一種智能制造產(chǎn)線的多級(jí)維修決策建模方法和裝置 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明屬于智能制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能制造產(chǎn)線的多級(jí)維修決策建模方法和裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。 背景技術(shù) [0002] 智能制造產(chǎn)線是由多個(gè)制造設(shè)備組成、通過(guò)MES(生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)，Manufacturing?Execution?System)等信息系統(tǒng)進(jìn)行多個(gè)設(shè)備之間的互聯(lián)通信和協(xié)同作業(yè)的制造系統(tǒng)。產(chǎn)線在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)隨機(jī)發(fā)生功能故障或退化故障，隨機(jī)的功能故障或隱藏的退化故障都可能造成產(chǎn)線的意外停機(jī)，進(jìn)而帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益損失。在產(chǎn)線的流水作業(yè)中，任何一個(gè)設(shè)備的故障將導(dǎo)致產(chǎn)線不同程度的損失。并且，不同設(shè)備有多個(gè)關(guān)鍵部件，而不同部件又有多種故障模式。現(xiàn)有的多數(shù)制造產(chǎn)線的維修決策只考慮到設(shè)備層級(jí)的故障預(yù)測(cè)，沒(méi)有考慮底層部件甚至不同故障的影響問(wèn)題，無(wú)法為智能制造產(chǎn)線的主動(dòng)運(yùn)維提供充分的技術(shù)支撐。 發(fā)明內(nèi)容 [0003] 本發(fā)明的目的是提供一種智能制造產(chǎn)線的多級(jí)維修決策建模方法和裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠構(gòu)建智能制造產(chǎn)線的多級(jí)維修決策模型，有效支持智能制造產(chǎn)線的維修方案的分析和制定，減少意外停機(jī)，最大化產(chǎn)線效益。 [0004] 本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種智能制造產(chǎn)線的多級(jí)維修決策建模方法，所述智能制造產(chǎn)線包括m個(gè)設(shè)備Ei，i＝1，...，m，每個(gè)設(shè)備Ei具有ni個(gè)部件Cij，j＝1，...，ni，所述方法包括： [0005] 故障時(shí)間分布獲得步驟：利用部件Cij的歷史故障數(shù)據(jù)，獲得部件Cij的功能故障的故障時(shí)間分布和退化故障的故障時(shí)間分布； [0006] 部件壽命模型構(gòu)建步驟，根據(jù)部件Cij的所有功能故障的故障時(shí)間分布，構(gòu)建部件Cij的基于多功能故障隨機(jī)依賴性的功能壽命模型 根據(jù)部件Cij的相互影響的多個(gè)退化故障的故障時(shí)間分布，構(gòu)建部件Cij的基于多退化故障隨機(jī)依賴性的退化壽命模型[0007] 設(shè)備可用度模型構(gòu)建步驟，根據(jù)部件Cij的功能壽命模型 構(gòu)建設(shè)備Ei的基于多部件功能結(jié)構(gòu)依賴性的功能可用度模型Ai(t)，根據(jù)部件Cij的退化壽命模型 構(gòu)建設(shè)備Ei的基于多部件性能結(jié)構(gòu)依賴性的性能可用度模型Bi(t)和性能可用度懲罰模型ABi(t)，其中，t為時(shí)刻； [0008] 產(chǎn)線效益模型構(gòu)建步驟，利用設(shè)備Ei的功能可用度模型Ai(t)，計(jì)算產(chǎn)線由于功能故障導(dǎo)致的損失；利用設(shè)備Ei的性能可用度模型Bi(t)和性能可用度懲罰模型ABi(t)，計(jì)算產(chǎn)線由于退化故障導(dǎo)致的損失，根據(jù)產(chǎn)線由于功能故障和退化故障導(dǎo)致的損失，構(gòu)建基于多設(shè)備經(jīng)濟(jì)依賴性的產(chǎn)線效益模型； [0009] 維修決策獲得步驟，根據(jù)產(chǎn)線要求的約束條件，對(duì)所述產(chǎn)線效益模型進(jìn)行優(yōu)化求解，獲得使產(chǎn)線效益最大化的維修決策。 [0010] 優(yōu)選地，在設(shè)備可用度模型構(gòu)建步驟中，將部件Cij的功能壽命模型 融合為設(shè)備Ei的功能模型 計(jì)算設(shè)備在時(shí)刻t的預(yù)期功能故障時(shí)長(zhǎng) 得到設(shè) 備Ei的功能可用度 [0011] 優(yōu)選地，在設(shè)備可用度模型構(gòu)建步驟中，計(jì)算部件Cij在Γ(t)內(nèi)的預(yù)期退化故障時(shí)長(zhǎng) 得到設(shè)備Ei的性能故障時(shí)間 從而得 到設(shè)備Ei的性能可用度模型 [0012] 其中，Γ(t)為設(shè)備Ei的預(yù)期功能正常時(shí)間，Γ(t)＝t?αi(t)。 [0013] 優(yōu)選地，在設(shè)備可用度模型構(gòu)建步驟中，如下構(gòu)建設(shè)備Ei的性能可用度懲罰模型ABi(t)： [0014] [0015] 其中，ωij是部件Cij的性能對(duì)設(shè)備Ei的生產(chǎn)質(zhì)量的影響因子。 [0016] 優(yōu)選地，在所述產(chǎn)線效益模型構(gòu)建步驟中，根據(jù)功能可用度模型Ai(t)和性能可用度模型Bi(t)獲得預(yù)期故障時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)各設(shè)備之間的串并聯(lián)關(guān)系以及性能可用度懲罰模型ABi(t)，計(jì)算各預(yù)期故障時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間段內(nèi)的損失。 [0017] 優(yōu)選地，在所述部件壽命模型構(gòu)建步驟中，對(duì)所有功能故障的故障時(shí)間分布分別進(jìn)行蒙特卡洛抽樣，取每個(gè)分布的第w次抽樣樣本中最早發(fā)生的故障組成統(tǒng)計(jì)量Xij＝min{xij，1，...，xij，w，...，xij，z}，通過(guò)對(duì)該統(tǒng)計(jì)量進(jìn)行擬合，得到功能壽命模型 其中，z為蒙特卡洛抽樣次數(shù)，z＞10000。 [0018] 優(yōu)選地，在所述部件壽命模型構(gòu)建步驟中，針對(duì)相互影響的多個(gè)退化故障，構(gòu)建多元聯(lián)合分布函數(shù) 作為退化壽命模型，其中， 為部件 Cij的退化故障數(shù)，σlk為協(xié)方差矩陣，衡量多個(gè)退化故障的隨機(jī)依賴性程度。 [0019] 優(yōu)選地，在所述部件壽命模型構(gòu)建步驟中，基于功能故障與退化故障之間的隨機(jī)依賴性，按照功能故障的發(fā)生以一定概率、按一定比例減小退化故障的故障分布時(shí)間的均值同時(shí)增大其方差的方式，修正退化壽命模型

1.一種智能制造產(chǎn)線的多級(jí)維修決策建模方法，所述智能制造產(chǎn)線包括m個(gè)設(shè)備Ei，i＝ 1，...，m，每個(gè)設(shè)備Ei具有ni個(gè)部件Cij，j＝1，...，ni，其特征在于，所述方法包括： 故障時(shí)間分布獲得步驟：利用部件Cij的歷史故障數(shù)據(jù)，獲得部件Cij的功能故障的故障時(shí)間分布和退化故障的故障時(shí)間分布； 部件壽命模型構(gòu)建步驟，根據(jù)部件Cij的所有功能故障的故障時(shí)間分布，構(gòu)建部件Cij的基于多功能故障隨機(jī)依賴性的功能壽命模型 根據(jù)部件Cij的相互影響的多個(gè)退化故障的故障時(shí)間分布，構(gòu)建部件Cij的基于多退化故障隨機(jī)依賴性的退化壽命模型設(shè)備可用度模型構(gòu)建步驟，根據(jù)部件Cij的功能壽命模型 構(gòu)建設(shè)備Ei的基于多部件功能結(jié)構(gòu)依賴性的功能可用度模型Ai(t)，根據(jù)部件Cij的退化壽命模型 構(gòu)建設(shè)備Ei的基于多部件性能結(jié)構(gòu)依賴性的性能可用度模型Bi(t)和性能可用度懲罰模型ABi(t)，其中，t為時(shí)刻； 產(chǎn)線效益模型構(gòu)建步驟，利用設(shè)備Ei的功能可用度模型Ai(t)，計(jì)算產(chǎn)線由于功能故障導(dǎo)致的損失；利用設(shè)備Ei的性能可用度模型Bi(t)和性能可用度懲罰模型ABi(t)，計(jì)算產(chǎn)線由于退化故障導(dǎo)致的損失，根據(jù)產(chǎn)線由于功能故障和退化故障導(dǎo)致的損失，構(gòu)建基于多設(shè)備經(jīng)濟(jì)依賴性的產(chǎn)線效益模型；維修決策獲得步驟，根據(jù)產(chǎn)線要求的約束條件，對(duì)所述產(chǎn)線效益模型進(jìn)行優(yōu)化求解，獲得使產(chǎn)線效益最大化的維修決策， 在設(shè)備可用度模型構(gòu)建步驟中，將部件Cij的功能壽命模型 融合為設(shè)備Ei的功能模型 計(jì)算設(shè)備在時(shí)刻t的預(yù)期功能故障時(shí)長(zhǎng) 得到設(shè)備Ei的功能可 用度 2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在設(shè)備可用度模型構(gòu)建步驟中，計(jì)算部件Cij在Γ(t)內(nèi)的預(yù)期退化故障時(shí)長(zhǎng) 得到設(shè)備Ei的性能故障時(shí)間 從而得到設(shè)備Ei的性能可用度模型 其中，Γ(t)為設(shè)備Ei的預(yù)期功能正常時(shí)間， Γ(t)＝t?αi(t)。 3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在設(shè)備可用度模型構(gòu)建步驟中，如下構(gòu)建設(shè)備Ei的性能可用度懲罰模型ABi(t)： 其中，ωij是部件Cij的性能對(duì)設(shè)備Ei的生產(chǎn)質(zhì)量的影響因子。 4.如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述產(chǎn)線效益模型構(gòu)建步驟中，根據(jù)功能可用度模型Ai(t)和性能可用度模型Bi(t)獲得預(yù)期故障時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)各設(shè)備之間的串并聯(lián)關(guān)系以及性能可用度懲罰模型ABi(t)，計(jì)算各預(yù)期故障時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間段內(nèi)的損失。