CN117494987A - 一种配置检测仪器数量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配置检测仪器数量的方法，包括以下步骤：定义电子单元使用寿命服从指数分布，初始化电子单元平均寿命、电子单元数量、电子单元工作强度、检测仪器数量、电子单元每次使用检测仪器的时间以及电子单元使用检测仪器的成功率指标；计算不同故障次数对应的电子单元出故障概率，确定满足电子单元出故障最大概率的最大故障次数；计算不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率，确定满足不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率大于电子单元使用检测仪器的成功率指标，以达到最少的检测仪器数量；该方法计算不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率，找到满足成功率指标最少的检测仪器数量，以便更合理地配置检测仪器。
Description
技术领域
本发明涉及设备维修技术领域，具体涉及一种配置检测仪器数量的方法。
背景技术
可靠性和可维修性是设备“六性”中最关键的两种特性。在某些应用场景，当设备出现故障后要求能快速修复故障、尽快恢复工作。通常维修手册会指出维修该设备的整套维修工具由哪些检测仪器、拆装工具组成，但不会告知当投入使用X台设备时需要配备多少套维修工具。在实际工作中，不可能为每个设备都配一套维修工具，尤其是设备数量较大、相关检测仪器价格昂贵时更是如此。但是，维修工具数量配置过低，会导致无法快速修复损坏的设备，在某些情况下引发严重后果。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种配置检测仪器数量的方法，以设备中的电子单元及其对应的检测仪器为例，通过考虑电子单元的寿命分布规律、电子单元数量、工作强度和检测仪器的平均使用时间等因素，并计算检测仪器数量对应的电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率，以找到满足电子单元使用检测仪器的成功率指标最少的检测仪器数量。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种配置检测仪器数量的方法，包括以下步骤：
S1、定义电子单元的使用寿命服从指数分布，并初始化电子单元平均寿命、电子单元数量、电子单元工作强度、检测仪器数量、电子单元每次使用检测仪器的时间以及电子单元使用检测仪器的成功率指标；
S2、根据电子单元数量、电子单元工作强度以及电子单元平均寿命，计算不同故障次数对应的电子单元出故障概率，并确定满足电子单元出故障最大概率的最大故障次数；
S3、根据步骤S2中最大故障次数，计算不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率，并确定满足不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率大于电子单元使用检测仪器的成功率指标，以达到最少的检测仪器数量。
进一步地，步骤S2具体包括：
S21、初始化电子单元的故障次数为0；
S22、根据电子单元数量、电子单元工作强度以及电子单元平均寿命，计算不同故障次数对应的电子单元出故障概率；
S23、若步骤S22中计算的不同故障次数对应的电子单元出故障概率小于电子单元出故障最大概率，则将电子单元的故障次数逐一叠加，直到电子单元出故障概率大于或等于电子单元出故障最大概率，得到电子单元的最大故障次数。
进一步地，步骤S22中不同故障次数对应的电子单元出故障概率的计算公式为：
其中，Pf表示不同故障次数对应的电子单元出故障概率，g表示电子单元的故障次数，i表示当前故障次数，a表示电子单元平均寿命，m表示电子单元数量，T表示电子单元工作强度，e(·)表示指数函数。
进一步地，电子单元出故障最大概率为0.999。
进一步地，步骤S3具体包括：
S31、初始化检修成功率为0以及当前故障次数为0，并计算无检测仪器可用的概率；
S32、计算当前故障次数对应的检修成功率；
S33、更新整个工作期间的检修成功率，并将当前故障次数逐一叠加，得到更新后的当前故障次数，即：
i′＝i+1
其中，i表示当前故障次数，i′表示更新后的当前故障次数；
S34、若更新后的当前故障次数小于步骤S2中最大故障次数，则执行步骤S32，否则，执行步骤S35；
S35、若更新的整个工作期间的检修成功率小于步骤S1中初始化的电子单元使用检测仪器的成功率指标，则将检测仪器数量逐一叠加，并执行步骤S31，否则，输出检测仪器数量。
进一步地，步骤S31中无检测仪器可用的概率的计算公式为：
