出信号的右侧汇流排33输出信号的故障率，λ5为行星齿轮传动机构5输出信号的故障率，λ30为联体泵马达输出信号的故障率，λ31为液力减速器及控制阀31输出信号流的故障率，λC33为右侧汇流排33自身的成功概率；μ33-5为对应行星齿轮传动机构5输出信号的右侧汇流排33输出信号的维修率，μ33-30为对应联体泵马达30输出信号的右侧汇流排33输出信号的维修率，μ33-31为对应液力减速器及控制阀31输出信号的右侧汇流排33输出信号的维修率。

2)根据元件的类型和参数，通过查产品手册或者实验统计数据确定某特种车辆综合传动装置元件的故障率、维修率和可用度数据，元件采用基层级维修，如表2所示。

表2

步骤四：确定某综合传动装置的平均维修时间，根据步骤三确定系统中所有元件的故障率、维修率和可用度后，按照《GO法原理及应用》中的GO法定量运算方法确定系统输出信号流的维修率为1.1353，即系统的平均维修时间的倒数，那么系统的平均维修时间为0.88小时。

现有方法确定的系统平均维修时间为2.03小时，按照基层级维修时间要求，系统平均维修时间应不大于2小时，上述结果表明，采用本发明确定特种车辆多功能系统平均维修时间的精度高于现有方法，而且满足基层级维修时间的要求，且解决了现有GO法无法准确处理多功能系统的平均维修时间分析问题。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。