專利名稱：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，特別是涉及機電類產(chǎn)品的故障診斷方法，屬于電氣測試技術(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，國際形勢愈加凸顯不穩(wěn)定因素。非洲、南亞等地域的戰(zhàn)爭與騷亂頻頻發(fā)生， 各國也相繼展開了各種軍備競賽以及軍事演習(xí)等活動。我國也十分重視戰(zhàn)備武器的配備， 隨著近幾年我國軍工事業(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)彈的地位越來越高。然而，在現(xiàn)在各型號導(dǎo)彈的研制和生產(chǎn)過程中經(jīng)常會遇到各種故障，一旦出現(xiàn)故障，就需要專業(yè)技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場進行分析解決。這樣耗費了大量的人力、財力、物力，而且，這種解決方法對專業(yè)技術(shù)人員有很大的依賴性，所以排故成本相當之高。由于目前技術(shù)人員常要奔赴各基地進行相應(yīng)的售后服務(wù)，工廠的故障維護問題不能得到及時解決。這種無奈的時間消耗大大降低了總裝廠的生產(chǎn)制造能力。因此，亟需一套能夠為各種排故工作提供一個指導(dǎo)性幫助的專家級的故障診斷系統(tǒng)，企業(yè)車間內(nèi)部的操作人員可以按照故障診斷系統(tǒng)流程解決大部分簡單的故障問題，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)測試時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，通過以下步驟實現(xiàn)第一步，根據(jù)機電產(chǎn)品出現(xiàn)的故障確定故障現(xiàn)象，對于某一確定的故障現(xiàn)象，有M 種故障原因即故障點bm導(dǎo)致，m= 1,2,…M，故障點的每一個輸入或輸出為一個檢測點，每個故障點至少有一個輸入檢測點和一個輸出檢測點，對于本故障現(xiàn)象有N'個檢測點屯，i =1,2,…N'，根據(jù)所有故障點bm和所有檢測點Cli的邏輯關(guān)系建立故障樹。機電產(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無輸出；電壓輸出異常；電流輸出過大或過小；兩信號點之間的絕緣電阻超差；芯點之間的導(dǎo)通關(guān)系異
市寸寸。以下舉例說明，故障現(xiàn)象由Id1 b66個故障點和由Cl1 d77個檢測點組成，對于故障點Vb2來說，Ci1為其共有的輸入檢測點，d2、d3分別為故障點Vb2的輸出檢測點，對于故障點b3和b4來說，d2為其共有的輸入檢測點，d4、d5分別為故障點b3和故障點b4的輸出檢測點，對于故障點b5和b6來說，d3為其共有的輸入檢測點，d6、d7分別為故障點b5和故障點b6的輸出檢測點。根據(jù)上述邏輯關(guān)系建立如圖2所示的故障樹，從檢測點到故障樹底事件的輸入的分支稱為檢測點后的分支，從檢測點到故障樹頂事件的輸出的分支稱為檢測點前的分支。
在確定具體故障現(xiàn)象時，會有一些檢測點的檢測結(jié)果為已知(這些檢測結(jié)果已知的檢測點一般為故障現(xiàn)象的首尾檢測點)，因此，在后續(xù)的尋優(yōu)中舍去，只對檢測結(jié)構(gòu)未知的檢測點進行尋優(yōu)。第二步，確定每個故障點的故障概率Pm。本發(fā)明針對一種確定的故障現(xiàn)象，結(jié)合該類故障的特點，運用統(tǒng)計分析的方法，對各個故障點出現(xiàn)故障的頻率進行統(tǒng)計匯總，再結(jié)合邏輯關(guān)系，確定故障點的概率Pm。定義故障概率的計算公式為弋+ ，其中G表示歷史上(選擇的一段時間內(nèi)
統(tǒng)計結(jié)果，統(tǒng)計時間可以根據(jù)實際情況來相應(yīng)調(diào)整，一般來說，統(tǒng)計時間越長其概率就會越準確)此種故障現(xiàn)象出現(xiàn)的總次數(shù)，gm表示由故障點bm導(dǎo)致此種故障現(xiàn)象的次數(shù)(8111與6 的統(tǒng)計時間一致)，λ m表示對應(yīng)于故障點bm的專家經(jīng)驗補償參數(shù)，此參數(shù)取決于專家的故障分析意見(專家經(jīng)驗值，取值范圍為0 1)。第三步，確定每個待檢測點的檢測成本Q。結(jié)合產(chǎn)品的邏輯結(jié)構(gòu)特點，梳理各故障點的檢測過程，根據(jù)產(chǎn)品拆裝所需要的人工勞動、所耗費的材料以及檢測過程所用到的檢測設(shè)備及其使用次數(shù)等人力、物力成本，確定檢測點的檢測成本Ci。定義檢測成本的計算公式為Ci =氏+Wi，其中氏表示檢測點Cli完成檢測所消耗的人力成本的總和，Wi表示檢測點Cli完成檢測所耗費的物力成本的總和。第四步，確定尋優(yōu)的基準函數(shù)^ = /^,，。，其中巧是與第i個檢測點相鄰的故障點的故障概率平均值；尋優(yōu)的基準函數(shù)是指用函數(shù)表達式將變量因子與評判依據(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)的評判依據(jù)，函數(shù)表達式中包含尋優(yōu)過程中需要綜合參
考的因素。在此，尋優(yōu)基準函數(shù)須包含Ci和巧。尋優(yōu)的基準函數(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)實際需要任意選擇。常用的尋優(yōu)基準函數(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個檢測點相鄰的故障點的故障概率平均值，相鄰故障點是指以該檢測點為輸出或輸入檢測點的所有故障點。以圖2所示的故障樹為例，對于檢測點d2來說，其相鄰故障點為bi、b3 和b4，因此戶2是故障點、b3和b4的故障概率的平均值，這樣的計算方法更為科學(xué)。另外，