其中，P0表示无检测仪器可用的概率，Γ(n)表示伽玛函数，a表示设置电子单元平均寿命、m表示电子单元数量，n表示检测仪器数量，Tn表示电子单元每次使用检测仪器的时间，t表示当前故障时刻和使用第一台检测仪器的故障时刻之间的差值，T表示电子单元工作强度，e(·)表示指数函数。
进一步地，步骤S32中当前故障次数对应的检修成功率的计算公式为：
其中，Pt表示当前故障次数为i时对应的检修成功率，i表示当前故障次数。
进一步地，步骤S33中更新整个工作期间的检修成功率的计算公式为：
其中，Ps′表示更新的整个工作期间的检修成功率，Ps表示整个工作期间的检修成功率，a表示设置电子单元平均寿命、m表示电子单元数量，T表示电子单元工作强度，i表示当前故障次数，e(·)表示指数函数，Pt表示当前故障次数为i时对应的检修成功率。
本发明具有以下有益效果：
本发明所提出的一种配置检测仪器数量的方法，以设备中的电子单元及其对应的检测仪器为例，通过考虑电子单元的寿命分布规律、电子单元数量、工作强度和检测仪器的平均使用时间等因素，通过计算最大故障次数，计算不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率，以此确定满足不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率大于电子单元使用检测仪器的成功率指标，以达到最少的检测仪器数量，以便更经济、合理地配置检测仪器，提高了配置检测仪器的效率。
附图说明
图1为本发明所提出的一种配置检测仪器数量的方法的流程示意图；
图2为实施例中两种方法的成功率结果示意图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，一种配置检测仪器数量的方法，包括以下步骤S1-S3：
S1、定义电子单元的使用寿命服从指数分布，并初始化电子单元平均寿命、电子单元数量、电子单元工作强度、检测仪器数量、电子单元每次使用检测仪器的时间以及电子单元使用检测仪器的成功率指标。
在本发明的一个可选实施例中，电子件寿命一般服从指数分布。例如：印刷电路板插件、电子部件、电阻、电容、集成电路等。本实施例中以设备中的电子单元及其对应的检测仪器为例，通过综合考虑电子单元的寿命分布规律、电子单元数量、电子单元工作强度和检测仪器的平均使用时间等因素，提出一种配置检测仪器数量的方法，并利用该方法以及结合维修人员经验，以便更好、更快的合理配置检测仪器。本实施例中，初始化时将检测仪器数量为n＝1，且电子单元的使用寿命服从指数分布Exp(a)，其中指数分布的密度函数为本实施例中，在正常情况下，有m个相互独立的电子单元在T期内同时工作；当某个电子单元出现故障后，并不会影响其他电子单元继续工作。当某个电子单元出现故障停止工作后，需要使用检测仪器来定位故障原因，并使用检测仪器协助完成修理。
S2、根据电子单元数量、电子单元工作强度以及电子单元平均寿命，计算不同故障次数对应的电子单元出故障概率，并确定满足电子单元出故障最大概率的最大故障次数。
具体地，步骤S2具体包括S21-S23：
S21、初始化电子单元的故障次数为0。
S22、根据电子单元数量、电子单元工作强度以及电子单元平均寿命，计算不同故障次数对应的电子单元出故障概率，即：
其中，Pf表示不同故障次数对应的电子单元出故障概率，g表示电子单元的故障次数，i表示当前故障次数，a表示电子单元平均寿命，m表示电子单元数量，T表示电子单元工作强度，e(·)表示指数函数。
S23、若步骤S22中计算的不同故障次数对应的电子单元出故障概率小于电子单元出故障最大概率，则将电子单元的故障次数逐一叠加，直到电子单元出故障概率大于或等于电子单元出故障最大概率，得到电子单元的最大故障次数。
具体地，电子单元出故障最大概率为0.999。
S3、根据步骤S2中最大故障次数，计算不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率，并确定满足不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率大于电子单元使用检测仪器的成功率指标，以达到最少的检测仪器数量。
本实施例中，当故障发生后，若有空闲的检测仪器可供电子单元立即使用，即本次检测仪器保障电子单元故障维修成功，若没有空闲的检测仪器可供电子单元立即使用，即本次检测仪器保障电子单元故障维修失败。本实施例中，通过配置一定数量的检测仪器，使电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率不低于电子单元使用检测仪器的成功率指标成立，以保障设备具备快速修复的特性。本实施例中检修成功率即指电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率，检修失败率即指电子单元故障发生后无检测仪器可用的概率。
