專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于綜合成本最優(yōu)的排故方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于綜合成本最優(yōu)的排故方法，特別是涉及機(jī)電類(lèi)產(chǎn)品的故障診斷方法，屬于電氣測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，適用于軍用、民用領(lǐng)域的電氣系統(tǒng)排故。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)際形勢(shì)愈加凸顯不穩(wěn)定因素。非洲、南亞等地域的戰(zhàn)爭(zhēng)與騷亂頻頻發(fā)生， 各國(guó)也相繼展開(kāi)了各種軍備競(jìng)賽以及軍事演習(xí)等活動(dòng)。我國(guó)也十分重視戰(zhàn)備武器的配備， 隨著近幾年我國(guó)軍工事業(yè)的飛速發(fā)展，我海軍、空軍已裝備了大量武器。作為我軍構(gòu)建一流精確打擊體系的飛航導(dǎo)彈的地位越來(lái)越高。然而，在現(xiàn)在各型號(hào)導(dǎo)彈的研制和生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到各種故障，一旦出現(xiàn)故障，就需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析解決。這樣耗費(fèi)了大量的人力、財(cái)力、物力，而且，這種解決方法對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員有很大的依賴(lài)性，所以排故成本相當(dāng)之高。由于目前技術(shù)人員常要奔赴各基地進(jìn)行相應(yīng)的售后服務(wù)，工廠的故障維護(hù)問(wèn)題不能得到及時(shí)解決。這種無(wú)奈的時(shí)間消耗大大降低了總裝廠的生產(chǎn)制造能力。因此，亟需一套能夠?yàn)楦鞣N排故工作提供一個(gè)指導(dǎo)性幫助的專(zhuān)家級(jí)的故障診斷系統(tǒng)，企業(yè)車(chē)間內(nèi)部的操作人員可以按照故障診斷系統(tǒng)流程解決大部分簡(jiǎn)單的故障問(wèn)題，能夠節(jié)省大量的人力物力成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種在電氣系統(tǒng)測(cè)試時(shí)能夠快捷有效的排除故障的基于綜合成本最優(yōu)的排故方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種基于綜合成本最優(yōu)的排故方法，通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)第一步，根據(jù)機(jī)電產(chǎn)品出現(xiàn)的故障確定故障現(xiàn)象，對(duì)于某一確定的故障現(xiàn)象，有M 種故障原因即故障點(diǎn)bm導(dǎo)致，m= 1,2,…M，故障點(diǎn)的每一個(gè)輸入或輸出為一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，每個(gè)故障點(diǎn)至少有一個(gè)輸入檢測(cè)點(diǎn)和一個(gè)輸出檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)于本故障現(xiàn)象有N'個(gè)檢測(cè)點(diǎn)屯，i =1,2,…N'，根據(jù)所有故障點(diǎn)bm和所有檢測(cè)點(diǎn)Cli的邏輯關(guān)系建立故障樹(shù)。機(jī)電產(chǎn)品常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象有繼電器線圈加電后單組或多組觸點(diǎn)無(wú)輸出；電壓輸出異常；電流輸出過(guò)大或過(guò)??；兩信號(hào)點(diǎn)之間的絕緣電阻超差；芯點(diǎn)之間的導(dǎo)通關(guān)系異
市寸寸。以下舉例說(shuō)明，故障現(xiàn)象由Id1 b66個(gè)故障點(diǎn)和由Cl1 d77個(gè)檢測(cè)點(diǎn)組成，對(duì)于故障點(diǎn)Vb2來(lái)說(shuō)，Ci1為其共有的輸入檢測(cè)點(diǎn)，d2、d3分別為故障點(diǎn)Vb2的輸出檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)于故障點(diǎn)b3和b4來(lái)說(shuō)，d2為其共有的輸入檢測(cè)點(diǎn)，d4、d5分別為故障點(diǎn)b3和故障點(diǎn)b4的輸出檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)于故障點(diǎn)b5和b6來(lái)說(shuō)，d3為其共有的輸入檢測(cè)點(diǎn)，d6、d7分別為故障點(diǎn)b5和故障點(diǎn)b6的輸出檢測(cè)點(diǎn)。根據(jù)上述邏輯關(guān)系建立如圖2所示的故障樹(shù)，從檢測(cè)點(diǎn)到故障樹(shù)底事件的輸入的分支稱(chēng)為檢測(cè)點(diǎn)后的分支，從檢測(cè)點(diǎn)到故障樹(shù)頂事件的輸出的分支稱(chēng)為檢測(cè)點(diǎn)前的分支。