尋優(yōu)基準函數(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)果越準確，但是尋優(yōu)所消耗的時間和成本就越大，所以在排故時，應(yīng)根據(jù)實際情況選取合適的尋優(yōu)基準函數(shù)。第五步，通過尋優(yōu)，確定尋優(yōu)排故順序即故障點的尋優(yōu)排序，得到尋優(yōu)排序的綜合成本；A5. !、定義尋優(yōu)函數(shù)風幻=/；^^,^);尋優(yōu)函數(shù)是指在尋優(yōu)基準函數(shù)的基礎(chǔ)上，在函數(shù)表達式中加入某些變量，隨著這些變量的變化可以調(diào)整各個參考因素對尋優(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)的基準函數(shù)確定。尋優(yōu)函數(shù)選取的一般原則是對于一階尋優(yōu)基準函數(shù)，可以在每一個參考因素前增加一個系數(shù)；對于二階尋優(yōu)基準函數(shù)，可以在分別在二次冪和一次冪項前增加相應(yīng)系數(shù)即可。例如假設(shè)選定尋優(yōu)基準函數(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")=/,(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)果可能越準確，但是尋優(yōu)所耗費的成本肯定會越高，在實際排故過程中，需綜合考慮準確性和成本，選擇合適的變量系數(shù)。在尋優(yōu)過程中故障現(xiàn)象的各個故障點的故障概率和各檢測點的檢測成本不變。A5. 2、令u = 1，得到初步尋優(yōu)函數(shù)風1X(C,，巧，利用初步尋優(yōu)函數(shù)計算每個檢測點，按照計算結(jié)果從大到小對檢測點Cli進行排序，得到檢測點的初步尋優(yōu)排序S1 = {dn， d12，-Cllj,…，d1N}，其中dn為通過初步尋優(yōu)函數(shù)得到的計算結(jié)果最大的檢測點，d1N為通過初步尋優(yōu)函數(shù)得到的計算結(jié)果最小的檢測點，j = 1,2,…N;A5. 3、根據(jù)初步尋優(yōu)排序S1，禾Ij用公式/\ ;計算本故障現(xiàn)象中故障點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bm檢測所經(jīng)過的各檢測點的檢測成本；A5. 3. 1、將初步尋優(yōu)排序S1中的第一個待檢測點作為首選檢測點；A5. 3. 2、檢測首選檢測點，若該檢測點的檢測值與設(shè)計值一致即該檢測點結(jié)果正確，則將該檢測點后的故障樹分支去除后得到新故障樹，若檢測值與設(shè)計值不一致即該檢測點結(jié)果錯誤，則將該檢測點前的故障樹分支去除后得到新故障樹，根據(jù)更新后的故障樹更新初步尋優(yōu)排序&即去除步驟A5. 3. 1中初步尋優(yōu)排序S1中的無故障分支的待檢測點， 更新后的初步尋優(yōu)排序S1中的檢測點排列順序標準不變，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中的第一個待檢測點作為首選檢測點，重復(fù)步驟 A5. 3. 2，直至該故障點bm的輸出檢測點和輸入檢測點均被檢測；A5. 3. 4、將步驟A5. 3. 1和A5. 3. 3中確定的故障點bm的所有首選檢測點的檢測時
間根據(jù)公式Am -^〔《計算得到故障點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bm的故障概率；A5. 5、利用尋優(yōu)函數(shù)風《 + 1) = / +1(C,,P)，計算每個待檢測點，按照計算結(jié)果從大
到小對檢測點Cli進行排序，得到檢測點的尋優(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為通過尋優(yōu)函數(shù)得到的計算結(jié)果最大的檢測點，通過尋優(yōu)函數(shù)得到的計算結(jié)果最小的檢測點；
A5. 6、根據(jù)尋優(yōu)排序Su+1，利用公式= 一計算本故障現(xiàn)象中故障點bm
權(quán)利要求
1. 一種基于綜合成本最優(yōu)的排故方法，其特征在于通過以下步驟實現(xiàn) 第一步，根據(jù)機電產(chǎn)品出現(xiàn)的故障確定故障現(xiàn)象，對于確定的故障現(xiàn)象，有M種故障原因即故障點bm導(dǎo)致，m= 1，2，…M，故障點的每一個輸入或輸出為一個檢測點，每個故障點至少有一個輸入檢測點和一個輸出檢測點，對于本故障現(xiàn)象有N'個檢測點屯，根據(jù)所有故障點bm和所有檢測點Cli的邏輯關(guān)系建立故障樹； 第二步，確定每個故障點的故障概率Pm ； 第三步，確定每個待檢測點的檢測成本Ci ；第四步，確定尋優(yōu)的基準函數(shù)S = ZXC,,:^),其中巧是與第i個待檢測點相鄰的故障點的故障概率平均值；第五步，通過尋優(yōu)，確定尋優(yōu)排故順序即故障點的尋優(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，綜合考慮檢測成本、故障概率等因素，計算排故檢測順序，將各點檢測成本求和得到檢測總成本；分別將各故障的故障概率和檢測總成本相乘，再求和，作為對應(yīng)于該故障現(xiàn)象在此種故障診斷方案下的綜合成本；通過比較不同方案對應(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)明綜合考慮了檢測成本和故障概率，切合實際，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，具有強大的應(yīng)用前景。
文檔編號G06Q10/04GK102426671SQ20111021457
公開日2012年4月25日 申請日期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 申請人:北京航星機器制造公司