專利名稱：動態(tài)備件管理的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文所公開主題涉及可靠性分析，以及具體來說，涉及利用連續(xù)風險預測來管理備件庫存和/或系統(tǒng)部件的以可靠性為中心的維護。
背景技術(shù)：
一個典型工業(yè)設備、例如電力生產(chǎn)中采用的渦輪機包括由外殼包圍的一個或多個旋轉(zhuǎn)葉片。這類渦輪機在大多數(shù)情況下按照可接受方式進行操作。如同其它機械·裝置一樣，渦輪機可需要周期或特定維護。在正?；蚓o急維修期間，機器的部件可要求維修或更換。當維修的成本小于更換的成本時，維修部件優(yōu)于更換部件。術(shù)語“脫落(fallout)”應用于維修成本超過更換成本的情況。在這種情況下，這些部件沒有返回到機器供繼續(xù)服務，并且因而從服務/更換/維修/返回的通常部件周期(part cycle)脫落。通常，可靠性分析用于預測發(fā)電廠的任何特定單元/部件的故障風險。可靠性分析中使用的一種技術(shù)是威布爾分析，它基于故障率與時間冪成比例的分布來定義“無故障時間(time to failure)”。無故障時間能夠用于預測特定單元或部件在特定時間間隔將出故障的概率，并且能夠表示為故障風險。故障風險數(shù)能夠用于創(chuàng)建年度脫落模型(yearlyfallout model)。這些模型基于來自當前年份的風險數(shù)，并且例如用作后續(xù)年份的備件管理的基礎。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個方面，公開一種包括在計算裝置的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)庫的動態(tài)備件管理系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫至少包括渦輪機中的多個部件的點火時間和啟動(fired hoursand starts)0這個實施例的系統(tǒng)還包括控制器，該控制器耦合到數(shù)據(jù)庫，配置成在接收關(guān)于渦輪機的維護事件的指示之后創(chuàng)建模型因子。這個實施例的控制器還配置成從現(xiàn)有模型和模型因子來創(chuàng)建已更新模型。該系統(tǒng)還包括部件更換引擎，該部件更換引擎基于已更新模型來創(chuàng)建已更新部件更換模型。按照本發(fā)明的另一方面，公開一種包括在計算裝置的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)庫的動態(tài)備件管理系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫至少包括渦輪機中的多個部件的點火時間和啟動。這個實施例的系統(tǒng)還包括控制器，該控制器耦合到數(shù)據(jù)庫，配置成在接收關(guān)于渦輪機的維護事件的指示之后創(chuàng)建模型因子。這個實施例的控制器還配置成從現(xiàn)有模型和模型因子來創(chuàng)建已更新模型。該系統(tǒng)還包括部件更換引擎，該部件更換引擎基于已更新模型來創(chuàng)建已更新部件更換模型。按照本發(fā)明的另一方面，公開一種動態(tài)管理備件的方法。這個實施例的方法包括形成多個部件的故障模型，并且將它們存儲在計算裝置上；接收維護事件已經(jīng)發(fā)生的指示；將與維護事件中涉及的部件相關(guān)的信息從數(shù)據(jù)庫導入計算裝置中；確定維護事件中涉及的部件的至少一個已經(jīng)超過或者無法滿足故障模型所預測的使用壽命預期；修改故障模型，以便創(chuàng)建已更新故障模型；基于已更新故障模型來形成部件更換模型；以及從部件更換模型來創(chuàng)建備件購買計劃。通過以下結(jié)合附圖的描述，這些及其它優(yōu)點和特征將變得更為顯而易見。


在本說明書的結(jié)束部分具體指出認作本發(fā)明的主題并且在權(quán)利要求書中明確要求保護。通過以下結(jié)合附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點顯而易見，其中
