所属
技术领域：
本发明提供一种基于区域模型的产品平均修复时间分配方法，它是一种对产品进行区域划分，将产品整体维修性指标先分配到区域，再将区域维修性指标分配给区域内设备的方法。本发明属于可靠性工程
技术领域：
。
背景技术：
：在产品的研制或者改进的过程中，需要把产品的维修性定量要求按照给定的准则分配给各组成单元。现有维修性分配方法，基本都是基于产品树结构，主要考虑产品自身的可靠性、可达性、可拆卸性等因素，而产品组成单元故障后的维修与产品整体布局及故障件所处的安装位置密切相关，现有的维修性分配方法却未考虑这些因素。鉴于此，本发明提出了一种基于区域模型进行维修性指标分配的方法，即一种基于区域模型的产品平均修复时间分配方法，可以更合理地将产品维修性设计定量要求“平均修复时间”分配给组成单元，为维修性设计提供指导。技术实现要素：本发明的目的是将产品维修性设计定量要求“平均修复时间”基于产品区域模型，更合理地分配给产品组成单元，以作为产品维修性设计的约束。本发明提供的一种基于区域模型的产品平均修复时间分配方法，主要包含以下步骤：步骤一：基于产品3-d模型，进行区域划分，构建区域模型。按照不交叉重叠、不切割维修口盖的基本原则，确定产品区域模型划分的规则,形成规则集，作为区域模型构建的依据，规则集可记为{rule1,rule2,…,rulen},其中rulet表示区域模型构建时应满足的第t条规则。规则集的构建应满足以下条件：(1)应按规则的重要程度进行排序，即rule1重要程度最高，rulen重要程度最低；(2)当产品无法满足所有划分规则时，可根据规则的重要程度排序，删除重要程度最低的规则；(3)可依据规则集对不同产品进行区域划分；(4)各规则之间不得冲突矛盾。步骤二：构建区域模型的平均修复时间影响因素集及因素评价集。依据区域模型的结构特点，构建影响区域维修性的因素集，作为衡量区域平均修复时间的依据，影响因素集可记为{e1,e2,…,em}，其中ej表示第j种维修影响因素。根据区域模型中平均修复时间影响因素的程度不同，构建因素评价集，作为判断影响因素级别的依据，因素评价集可记为{ek1,ek2,…,ek10}，其中ekl表示第k个影响因素的第l种级别，各级别对应不同的评价分数，因素评价集及评价分数应满足以下条件：(1)评价分数应是望小型，即维修性越好，数值越小；(2)评价集{ek1,ek2,…,ek10}所对应的评价分数为{1,2,…,10}；(3)在对影响因素评价时，可在评价集中选取子集进行评价。评价集及评价分数对应形式如表1所示：表1评价集及评价分数结果示意级别分数说明ek11对应于ek1的影响因素内涵说明ek22对应于ek2的影响因素内涵说明………ek1010对应于ek10的影响因素内涵说明步骤三：区域平均修复时间分配。根据区域模型影响因素集和评价集对区域进行评价，并计算区域权值，进行平均修复时间分配。本步骤包含3个子步骤：步骤1：基于步骤二影响因素集和评价集对区域进行评分。步骤2：基于评分结果，进行区域综合加权系数的计算，计算公式如下：其中，[ekl]表示第k个影响因素的第l种级别ekl对应的分数，ew表示区域w的维修加权因子，n表示区域总数，表示各区域维修加权因子平均值，δw表示区域w所有设备故障率之和，表示各区域故障率平均值，αw表示区域w的修复时间综合加权系数。步骤3：根据加权系数的结果，并依据给定的平均修复时间要求，进行区域平均修复时间分配，分配公式如下所示：其中，表示系统整体平均修复时间，表示区域w的平均修复时间。步骤四：区域内设备平均修复时间分配。以步骤三得到的区域平均修复时间为约束，根据已构建的区域模型，对区域内设备的情况进行分析评价，进行平均修复时间分配。本步骤包含5个子步骤：步骤1：对区域内的设备进行分析，构建影响设备维修性的因素集。步骤2：根据影响设备维修性程度的不同，构建因素评价集，作为判断影响因素级别的依据，各评价级别对应不同的分数，维修性越好，分数越小。