在確定具體故障現(xiàn)象時(shí)，會(huì)有一些檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果為已知(這些檢測(cè)結(jié)果已知的檢測(cè)點(diǎn)一般為故障現(xiàn)象的首尾檢測(cè)點(diǎn))，因此，在后續(xù)的尋優(yōu)中舍去，只對(duì)檢測(cè)結(jié)構(gòu)未知的檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行尋優(yōu)。第二步，確定每個(gè)故障點(diǎn)的故障概率Pm。本發(fā)明針對(duì)一種確定的故障現(xiàn)象，結(jié)合該類(lèi)故障的特點(diǎn)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析的方法，對(duì)各個(gè)故障點(diǎn)出現(xiàn)故障的頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，再結(jié)合邏輯關(guān)系，確定故障點(diǎn)的概率Pm。定義故障概率的計(jì)算公式為弋+ ，其中G表示歷史上(選擇的一段時(shí)間內(nèi)
統(tǒng)計(jì)結(jié)果，統(tǒng)計(jì)時(shí)間可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)相應(yīng)調(diào)整，一般來(lái)說(shuō)，統(tǒng)計(jì)時(shí)間越長(zhǎng)其概率就會(huì)越準(zhǔn)確)此種故障現(xiàn)象出現(xiàn)的總次數(shù)，gm表示由故障點(diǎn)bm導(dǎo)致此種故障現(xiàn)象的次數(shù)(8111與6 的統(tǒng)計(jì)時(shí)間一致)，λ m表示對(duì)應(yīng)于故障點(diǎn)bm的專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)補(bǔ)償參數(shù)，此參數(shù)取決于專(zhuān)家的故障分析意見(jiàn)(專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)值，取值范圍為0 1)。第三步，確定每個(gè)待檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)成本Q。結(jié)合產(chǎn)品的邏輯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，梳理各故障點(diǎn)的檢測(cè)過(guò)程，根據(jù)產(chǎn)品拆裝所需要的人工勞動(dòng)、所耗費(fèi)的材料以及檢測(cè)過(guò)程所用到的檢測(cè)設(shè)備及其使用次數(shù)等人力、物力成本，確定檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)成本Ci。定義檢測(cè)成本的計(jì)算公式為Ci =氏+Wi，其中氏表示檢測(cè)點(diǎn)Cli完成檢測(cè)所消耗的人力成本的總和，Wi表示檢測(cè)點(diǎn)Cli完成檢測(cè)所耗費(fèi)的物力成本的總和。第四步，確定尋優(yōu)的基準(zhǔn)函數(shù)^ = /^,，。，其中巧是與第i個(gè)檢測(cè)點(diǎn)相鄰的故障點(diǎn)的故障概率平均值；尋優(yōu)的基準(zhǔn)函數(shù)是指用函數(shù)表達(dá)式將變量因子與評(píng)判依據(jù)形成固定的數(shù)學(xué)邏輯
關(guān)系，即該函數(shù)的函數(shù)值就是尋優(yōu)的評(píng)判依據(jù)，函數(shù)表達(dá)式中包含尋優(yōu)過(guò)程中需要綜合參
考的因素。在此，尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)須包含Ci和巧。尋優(yōu)的基準(zhǔn)函數(shù)有許多，一般為一階函數(shù)、二
階函數(shù)、三階函數(shù)或四階函數(shù)等，還可以根據(jù)實(shí)際需要任意選擇。常用的尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)如一
/ \2
階函數(shù)S =/( ,^ι =丄+巧，二階函數(shù)S =/(C,,巧)=+ +(巧+ +月’其中—是與第
Ci)CjP1
i個(gè)檢測(cè)點(diǎn)相鄰的故障點(diǎn)的故障概率平均值，相鄰故障點(diǎn)是指以該檢測(cè)點(diǎn)為輸出或輸入檢測(cè)點(diǎn)的所有故障點(diǎn)。以圖2所示的故障樹(shù)為例，對(duì)于檢測(cè)點(diǎn)d2來(lái)說(shuō)，其相鄰故障點(diǎn)為bi、b3 和b4，因此戶2是故障點(diǎn)、b3和b4的故障概率的平均值，這樣的計(jì)算方法更為科學(xué)。另外，
尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)越復(fù)雜，后續(xù)的尋優(yōu)函數(shù)就越復(fù)雜，可能最終得到的尋優(yōu)結(jié)果越準(zhǔn)確，但是尋優(yōu)所消耗的時(shí)間和成本就越大，所以在排故時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選取合適的尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)。第五步，通過(guò)尋優(yōu)，確定尋優(yōu)排故順序即故障點(diǎn)的尋優(yōu)排序，得到尋優(yōu)排序的綜合成本；A5. !、定義尋優(yōu)函數(shù)風(fēng)幻=/；^^,^);尋優(yōu)函數(shù)是指在尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)的基礎(chǔ)上，在函數(shù)表達(dá)式中加入某些變量，隨著這些變量的變化可以調(diào)整各個(gè)參考因素對(duì)尋優(yōu)判據(jù)的權(quán)重，從而調(diào)整尋優(yōu)排序。尋優(yōu)函數(shù)根據(jù)第四步確定的尋優(yōu)的基準(zhǔn)函數(shù)確定。尋優(yōu)函數(shù)選取的一般原則是對(duì)于一階尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)，可以在每一個(gè)參考因素前增加一個(gè)系數(shù)；對(duì)于二階尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)，可以在分別在二次冪和一次冪項(xiàng)前增加相應(yīng)系數(shù)即可。例如假設(shè)選定尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)為一階函數(shù) S =/(CnPi) = ^7 +Pi，貝得優(yōu)函數(shù)可選為帥) = / (c,,巧)=+)·去+ 6⑷·月；其中a(u)，
CiC1
b(U)是變量系數(shù)；假設(shè)選定尋優(yōu)基準(zhǔn)函數(shù)為二階函數(shù)《S =/(C,,月)=~ +(P1)2+- + P1,
V^/ J
- (1 Y _ 1 —
則尋優(yōu)函數(shù)可選為風(fēng)")=/,(C,』)=< )■ jr +b{u) {p)2 +c{u) — + d{u) p, ’其中 a(u)，
i JC,
b(u), C (U)，d(u)是變量系數(shù)。變量系數(shù)均為U的函數(shù)，函數(shù)越復(fù)雜，尋優(yōu)的結(jié)果可能越準(zhǔn)確，但是尋優(yōu)所耗費(fèi)的成本肯定會(huì)越高，在實(shí)際排故過(guò)程中，需綜合考慮準(zhǔn)確性和成本，選擇合適的變量系數(shù)。在尋優(yōu)過(guò)程中故障現(xiàn)象的各個(gè)故障點(diǎn)的故障概率和各檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)成本不變。A5. 2、令u = 1，得到初步尋優(yōu)函數(shù)風(fēng)1X(C,，巧，利用初步尋優(yōu)函數(shù)計(jì)算每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，按照計(jì)算結(jié)果從大到小對(duì)檢測(cè)點(diǎn)Cli進(jìn)行排序，得到檢測(cè)點(diǎn)的初步尋優(yōu)排序S1 = {dn， d12，-Cllj,…，d1N}，其中dn為通過(guò)初步尋優(yōu)函數(shù)得到的計(jì)算結(jié)果最大的檢測(cè)點(diǎn)，d1N為通過(guò)初步尋優(yōu)函數(shù)得到的計(jì)算結(jié)果最小的檢測(cè)點(diǎn)，j = 1,2,…N;A5. 3、根據(jù)初步尋優(yōu)排序S1，禾Ij用公式/\ ;計(jì)算本故障現(xiàn)象中故障點(diǎn)bm
k=]