具体地，步骤S3具体包括S31-S35：
S31、初始化检修成功率为0以及当前故障次数为0，并计算无检测仪器可用的概率，即：
其中，P0表示无检测仪器可用的概率，Γ(n)表示伽玛函数，a表示设置电子单元平均寿命、m表示电子单元数量，n表示检测仪器数量，Tn表示电子单元每次使用检测仪器的时间，t表示当前故障时刻和使用第一台检测仪器的故障时刻之间的差值，T表示电子单元工作强度，e(·)表示指数函数。
本实施例中，参数P0表示无检测仪器可用的概率，即当电子单元故障发生后是否立刻有检测仪器使用的概率，本实施例中下标0在数学上可视为“01”成败事件，即失败事件用0表示。本实施例中Γ(n)表示伽玛函数，即本实施例中，参数t的物理含义为当n个检测仪器都正在使用时，又出现一个故障，t为该故障时刻和使用第一个检测仪器的故障时刻之间的差值，即t为第n+1次故障和第1次故障的故障间隔时间。参数t服从伽玛分布Ga(n，a/m)，并且参数P0为利用伽玛分布计算故障间隔时间t<Tn的概率，即当前时刻电子单元出故障后无检测仪器可用于维修的概率。
S32、计算当前故障次数对应的检修成功率，即：
其中，Pt表示当前故障次数为i时对应的检修成功率，i表示当前故障次数。
本实施例中，参数Pt是计算参数Ps的中间变量，即Pt表示当电子单元出故障的次数为i时，i次故障都能成功地立刻有检测仪器可用，即检修成功率。
S33、更新整个工作期间的检修成功率，并将当前故障次数逐一叠加，得到更新后的当前故障次数，即：
i′＝i+1
其中，Ps′表示更新的整个工作期间的检修成功率，Ps表示整个工作期间的检修成功率，a表示设置电子单元平均寿命、m表示电子单元数量，T表示电子单元工作强度，i表示当前故障次数，e(·)表示指数函数，Pt表示当前故障次数为i时对应的检修成功率，i′表示更新后的当前故障次数。
本实施例中，参数Ps′为电子单元出故障的次数分别为0、1、2、3…等情况时，都能使电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率。
S34、若更新后的当前故障次数小于步骤S2中最大故障次数，则执行步骤S32，否则，执行步骤S35。
S35、若更新的整个工作期间的检修成功率小于步骤S1中初始化的电子单元使用检测仪器的成功率指标，则将检测仪器数量逐一叠加，并执行步骤S31，否则，输出检测仪器数量。
本实施例中，以某电子单元为例采用仿真法和以本发明所提出的一种配置检测仪器数量的方法进行实验。其中，某电子单元的平均寿命为100h，寿命服从指数分布Exp(100)，电子单元数量为20，工作强度为50h，并且检测该电子单元的某台检测仪器的使用时间为1h，并要求在发生故障后有检测仪器可用于检测该电子单元的概率不低于0.95，则利用本发明所提出的一种配置检测仪器数量的方法计算至少需要配置多少检测仪器，即：步骤一、初始化。输入该电子单元平均寿命为a＝100，电子单元数量为m＝20，电子单元工作强度为T＝50，电子单元每次使用检测仪器的时间为Tn＝1，电子单元使用检测仪器的成功率指标为P＝0.95，并令检测仪器的数量为n＝1。步骤二、计算出最大故障次数为g＝21。步骤三、多次执行步骤三，计算检测仪器数量n对应的成功率，即电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率Ps，计算结果如表1所示：
表1不同数量的检测仪器对应的成功率结果
| 数量 | 成功率 |
| 1 | 0.199 |
| 2 | 0.869 |
| 3 | 0.991 |
从表1可以看到，当得到的当检测仪器数量为n＝3时，终止步骤三，并输出检测仪器数量为n＝3时，电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率为0.991并满足不低于电子单元使用检测仪器的成功率指标0.95的要求。本实施例中成功率指电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率。
如图2所示，图2为两种方法的成功率结果示意图，即以某电子单元为例采用仿真法和以本发明所提出的一种配置检测仪器数量的方法进行实验，图2横坐标表示检测仪器数量，纵坐标表示成功率即电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率。本实施例中通过建立该电子单元工作期间的维修保障过程仿真模型，模拟不同检测仪器数量时电子单元故障发生后有检测仪器可用的概率，图2表明采用仿真法和本发明所提出的一种配置检测仪器数量的方法进行模拟得到的两种结果之间的误差较小，满足工程应用要求。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种配置检测仪器数量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、定义电子单元的使用寿命服从指数分布，并初始化电子单元平均寿命、电子单元数量、电子单元工作强度、检测仪器数量、电子单元每次使用检测仪器的时间以及电子单元使用检测仪器的成功率指标；