步骤3：基于影响因素集和评价集对设备进行评分。步骤4：计算综合加权系数，系数的取值与评价分数以及评价分数的平均值相关。步骤5：根据加权系数的结果，并依据给定的维修性要求，为各单元分配平均修复时间。附图说明图1方法流程图图2军用飞机示意图(a)俯视图(b)侧视图图3军用飞机区域划分示意图(a)俯视图(b)侧视图具体实施方式本发明方法流程如图1所示。为使本发明的特征及优点得到更清楚的了解，以下结合附图及案例进行详细说明。本发明所选择的案例为一架军用飞机，如图2所示。具体实施步骤是：步骤一：基于产品3-d模型，进行区域划分，构建区域模型。按照不交叉重叠、不切割维修口盖的基本原则，确定产品区域模型划分的规则,形成规则集，作为区域模型构建的依据，规则集可记为{rule1,rule2,…,rulen},其中rulet表示区域模型构建时应满足的第t条规则。规则集的构建应满足以下条件：(1)应按规则的重要程度进行排序，即rule1重要程度最高，rulen重要程度最低；(2)当产品无法满足所有划分规则时，可根据规则的重要程度排序，删除重要程度最低的规则；(3)可依据规则集对不同产品进行区域划分；(4)各规则之间不得冲突矛盾。【示例】军用飞机区域划分的规则集可表示为：{不交叉重叠，保留已有口盖，按飞机主要结构间的分界面划分，按照纵向从头部至尾部进行划分，主要的结构部件单独划分}军用飞机按照以上规则进行区域划分，分为机身头部、机身中段、机身尾部、左机翼、右机翼、起落架和起落架舱门。如图3所示。步骤二：构建区域模型的平均修复时间影响因素集及因素评价集。依据区域模型的结构特点，构建影响区域维修性的因素集，作为衡量区域平均修复时间的依据，影响因素集可记为{e1,e2,…,em}，其中ej表示第j种维修影响因素。根据区域模型中平均修复时间影响因素的程度不同，构建因素评价集，作为判断影响因素级别的依据，因素评价集可记为{ek1,ek2,…,ek10}，其中ekl表示第k个影响因素的第l种级别，各级别对应不同的评价分数，因素评价集及评价分数应满足以下条件：(1)评价分数应是望小型，即维修性越好，数值越小；(2)评价集{ek1,ek2,…,ek10}所对应的评价分数为{1,2,…,10}；(3)在对影响因素评价时，可在评价集中选取子集进行评价。评价集及评价分数对应形式如表2所示：表2评价集及评价分数结果示意级别分数说明ek11对应于ek1的影响因素内涵说明ek22对应于ek2的影响因素内涵说明………ek1010对应于ek10的影响因素内涵说明【示例】军用飞机中机身头部、机身中段、起落架和起落架舱门区域平均修复时间的影响因素包括口盖的数量及布局、设备数量和综合故障率、维修人员综合能力、故障检测与隔离因子。各影响因素、因素评价的参考值如下：表3口盖的数量及布局(e1)级别e1说明优1口盖的数量及布局方便维修人员进行区域设备检修良3口盖的数量较少，布局未能完全满足维修需求差5口盖的数量少，布局不方便维修人员进行区域检修表4设备数量及综合故障率(e2)级别e2说明轻微1区域内设备少，综合故障率小中等3区域内设备数量较多，综合故障率较大严重5区域内设备数量多，综合故障率大表5维修人员综合能力(e3)表6故障检测与隔离因子(e4)级别e4说明自动1系统可自动检测区域内单元故障进行反馈半自动3系统检测到区域内出现故障，但无法进行故障定位人工5维修人员定期进行区域维修检查步骤三：区域平均修复时间分配。根据区域模型影响因素集和评价集对区域进行评价，并计算区域权值，进行平均修复时间分配。本步骤包含3个子步骤：步骤1：基于步骤二影响因素集和评价集对区域进行评分。