圖I是示出按照本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)的操作的數(shù)據(jù)流程 圖2是示出按照本發(fā)明的一個實施例的方法的流程圖；以及· 圖3示出能夠?qū)ζ鋱?zhí)行本發(fā)明的實施例的計算系統(tǒng)的示例。詳細描述參照附圖、作為舉例來說明本發(fā)明的實施例以及優(yōu)點和特征。附圖標記說明
100I系統(tǒng)
102工廠 ■104 —事件數(shù)據(jù)庫
106 一模型~
108維修引擎 ■
110更換預測_
114 _動態(tài)模型更新控制器116 _模型因子
118^模型適配器
120 —己更新模型~
122—己更新部件更換模型
124己更新維護預測_
140 —備件庫存管理器~
142—備件購買信息
202框 ~
206框 ~
208框 ~
210框 ~
212框 ~
300—計算系統(tǒng)~
301一處理器~301a-301c中央處理單元
302—只讀存儲器(ROM)~
303硬盤■
304_大容量存儲裝置—
305—磁帶存儲驅(qū)動器
306—網(wǎng)絡適配器
307_輸入/輸出(I/O)適配器_
308—用戶接口適配器
309—鍵盤
310鼠標
311_揚聲器_
312_顯示適配器_
313—系統(tǒng)總線
314—系統(tǒng)存儲器(RAM)~
315丨屏幕0 -
具體實施例方式按照本發(fā)明的一個實施例，實時更新一個或多個部件的故障風險。這類實時更新能夠?qū)谔囟ü收显诎l(fā)電廠發(fā)生的時間。為此，集中控制器能夠接收來自一個或多個發(fā)電廠的故障或其它維護事件指示，并且更新出故障的部件或者操作中的部件的故障模型。相應地，本發(fā)明的技術(shù)效果在于，它對用于管理備件庫存的模型提供實時更新。通常，一組工程師或其它專業(yè)人員每年分析與一個或多個發(fā)電廠的操作相關(guān)的事件數(shù)據(jù)庫。事件數(shù)據(jù)庫能夠包括例如與跳閘(trip)、啟動、維護記錄和點火小時相關(guān)的信息。從這個信息，能夠創(chuàng)建機組(fleet)可靠性(脫落)模型的年度更新?？煽啃阅Ｐ湍軌蚴窃跈C組、單元或組件級中的一個或多個。模型則又能夠用于計劃維護以及訂購備件，作為庫存管理的一部分。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，脫落率基于對特定部件所執(zhí)行的檢驗/更換/維修的數(shù)量而改變。執(zhí)行年度計劃會有可能遺漏這個信息直到一整年之多。圖I示出按照本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)100的數(shù)據(jù)流程圖。系統(tǒng)包括一個或多個工廠102。在一個實施例中，工廠102是用于生產(chǎn)電力的發(fā)電廠，并且包括至少一個渦輪機。渦輪機能夠是燃氣渦輪機或蒸汽渦輪機。如前面所述，能夠在事件數(shù)據(jù)庫104中記錄·工廠102的操作。提供給事件數(shù)據(jù)庫104的信息能夠包括例如部件在活動狀態(tài)已經(jīng)操作的小時數(shù)(點火小時)的逐個部件記錄以及部件已經(jīng)經(jīng)歷的啟動的數(shù)量和類型。當然，也可為各工廠/渦輪機/部件提供諸如包括工廠和渦輪機平均溫度、濕度等的環(huán)境因素之類的其它信息。從事件數(shù)據(jù)庫104的信息，能夠如上所述創(chuàng)建一個或多個模型106。模型106能夠處于工廠、單元(渦輪機)或部件級。在一個實施例中，這些模型106能夠根據(jù)啟動和點火小時中的一個或兩者來表示脫落率。當然，脫落率確定也可考慮環(huán)境或其它因素。在一個實施例中，部件的一些或全部能夠包括定義部件的不同故障模式的脫落率的多個模型。將模型106提供給部件更換和維修引擎108。在給定計劃啟動和計劃點火小時的情況下，部件更換和維修引擎108能夠形成初始部件更換預測110的一個或兩者。更換預測Iio例如能夠用于通知備件購買判定。為此，系統(tǒng)100能夠包括備件庫存管理器140，該備件庫存管理器140從初始部件更換模型110或者已更新部件更換模型122來創(chuàng)建備件購買信息142，下面進行描述。在一個實施例中，備件庫存管理器140還基于當前時間的備件成本來創(chuàng)建備件購買信息142。系統(tǒng)100還包括動態(tài)模型更新控制器114。