S2、根据电子单元数量、电子单元工作强度以及电子单元平均寿命，计算不同故障次数对应的电子单元出故障概率，并确定满足电子单元出故障最大概率的最大故障次数；
S3、根据步骤S2中最大故障次数，计算不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率，并确定满足不同检测仪器数量对应最大故障次数的检修成功率大于电子单元使用检测仪器的成功率指标，以达到最少的检测仪器数量。
2.根据权利要求1所述的一种配置检测仪器数量的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
S21、初始化电子单元的故障次数为0；
S22、根据电子单元数量、电子单元工作强度以及电子单元平均寿命，计算不同故障次数对应的电子单元出故障概率；
S23、若步骤S22中计算的不同故障次数对应的电子单元出故障概率小于电子单元出故障最大概率，则将电子单元的故障次数逐一叠加，直到电子单元出故障概率大于或等于电子单元出故障最大概率，得到电子单元的最大故障次数。
3.根据权利要求2所述的一种配置检测仪器数量的方法，其特征在于，步骤S22中不同故障次数对应的电子单元出故障概率的计算公式为：
其中，Pf表示不同故障次数对应的电子单元出故障概率，g表示电子单元的故障次数，i表示当前故障次数，a表示电子单元平均寿命，m表示电子单元数量，T表示电子单元工作强度，e(·)表示指数函数。
4.根据权利要求2所述的一种配置检测仪器数量的方法，其特征在于，电子单元出故障最大概率为0.999。
5.根据权利要求1所述的一种配置检测仪器数量的方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
S31、初始化检修成功率为0以及当前故障次数为0，并计算无检测仪器可用的概率；
S32、计算当前故障次数对应的检修成功率；
S33、更新整个工作期间的检修成功率，并将当前故障次数逐一叠加，得到更新后的当前故障次数，即：
i′＝+1
其中，i表示当前故障次数，i′表示更新后的当前故障次数；
S34、若更新后的当前故障次数小于步骤S2中最大故障次数，则执行步骤S32，否则，执行步骤S35；
S35、若更新的整个工作期间的检修成功率小于步骤S1中初始化的电子单元使用检测仪器的成功率指标，则将检测仪器数量逐一叠加，并执行步骤S31，否则，输出检测仪器数量。
6.根据权利要求5所述的一种配置检测仪器数量的方法，其特征在于，步骤S31中无检测仪器可用的概率的计算公式为：
其中，P0表示无检测仪器可用的概率，Γ(n)表示伽玛函数，a表示设置电子单元平均寿命、m表示电子单元数量，n表示检测仪器数量，Tn表示电子单元每次使用检测仪器的时间，t表示当前故障时刻和使用第一台检测仪器的故障时刻之间的差值，T表示电子单元工作强度，e(·)表示指数函数。
7.根据权利要求5所述的一种配置检测仪器数量的方法，其特征在于，步骤S32中当前故障次数对应的检修成功率的计算公式为：
其中，Pt表示当前故障次数为i时对应的检修成功率，i表示当前故障次数。
8.根据权利要求5所述的一种配置检测仪器数量的方法，其特征在于，步骤S33中更新整个工作期间的检修成功率的计算公式为：
其中，Ps ′表示更新的整个工作期间的检修成功率，Ps表示整个工作期间的检修成功率，a表示设置电子单元平均寿命、m表示电子单元数量，T表示电子单元工作强度，i表示当前故障次数，e(·)表示指数函数，Pt表示当前故障次数为i时对应的检修成功率。
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| 易勇华;傅健;王春枝;张志华;: "指数型有寿件备件需求预测模型", 兵器装备工程学报, no. 11, 25 November 2017 (2017-11-25) * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118396600A (zh) * | 2024-06-27 | 2024-07-26 | 中国人民解放军海军工程大学 | 多机电设备场景下专用维修工具数量的确定方法和*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117494987B (zh) | 2024-08-20 |
| ZA202400020B (en) | 2024-07-31 |
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