步骤2：基于评分结果，进行区域综合加权系数的计算，计算公式如下：其中，[ekl]表示第k个影响因素的第l种级别ekl对应的分数，ew表示区域w的维修加权因子，n表示区域总数，表示各区域维修加权因子平均值，δw表示区域w所有设备故障率之和，表示各区域故障率平均值，αw表示区域w的修复时间综合加权系数。步骤3：根据加权系数的结果，并依据给定的平均修复时间要求，进行区域平均修复时间分配，分配公式如下所示：其中，表示系统整体平均修复时间，表示区域w的平均修复时间。【示例】军用飞机系统的平均修复时间要求为对军用飞机机身头部(p1)、机身中段(p2)、起落架和起落架舱门(p3)3个区域进行平均修复时间分配，已知各区域维修因子如表7所示，则区域p1、p2、p3的平均修复时间计算结果如下所示：表7区域p1、p2、p3的维修因子e1＝1 3 5 3＝12e2＝3 5 1 5＝14e3＝3 5 3 5＝16区域p1：区域p2：区域p3：步骤四：区域内设备平均修复时间分配。以步骤三得到的区域平均修复时间为约束，根据已构建的区域模型，对区域内设备的情况进行分析评价，进行平均修复时间分配。本步骤包含5个子步骤：步骤1：对区域内的设备进行分析，构建影响设备维修性的因素集。步骤2：根据影响设备维修性程度的不同，构建因素评价集，作为判断影响因素级别的依据，各评价级别对应不同的分数，维修性越好，分数越小。【示例】在步骤三的示例基础上，进一步将军用飞机起落架和起落架舱门区域的平均修复时间分配给区域内的设备，其维修性影响因素包括故障检测因子、可达性因子、故障模式因子、装卸因子。各影响因素、因素评价的参考值如下：表8故障检测因子类型f1说明自动1设备出现故障可自动反馈，提出警示半自动3设备出现故障后系统显示异常，但无法判断故障点，须人工寻找人工5依靠人工定期排查，判断设备是否出现故障表9可达性因子类型f2说明优1能直接清晰的看到故障单元的各个部位良3能直接找到故障单元，但故障单元的某些部位被遮挡差5故障单元被其他单元完全遮挡，须进行拆除其余单元的操作表10故障模式因子类型f3说明简易1设备故障模式单一中等2设备故障模式较为复杂，涉及三至五个故障模式复杂4设备故障模式复杂，涉及五个以上故障模式表11装卸因子类型f4说明简单1故障单元较轻，可单人装卸一般4故障单元较重，须多人装卸困难6故障单元体积庞大，须使用设备进行装卸步骤3：基于影响因素集和评价集对设备进行评分。步骤4：计算综合加权系数，系数的取值与评价分数以及评价分数的平均值相关。步骤5：根据加权系数的结果，并依据给定的维修性要求，为各单元分配平均修复时间。上述三个子步骤的计算公式如下：fc＝∑[fxy](11)其中，[fxy]表示第x个影响因素的第y种级别fxy对应的分数，fc表示单元c的维修加权因子，s表示单元总数，表示各单元维修加权因子平均值，λc表示单元c的故障率，表示各单元故障率平均值，βc表示单元c的修复时间综合加权系数，表示整体平均修复时间，表示单元c的平均修复时间。【示例】对军用飞机起落架和起落架舱门区域中的起落架收放手柄、缓冲支柱、前起落架机轮等10个单元进行平均修复时间分配，要求起落架和起落架舱门区域平均修复时间已知各单元维修因子如表12所示。表12各单元维修因子单元故障检测因子可达性因子故障模式因子装卸因子λc起落架收放手柄半自动良中等简单5×10-4缓冲支柱人工良简易困难7×10-4前起落架机轮人工优中等一般4×10-4转弯控制阀半自动差复杂简单2×10-4主起落架侧撑杆半自动良简易困难3×10-4压力传感器自动差复杂简单4×10-4回油单向阀人工良中等简单8×10-4停机应急刹车手柄人工良中等简单9×10-4机轮速度传感器自动差复杂简单6×10-4脚蹬刹车传感器自动差中等简单2×10-4按照本发明步骤四的方法计算，可得各单元的平均修复时间分配结果如表13所示。表13各单元平均修复时间分配结果当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种基于区域模型的产品平均修复时间分配方法，其特征在于它包含以下步骤：