動態(tài)模型更新控制器114在本文中有時可簡單地稱作控制器。一般來說，控制器114配置成創(chuàng)建能夠應用于各故障模型的模型因子116。在一個實施例中，這些模型因子116表示已經(jīng)超過或無法滿足由部件更換預測110對部件所預測的使用壽命預期的機器組中的部件的數(shù)量。換言之，模型因子116基于從工作機器所采集的經(jīng)驗證據(jù)將所預測脫落時間從更換預測110縮放(scale)到已更新脫落時間。在一個實施例中，每次保養(yǎng)機器時能夠創(chuàng)建模型因子116。也就是說，每次維護事件發(fā)生時動態(tài)地創(chuàng)建模型因子116，因為維護事件將使新信息被提供給事件數(shù)據(jù)庫106。維護事件能夠被計劃或者基于例如渦輪機的跳閘、故障。當然，在另一個實施例中，模型因子116僅在維護事件的一些發(fā)生之后才被創(chuàng)建。當然，模型因子116除了在維護事件發(fā)生時之外還可周期地被創(chuàng)建。模型因子116能夠由模型適配器118應用于模型106。模型適配器118如圖所示能夠是控制器114的一部分或者能夠是獨立構(gòu)件。與如何配置無關(guān)，模型適配器118通過組合模型106和模型因子116來創(chuàng)建已更新模型120。
在一個實施例中，將已更新模型120提供給部件更換和維修引擎108。部件更換和維修引擎108則能夠基于已更新模型120來創(chuàng)建已更新部件更換預測122和已更新維護預測124。將會理解，已更新模型120能夠包括各部件的一個或多個故障模式的更新。還將會理解，部件更換和維修引擎108能夠在創(chuàng)建已更新部件更換預測122和已更新維護預測124時利用直接從事件數(shù)據(jù)庫104所接收的當前點火小時和啟動。圖2是示出按照一個實施例、形成動態(tài)庫存預測的方法的流程圖。圖I的控制器114例如可執(zhí)行圖2所示的方法。在框202，接收事件已經(jīng)發(fā)生的指示。這個指示例如可從圖I所示的事件數(shù)據(jù)庫104來接收。維護事件可包括例如計劃檢驗或者基于條件的維修。在一個實施例中，維護事 件能夠包括檢驗一個或多個部件并且指示它們的進行中的可用性。將這個信息以及點火小時和啟動傳遞給事件數(shù)據(jù)庫104并且存儲在其中。在框206，控制器檢查數(shù)據(jù)庫中的信息，以便確定各部件的操作所受影響(例如點火小時、啟動和環(huán)境因素)。將會理解，框206的處理可包括將檢查僅限制到涉及維護事件或者與其相關(guān)的部件，以便降低處理時間或要求。在框208，控制器或其它計算裝置更新每種類型的部件的各故障模式的模型。更新(模型因子)能夠基于部件的操作所受影響?；谠诳?06所采集的操作所受影響，能夠創(chuàng)建各部件的各故障模式的風險估計。這種風險估計能夠包括時間因數(shù)，并且對于不同時間期間能夠改變。了解各部件的故障風險因素能夠引起對于一個或多個將來時間間隔來創(chuàng)建所需部件的估計，如框210所示。圖3示出可對其實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的計算系統(tǒng)300的示例。圖3所示的系統(tǒng)300包括一個或多個中央處理單元(處理器)301a.301b.301c等(統(tǒng)稱或總稱為處理器301)。處理器301經(jīng)由系統(tǒng)總線313耦合到系統(tǒng)存儲器314(RAM)和各種其它組件。只讀存儲器(ROM) 302耦合到系統(tǒng)總線313，并且可包括對系統(tǒng)300的某些基本功能進行控制的基本輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)。圖3還示出耦合到系統(tǒng)總線313的輸入/輸出(I/O)適配器307和網(wǎng)絡適配器306。I/O適配器307可以是小型計算機系統(tǒng)接口(SCSI)適配器，它與硬盤303和/或磁帶存儲驅(qū)動器305或者任何其它相似組件進行通信。I/O適配器307、硬盤303和磁帶存儲裝置305在本文中統(tǒng)稱為大容量存儲裝置303。在一個實施例中，大容量存儲裝置304和系統(tǒng)存儲器314能夠統(tǒng)稱為存儲器，能夠分布于若干計算裝置，并且能夠存儲例如圖I所示的數(shù)據(jù)庫104。