一種基于實時狀態(tài)的大數(shù)據(jù)建模的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于實時狀態(tài)的大數(shù)據(jù)建模的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,包括:S1、采集設備中n個部件對應的n組磨損值;S2、將磨損值表示為設備中n個部件的狀態(tài)下降曲線;S3、依據(jù)狀態(tài)下降曲線獲取每個部件的可靠性參數(shù)和概率分布信息;S4、依據(jù)可靠性參數(shù)和概率分布信息獲取設備的最低成本率,并維護設備。如此,通過傳感器實時收集設備和供應鏈中部件損壞的物理狀態(tài)數(shù)據(jù),然后通過大數(shù)據(jù)分析,對設備的運營、維護和服務型供應鏈進行動態(tài)優(yōu)化值的計算,用大數(shù)據(jù)建模和精確進行動態(tài)優(yōu)化的方法,準確分析需求量,合理管理維護頻次、時點和庫存,并依據(jù)實時采集的數(shù)據(jù)制定最優(yōu)化的方案維護設備,提高了運營和維護效率,減少了運營和維護費用。
【專利說明】一種基于實時狀態(tài)的大數(shù)據(jù)建模的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及設備運營和維護領域,尤其涉及一種基于實時狀態(tài)的大數(shù)據(jù)建模的設 備動態(tài)優(yōu)化維護方法。
【背景技術】
[0002] 設備指的是長生命周期的高附加值設備。例如,風力發(fā)電機組、太陽能發(fā)電設備、 飛機、半導體芯片生產(chǎn)設備、高鐵、電網(wǎng)、變電站、油氣管線、海洋石油鉆井平臺、艦船設備、 工業(yè)生產(chǎn)設備、道路橋梁設施、核電站、航天設備和交通設施等。此類長生命周期的設備長 期面臨維護成本和供應鏈問題的挑戰(zhàn)。比如,對于飛機而言,故障導致的無法飛行是非常昂 貴的,平均每小時損失可達數(shù)萬美金。此類由于低可靠性導致的無法運轉也被通俗的稱為 故障停工時間。對于設備而言,在漫長的生命周期里(比如,一架飛機的壽命為20-30年), 不僅各種服務維護、庫存和物流的成本高,且故障停工時間非常昂貴,甚至往往數(shù)倍高于購 買設備的價格。如此龐大的維護和物流成本使得設備用戶對"如何制定設備運營、維護和供 應鏈最優(yōu)化的方案以降低運營成本"產(chǎn)生了極大的關注,因而也成為了工業(yè)設計及優(yōu)化的 一個熱門研究領域:"服務型供應鏈優(yōu)化"。
[0003] 對于設備的運營者和制造者而言,目前的服務型供應鏈中,服務維護部門和物流 供給部門基本是兩個獨立的部門,兩個部門間的信息系統(tǒng)和溝通渠道也相對獨立。服務維 護部門的主要工作是提供有效率的糾錯性維修和預防性維護,運用的是基于部件生命周期 的維護模型。物流供給部門主要工作是研究需求信息,然后制定有效率的采購方式,減少配 送費用,減少缺貨風險。
[0004] 目前服務型供應鏈的系統(tǒng)整合有三個主要模塊:
[0005] 對于需求量分析而言,現(xiàn)有技術是對需求量和周期數(shù)據(jù)進行純統(tǒng)計學數(shù)據(jù)分析, 例如時間序列類模型(指數(shù)平滑,平穩(wěn)周期分析,ARMA等)和曲線最小二乘法類模型等,來 預測需求和周期。其結果是預測區(qū)間往往無法精確描述實際需求,所以對供應鏈的整合優(yōu) 化無法提供準確的信息。
[0006] 對于庫存管理而言,現(xiàn)有技術是用純數(shù)學方法定義需求分布,基于報童模型和基 準庫存策略等類型的算法來優(yōu)化供應鏈。其效果往往是因需求分布的誤差和牛尾效應造成 過度庫存,從而導致資金的占用成本和維護支出的極大浪費。
[0007] 對于預防性維護的優(yōu)化而言,現(xiàn)有的技術是基于時間的維護模型:用部件的生命 周期的歷史數(shù)據(jù)(如,MTBF平均故障間隔,MTTF預期失效時間等),來推算其生命周期分布, 從而得出可靠性數(shù)據(jù)和剩余生命周期。通過此類方式得到的維護方案在動態(tài)的生產(chǎn)環(huán)境中 有非常多的局限。比如說,當生命周期的標準差很高的時候,為了防止機器損壞,預防性維 護的頻率會變得非常高。如此的"過度維護",不僅維護成本上升,且造成生產(chǎn)效率下降。
[0008] 以上三個缺點都是技術方法上的缺點。從系統(tǒng)的角度來看,現(xiàn)在設備的設備運營 者和設備制造者往往不注意整合服務型維護和物流配送。比如說,服務維護人員只注重保 持可靠性和故障維修,而物流配送部門只注重如何有效下單和減少缺貨風險。所以導致需 要維護的時候,沒有相應部件供給;而不需要維護的時候,倉庫里部件卻過多庫存。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 本發(fā)明要解決的技術問題在于,針對上述現(xiàn)有技術方法中對設備維護和供應鏈的 需求量分析不準確、庫存管理浪費、預防性維護的效率低的問題,提供了一種基于實時狀態(tài) 的大數(shù)據(jù)建模的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法。
[0010] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的方法是:
[0011] 一種基于實時狀態(tài)的大數(shù)據(jù)建模的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,包括以下步驟:
[0012] S1、于m個時間點內(nèi)分別采集設備中η個部件對應的η組磨損值;
[0013] S2、依據(jù)所述磨損值表示所述設備中η個部件的狀態(tài)下降曲線;
[0014] S3、依據(jù)所述狀態(tài)下降曲線獲取每個部件的可靠性參數(shù)和概率分布信息(參數(shù)、 分布方程、概率函數(shù));