步骤一：基于产品3-d模型，进行区域划分，构建区域模型；
按照不交叉重叠、不切割维修口盖的基本原则，确定产品区域模型划分的规则,形成规则集，作为区域模型构建的依据，规则集可记为{rule1,rule2,…,rulen},其中rulet表示区域模型构建时应满足的第t条规则。规则集的构建应满足以下条件：
(1)应按规则的重要程度进行排序，即rule1重要程度最高，rulen重要程度最低；
(2)当产品无法满足所有划分规则时，可根据规则的重要程度排序，删除重要程度最低的规则；
(3)可依据规则集对不同产品进行区域划分；
(4)各规则之间不得冲突矛盾；
步骤二：构建区域模型的平均修复时间影响因素集及因素评价集；
依据区域模型的结构特点，构建影响区域维修性的因素集，作为衡量区域平均修复时间的依据，影响因素集可记为{e1,e2,…,em}，其中ej表示第j种维修影响因素；
根据区域模型中平均修复时间影响因素的程度不同，构建因素评价集，作为判断影响因素级别的依据，因素评价集可记为{ek1,ek2,…,ek10}，其中ekl表示第k个影响因素的第l种级别，各级别对应不同的评价分数，因素评价集及评价分数应满足以下条件：
(1)评价分数应是望小型，即维修性越好，数值越小；
(2)评价集{ek1,ek2,…,ek10}所对应的评价分数为{1,2,…,10}；
(3)在对影响因素评价时，可在评价集中选取子集进行评价；
评价集及评价分数对应形式如表1所示：
表1评价集及评价分数结果示意
级别分数说明
ek11说明对应于ek1的影响因素内涵
ek22说明对应于ek2的影响因素内涵
………
ek1010说明对应于ek10的影响因素内涵
步骤三：区域平均修复时间分配；
根据区域模型影响因素集和评价集对区域进行评价，并计算区域权值，进行平均修复时间分配。本步骤包含3个子步骤：
步骤1：基于步骤二影响因素集和评价集对区域进行评分；
步骤2：基于评分结果，进行区域综合加权系数的计算，计算公式如下：
其中，[ekl]表示第k个影响因素的第l种级别ekl对应的分数，ew表示区域w的维修加权因子，n表示区域总数，表示各区域维修加权因子平均值，δw表示区域w的故障率，表示各区域故障率平均值，αw表示区域w的修复时间综合加权系数；
步骤3：根据加权系数的结果，并依据给定的平均修复时间要求，进行区域平均修复时间分配，分配公式如下所示：
其中，表示系统整体平均修复时间，表示区域w的平均修复时间；
步骤四：区域内设备平均修复时间分配；
以步骤三得到的区域平均修复时间为约束，根据已构建的区域模型，对区域内设备的情况进行分析评价，进行平均修复时间分配。本步骤包含5个子步骤：
步骤1：对区域内的设备进行分析，构建影响设备维修性的因素集；
步骤2：根据影响设备维修性程度的不同，构建因素评价集，作为判断影响因素级别的依据，各评价级别对应不同的分数，维修性越好，分数越小；
步骤3：基于影响因素集和评价集对设备进行评分；
步骤4：计算综合加权系数，系数的取值与评价分数以及评价分数的平均值相关；
步骤5：根据加权系数的结果，并依据给定的维修性要求，为各单元分配平均修复时间。
技术总结本发明涉及一种基于区域模型的产品平均修复时间分配方法。它包含四大步骤：(1)基于产品3‑D模型，进行区域划分，构建区域模型；(2)构建区域模型的平均修复时间影响因素集及因素评价集；(3)区域平均修复时间分配；(4)区域内设备平均修复时间分配。基于本发明可以更合理地将产品维修性设计定量要求“平均修复时间”分配给组成单元，为维修性设计提供指导。
技术研发人员：杨德真;崔译丹;任羿;王自力;孙博;冯强;钱诚
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2020.11.06
技术公布日：2021.03.12