網(wǎng)絡適配器306將總線313與外部網(wǎng)絡316互連，從而使系統(tǒng)300能夠與其它這類系統(tǒng)進行通信。屏幕(例如顯示監(jiān)視器)315通過顯示適配器312連接到系統(tǒng)總線313。系統(tǒng)100還包括全部經(jīng)由用戶接口適配器108互連到總線113的鍵盤309、鼠標310和揚聲器 311。將會理解，系統(tǒng)300能夠是任何適當計算機或計算平臺，并且可包括終端、無線裝置、信息設備、裝置、工作站、微型計算機、大型計算機、個人數(shù)字助理(PDA)或其它計算裝置。將會理解，系統(tǒng)300可包括通過通信網(wǎng)絡鏈接在一起的多個計算裝置。例如，在兩個系統(tǒng)之間可存在客戶端-服務器關(guān)系，并且處理可在兩者之間劃分。如本文所公開，系統(tǒng)300包括機器可讀介質(zhì)(例如硬盤304)上存儲的機器可讀指令，使系統(tǒng)執(zhí)行本文所公開方法的一個或多個。按照一實施例，提供一種動態(tài)備件管理系統(tǒng)，包括
數(shù)據(jù)庫，存儲在計算裝置的存儲器中，所述數(shù)據(jù)庫至少包括機器中的多個部件的點火小時和啟動；
控制器，耦合到數(shù)據(jù)庫，配置成在接收關(guān)于所述機器的維護事件的指示之后創(chuàng)建模型因子，所述控制器還配置成從現(xiàn)有模型和所述模型因子來創(chuàng)建已更新模型；以及部件更換引擎，基于所述已更新模型來創(chuàng)建已更新部件更換模型。按照上述一實施例，還包括
備件庫存管理器，從所述已更新部件更換模型來創(chuàng)建備件購買信息?！ぐ凑丈鲜鲆粚嵤├渲?，各部件包括一個或多個故障模式以及與所述故障模式的每個關(guān)聯(lián)的故障模型。按照上述實施例，其中，所述機器是渦輪機。按照上述實施例，其中，預期使用壽命基于所述渦輪機的點火小時和啟動中的一個或兩者。按照上述實施例，其中，所述預期使用壽命基于所述渦輪機所在位置的環(huán)境因素。按照上述一實施例，其中，所述控制器包括模型適配器，所述模型適配器配置成從現(xiàn)有模型和所述模型因子來形成所述已更新模型。按照另一實施例，提供一種動態(tài)備件管理系統(tǒng)，包括
數(shù)據(jù)庫，存儲在計算裝置的存儲器中，所述數(shù)據(jù)庫至少包括機器中的多個部件的點火小時和啟動；
控制器，耦合到數(shù)據(jù)庫，配置成在接收關(guān)于所述機器的維護事件的指示之后創(chuàng)建模型因子，所述控制器還配置成從現(xiàn)有模型和所述模型因子來創(chuàng)建已更新模型；以及部件更換引擎，基于所述已更新模型來創(chuàng)建已更新部件更換模型。按照上述另一實施例，還包括
備件庫存管理器，從所述已更新部件更換模型來創(chuàng)建備件購買信息。按照上述另一實施例，其中，各部件包括一個或多個故障模式以及與所述故障模式的每個關(guān)聯(lián)的故障模型。 按照上述實施例，其中，所述機器是渦輪機。按照上述實施例，其中，預期使用壽命基于所述渦輪機的點火小時和啟動中的一個或兩者。按照上述實施例，其中，所述預期使用壽命基于所述部件所在位置的環(huán)境因素。按照上述另一實施例，其中，所述控制器包括模型適配器，所述模型適配器配置成從現(xiàn)有模型和所述模型因子來形成所述已更新模型。按照又一實施例，提供一種動態(tài)管理備件的方法，所述方法包括
形成多個部件的故障模型，并且將它們存儲在計算裝置上；
接收維護事件已經(jīng)發(fā)生的指示；
將與所述維護事件中涉及的部件相關(guān)的信息從數(shù)據(jù)庫導入所述計算裝置中；
確定所述維護事件中涉及的所述部件的至少一個已經(jīng)超過或者無法滿足由所述故障模型所預測的使用壽命預期；修改所述故障模型，以便創(chuàng)建已更新故障模型；