[0015] S4、依據(jù)所述每個部件的可靠性參數(shù)和概率分布信息獲取所述設備的最低成本 率,并依據(jù)所述最低成本率維護所述設備。
[0016] 在本發(fā)明所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法中,所述步驟Sl包括以下子步驟:
[0017] S11、設置多個傳感器以于m個時間點內(nèi)分別采集設備中η個部件對應的η組磨損 值xk, P其中k為(0,m]之間的正整數(shù),1為(0, η]之間的正整數(shù);
[0018] S12、依據(jù)m個時間點的η組磨損值組成mXn階矩陣G :
【權利要求】
1. 一種基于實時狀態(tài)的大數(shù)據(jù)建模的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,包括以下 步驟: 51、 于m個時間點內(nèi)分別采集設備中η個部件對應的η組磨損值; 52、 將所述磨損值表示為所述設備中η個部件的狀態(tài)下降曲線; 53、 依據(jù)所述狀態(tài)下降曲線獲取每個部件的可靠性參數(shù)和概率分布信息; 54、 依據(jù)所述每個部件的可靠性參數(shù)和概率分布信息獲取所述設備的最低成本率,并 依據(jù)所述最低成本率維護所述設備。
2. 根據(jù)權利要求1所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,所述步驟Sl包括以下 子步驟: 511、 設置多個傳感器以于m個時間點內(nèi)分別采集設備中η個部件對應的η組磨損值xk, i,其中k為(0,m]之間的正整數(shù),1為(0,η]之間的正整數(shù); 512、 依據(jù)m個時間點的η組磨損值組成mXn階矩陣G:
其中,所述η個部件中的任意部件1的磨損值具有關系式: Y(tm) - Σ k=l:mXk, 1°
3. 根據(jù)權利要求2所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,所述步驟S2包括以下 子步驟: 521、 按照關系方程組表示所述狀態(tài)下降曲線,所述關系方程組為:
其中,|G|為所組成的mXn階矩陣G的行列式的值,At為所述m個時間點內(nèi)任意兩個 相鄰時間點之間的時間間隔,Ψ為包括一完全伽馬函數(shù)及一不完全伽馬函數(shù)的函數(shù); 522、 依據(jù)所述關系方程組獲得隨機過程參數(shù)#及f,并計算其值η及γ。
4. 根據(jù)權利要求3所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,所述步驟S3包括以下 子步驟: 531、 依據(jù)所述狀態(tài)下降曲線定義伽馬函數(shù)的參數(shù):
532、 獲取在任意時間點f的可靠性概率分布·Ρ/Λ.(f):
其中,X。為Y(t= 0)的值。
5. 根據(jù)權利要求4所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,所述步驟S4包括以下 子步驟: 541、 依據(jù)所述每個部件的可靠性參數(shù)和概率分布信息獲取所述設備的最低成本率 min「Z(C)l:
其中,
P1為預設的突發(fā)性維護點上做預防性維護的第一成本,P2為預設的周期性維護點上做 預防性維護的第二成本,P3為預設的糾錯性維護的第三成本,λ為預設的突發(fā)性維護點的 泊松過程發(fā)生率,τ是周期性維護點的預設周期為所述可靠性概率分布中X=C的概率,/^ (·)為所述可靠性概率分布i^(f)中X=D的概率; 542、 依據(jù)所述FreG)設置所述部件的預防性維護極限值C,依據(jù)所述(·)設置所述部 件的損壞極限值D; 543、 依據(jù)所述最低成本率、所述部件的損壞極限值D、以及所述部件的預防性維護極限 值C在所述周期性維護點和/或突發(fā)性維護點維護所述設備。
6. 根據(jù)權利要求1-5任一項所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,該設備動態(tài) 優(yōu)化維護方法還包括: S5、在所述步驟S4之后,獲取所維護的設備參數(shù),依據(jù)所述設備參數(shù)設置供應鏈的物 流息。
7. 根據(jù)權利要求6所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,在所述步驟S5中,所述 設備參數(shù)包括:設備的庫存水平、設備的管道需求、設備的前導時間、設備的需求、設備的存 儲成本、設備的下單固定費用、設備的運輸費用、以及設備的缺貨損失成本。
8. 根據(jù)權利要求6所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,在所述步驟S5中,所述 物流信息包括:設備的下單頻率、設備的下單總量、設備的下單規(guī)則、以及設備的庫存分配 信息。
9. 根據(jù)權利要求6-8任一項所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,該設備動態(tài) 優(yōu)化維護方法還包括: 56、 設置云服務器,將所述η組磨損值、所述狀態(tài)下降曲線、所述可靠性參數(shù)和概率分 布信息、所述最低成本率、所述設備參數(shù)、以及所述物流信息上傳至所述云服務器。
10. 根據(jù)權利要求9所述的設備動態(tài)優(yōu)化維護方法,其特征在于,該設備動態(tài)優(yōu)化維護 方法還包括: 57、 設置通訊連接于所述云服務器的客戶端,于所述客戶端中查詢所述η組磨損值、所 述狀態(tài)下降曲線、所述可靠性參數(shù)和概率分布信息、所述最低成本率、所述設備參數(shù)、以及 所述物流信息。
【文檔編號】G06Q10/06GK104463421SQ201410620842
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權日:2014年11月6日
【發(fā)明者】朱秋實 申請人:朱秋實