的排故成本，其中Clmk是初步尋優(yōu)排序S1中完成故障點(diǎn)bm檢測(cè)所經(jīng)過(guò)的各檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)成本；A5. 3. 1、將初步尋優(yōu)排序S1中的第一個(gè)待檢測(cè)點(diǎn)作為首選檢測(cè)點(diǎn)；A5. 3. 2、檢測(cè)首選檢測(cè)點(diǎn)，若該檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)值與設(shè)計(jì)值一致即該檢測(cè)點(diǎn)結(jié)果正確，則將該檢測(cè)點(diǎn)后的故障樹(shù)分支去除后得到新故障樹(shù)，若檢測(cè)值與設(shè)計(jì)值不一致即該檢測(cè)點(diǎn)結(jié)果錯(cuò)誤，則將該檢測(cè)點(diǎn)前的故障樹(shù)分支去除后得到新故障樹(shù)，根據(jù)更新后的故障樹(shù)更新初步尋優(yōu)排序&即去除步驟A5. 3. 1中初步尋優(yōu)排序S1中的無(wú)故障分支的待檢測(cè)點(diǎn)， 更新后的初步尋優(yōu)排序S1中的檢測(cè)點(diǎn)排列順序標(biāo)準(zhǔn)不變，仍按照從大到小的順序排列；A5. 3. 3、將更新初步尋優(yōu)排序S1中的第一個(gè)待檢測(cè)點(diǎn)作為首選檢測(cè)點(diǎn)，重復(fù)步驟 A5. 3. 2，直至該故障點(diǎn)bm的輸出檢測(cè)點(diǎn)和輸入檢測(cè)點(diǎn)均被檢測(cè)；A5. 3. 4、將步驟A5. 3. 1和A5. 3. 3中確定的故障點(diǎn)bm的所有首選檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)時(shí)
間根據(jù)公式Am -^〔《計(jì)算得到故障點(diǎn)bm的排故成本； k=\
MA5.4、利用公式01=；^(兄*/)1 )得到初步尋優(yōu)排序31的排故綜合成本，其中？ 1是
TM=I
故障點(diǎn)bm的故障概率；A5. 5、利用尋優(yōu)函數(shù)風(fēng)《 + 1) = / +1(C,,P)，計(jì)算每個(gè)待檢測(cè)點(diǎn)，按照計(jì)算結(jié)果從大
到小對(duì)檢測(cè)點(diǎn)Cli進(jìn)行排序，得到檢測(cè)點(diǎn)的尋優(yōu)排序Su+1 = {d(u+1)1,d(u+1)2, -d(u+1)J,…，d(u+1) N}，其中d(u+1)1為通過(guò)尋優(yōu)函數(shù)得到的計(jì)算結(jié)果最大的檢測(cè)點(diǎn)，通過(guò)尋優(yōu)函數(shù)得到的計(jì)算結(jié)果最小的檢測(cè)點(diǎn)；
A5. 6、根據(jù)尋優(yōu)排序Su+1，利用公式= 一計(jì)算本故障現(xiàn)象中故障點(diǎn)bm
權(quán)利要求
1. 一種基于綜合成本最優(yōu)的排故方法，其特征在于通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn) 第一步，根據(jù)機(jī)電產(chǎn)品出現(xiàn)的故障確定故障現(xiàn)象，對(duì)于確定的故障現(xiàn)象，有M種故障原因即故障點(diǎn)bm導(dǎo)致，m= 1，2，…M，故障點(diǎn)的每一個(gè)輸入或輸出為一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，每個(gè)故障點(diǎn)至少有一個(gè)輸入檢測(cè)點(diǎn)和一個(gè)輸出檢測(cè)點(diǎn)，對(duì)于本故障現(xiàn)象有N'個(gè)檢測(cè)點(diǎn)屯，根據(jù)所有故障點(diǎn)bm和所有檢測(cè)點(diǎn)Cli的邏輯關(guān)系建立故障樹(shù)； 第二步，確定每個(gè)故障點(diǎn)的故障概率Pm ； 第三步，確定每個(gè)待檢測(cè)點(diǎn)的檢測(cè)成本Ci ；第四步，確定尋優(yōu)的基準(zhǔn)函數(shù)S = ZXC,,:^),其中巧是與第i個(gè)待檢測(cè)點(diǎn)相鄰的故障點(diǎn)的故障概率平均值；第五步，通過(guò)尋優(yōu)，確定尋優(yōu)排故順序即故障點(diǎn)的尋優(yōu)排序，得到尋優(yōu)排序的綜合成本；A5. 1、根據(jù)第四步確定的尋優(yōu)的基準(zhǔn)函數(shù)確定尋優(yōu)函數(shù)
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于綜合成本最優(yōu)的排故方法，綜合考慮檢測(cè)成本、故障概率等因素，計(jì)算排故檢測(cè)順序，將各點(diǎn)檢測(cè)成本求和得到檢測(cè)總成本；分別將各故障的故障概率和檢測(cè)總成本相乘，再求和，作為對(duì)應(yīng)于該故障現(xiàn)象在此種故障診斷方案下的綜合成本；通過(guò)比較不同方案對(duì)應(yīng)的綜合成本，選取綜合成本最小的方案為排故優(yōu)選方案。本發(fā)明綜合考慮了檢測(cè)成本和故障概率，切合實(shí)際，適用于考慮降低大量產(chǎn)品排故的總成本的情況，如工廠批次性大量生產(chǎn)產(chǎn)品的日常排故，具有強(qiáng)大的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G06Q10/04GK102426671SQ20111021457
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者劉濟(jì)泉, 廖彥貝, 張衛(wèi)娟, 張玉輝, 李文京, 沙俊偉, 蔣海濤, 許志宏, 陳瑾, 高瑛華 申請(qǐng)人:北京航星機(jī)器制造公司