基于所述已更新故障模型來形成部件更換模型；以及 從所述部件更換模型來創(chuàng)建備件購買計劃。按照上述又一實施例，其中，各部件包括一個或多個故障模式以及與所述故障模式的每個關(guān)聯(lián)的故障模型。按照上述又一實施例，其中，所述預期使用壽命基于渦輪機的點火小時和啟動中的一個或兩者。雖然僅結(jié)合有限數(shù)量的實施例詳細描述了本發(fā)明， 但是應當易于理解，本發(fā)明并不局限于這類所公開的實施例。相反，本發(fā)明能夠修改為結(jié)合前面沒有描述的任何數(shù)量的變化、變更、替換或等效布置，但是它們與本發(fā)明的精神和范圍相應。另外，雖然描述了本發(fā)明的各個實施例，但是要理解，本發(fā)明的方面可以僅包含所述實施例的一些。相應地，本發(fā)明不能被看作受到前面描述限制，而僅由所附權(quán)利要求的范圍來限制。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)備件管理系統(tǒng)(100)，包括 數(shù)據(jù)庫，存儲在計算裝置的存儲器中，所述數(shù)據(jù)庫至少包括機器中的多個部件的點火小時和啟動； 控制器，耦合到數(shù)據(jù)庫，配置成在接收關(guān)于所述機器的維護事件的指示之后創(chuàng)建模型因子(116)，所述控制器還配置成從現(xiàn)有模型和所述模型因子(116)來創(chuàng)建已更新模型(120);以及 部件更換引擎，基于所述已更新模型(120)來創(chuàng)建已更新部件更換模型(122)。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(100)，還包括 備件庫存管理器(140)，從所述已更新部件更換模型(122)來創(chuàng)建備件購買信息(142)。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(100)，其中，各部件包括一個或多個故障模式以及與所述故障模式的每個關(guān)聯(lián)的故障模型。
4.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述機器是渦輪機。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(100)，其中，預期使用壽命基于所述渦輪機的點火小時和啟動中的一個或兩者。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述預期使用壽命基于所述渦輪機所在位置的環(huán)境因素。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述控制器包括模型適配器(118)，所述模型適配器(118)配置成從現(xiàn)有模型和所述模型因子(116)來形成所述已更新模型(120)。
8.一種動態(tài)管理備件的方法，所述方法包括 形成多個部件的故障模型，并且將它們存儲在計算裝置上； 接收維護事件已經(jīng)發(fā)生的指示； 將與所述維護事件中涉及的部件相關(guān)的信息從數(shù)據(jù)庫導入所述計算裝置中； 確定所述維護事件中涉及的所述部件的至少一個已經(jīng)超過或者無法滿足由所述故障模型所預測的使用壽命預期； 修改所述故障模型，以便創(chuàng)建已更新故障模型； 基于所述已更新故障模型來形成部件更換模型；以及 從所述部件更換模型(122)來創(chuàng)建備件購買計劃。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，各部件包括一個或多個故障模式以及與所述故障模式的每個關(guān)聯(lián)的故障模型。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述預期使用壽命基于渦輪機的點火小時和啟動中的一個或兩者。
全文摘要
動態(tài)備件管理系統(tǒng)(100)包括在計算裝置的存儲器中存儲的數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫至少包括機器中的多個部件的點火小時和啟動；以及控制器，耦合到數(shù)據(jù)庫，配置成在接收關(guān)于機器的維護事件的指示之后創(chuàng)建模型因子(116)。該控制器還配置成從現(xiàn)有模型和模型因子來創(chuàng)建已更新模型(120)。該系統(tǒng)還包括部件更換引擎，該部件更換引擎基于已更新模型來創(chuàng)建已更新部件更換模型(122)。
文檔編號G06F17/50GK102955876SQ20121028393
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者J.約蒂, S.杜加爾, M.雷迪 申請人:通用電氣公司