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        不確定健康評估下基于狀態(tài)維修的效果研究

        2012-02-22 08:08:38楊述明邱靜劉冠軍徐玉國王超
        兵工學(xué)報 2012年2期
        關(guān)鍵詞:穩(wěn)態(tài)裝備發(fā)動機

        楊述明,邱靜,劉冠軍,徐玉國,王超

        (國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院 裝備綜合保障技術(shù)重點實驗室,湖南 長沙410073)

        隨著武器裝備功能、結(jié)構(gòu)及其技術(shù)復(fù)雜性的增加,對其維護與保障工作提出了新的要求。裝備的維修保障模式在總體上將逐步由定期維修、事后維修向基于狀態(tài)維修(CBM)發(fā)展[1-3]。CBM 以裝備的健康狀態(tài)為依據(jù)觸發(fā)維修行為,因此健康評估的準(zhǔn)確性將直接影響CBM 決策的正確性[4-6]。目前大量研究集中在健康評估技術(shù)和CBM 技術(shù)本身[7-9],很少關(guān)心健康評估效果對裝備CBM 效果的影響。事實上,由于裝備健康狀態(tài)退化過程的隨機性和動態(tài)性以及健康評估模型和算法本身的不確定性,健康評估結(jié)果存在不確定性[]。不確定健康評估直接影響CBM 行為決策,導(dǎo)致維修過?;蚓S修不足,從而最終影響裝備的戰(zhàn)備完好性。針對該問題,本文首先定義了不確定健康評估、CBM 效果的定量評價指標(biāo),然后基于Markov 狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程和穩(wěn)態(tài)平衡原理建立兩者之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,最后用兩個裝備實例驗證了所提方法的可行性和合理性。

        1 CBM 效果、不確定健康評估定量描述

        1.1 裝備健康狀態(tài)描述

        裝備健康狀態(tài)的描述存在很多形式,主要包括定性描述和定量描述。定性描述一般把裝備健康狀態(tài)退化過程劃分成離散的狀態(tài),如三狀態(tài)描述為正常、性能下降和功能失效[3],五狀態(tài)描述為健康、比較健康、亞健康、臨界健康、完全失效(故障)[10]。定量描述引入健康指標(biāo)(HI)概念[11],它把裝備健康水平映射成[0,1]之間的值。當(dāng)裝備處于完全健康時,HI =1;當(dāng)裝備完全失效時,HI =0;當(dāng)裝備處于二者之間時,0 <HI <1.本文把裝備的健康狀態(tài)退化過程離散成n+1 個狀態(tài),即健康狀態(tài)空間為HS={1,2,…,n +1},狀態(tài)1 表示完全健康,狀態(tài)n +1表示完全失效(故障),狀態(tài){2,3,…,n}表示裝備健康逐漸退化狀態(tài)。

        1.2 CBM 效果定量描述

        CBM 通過機內(nèi)或外置測試獲取裝備的狀態(tài)信息,評估裝備健康狀態(tài)以決定維修時間和維修方式,從而有效提高裝備的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)持續(xù)能力。從數(shù)學(xué)上講,穩(wěn)態(tài)可用度是裝備工作時間趨于無窮大時裝備的可用程度[12],反映了裝備長期使用過程中的戰(zhàn)備完好性與任務(wù)持續(xù)能力。CBM 的突出優(yōu)越性就在于使得裝備的可用度得到了提高,因此,可以使用穩(wěn)態(tài)可用度來刻畫裝備CBM 效果。

        本文在裝備健康狀態(tài)退化過程建模和控制限維修策略(CLMP)基礎(chǔ)上給出穩(wěn)態(tài)可用度的解析表達。裝備健康狀態(tài)退化過程具有連續(xù)性、隨機性、遞增性和不可逆性等特點,一般采用連續(xù)的gamma 過程建模[13]。但若忽略裝備健康狀態(tài)退化間的微小差異,可以用連續(xù)時間馬爾可夫鏈(CTMC)進行建模[14]。

        設(shè)裝備任意時間t 的健康狀態(tài)為隨機變量X(t),則滿足馬氏性的隨機過程{X(t),t≥0}是定義在HS上的CTMC.CLMP 指當(dāng)裝備健康狀態(tài)處于[1,k-1]時,不進行任何維修;當(dāng)裝備健康狀態(tài)處于[k,n]時,采用CBM;當(dāng)裝備健康狀態(tài)為n +1 時,裝備完全失效(故障),采用修復(fù)性維修或更換,k 和n 稱為CBM 控制限和修復(fù)性維修控制限。整個過程如圖1所示。

        圖1 裝備健康狀態(tài)退化過程及CLMPFig.1 Equipment health state degradation process and CLMP

        設(shè)裝備在各個健康狀態(tài)處于可工作的概率為pi,0,1≤i≤n,則裝備的穩(wěn)態(tài)可用度A 可表示為

        1.3 健康評估的不確定性描述

        由于狀態(tài)信息輸入、評估算法和評估模型的不確定性導(dǎo)致健康評估存在誤差,使得裝備“該修而不修,不該修而修”。本文結(jié)合CLMP 引入正確評估率、欠評估率和過評估率來描述裝備健康評估的不確定性。設(shè)任意時刻t 裝備的健康狀態(tài)真值為隨機變量X0(t),評估值為X(t),定義如下

        正確評估率

        欠評估率

        過評估率

        顯然

        從上面定義可以看出:正確評估率反映了裝備正確決策“維修”和“不修”的可能性,而欠評估率和過評估率反映了裝備“該修而不修”和“不該修而修”的錯誤決策可能性。

        2 不確定健康評估下的CBM 效果

        2.1 模型假設(shè)

        1)裝備健康狀態(tài)轉(zhuǎn)移率λ、健康狀態(tài)評估頻率λH和評估時間1/μH均服從指數(shù)分布;

        2)裝備存在三種形式的維修:把在區(qū)間[1,k-1]的健康狀態(tài)過評估為區(qū)間[k,n]之間的狀態(tài)導(dǎo)致的CBM、把在區(qū)間[k,n]的健康狀態(tài)正確評估為[k,n]之間的狀態(tài)導(dǎo)致的CBM 和裝備完全故障時的修復(fù)性維修,維修時間分別為1/μP1、1/μP2和1/μF,均服從指數(shù)分布,且相互獨立;

        3)通過CBM 和修復(fù)性維修后的裝備返回最初的工作狀態(tài),即修復(fù)如新。

        2.2 狀態(tài)及概率定義

        S(i,0):裝備在第i 個健康狀態(tài)退化階段處于工作狀態(tài),pi,0=P{S(i,0)},1≤i≤n;

        S(i,1):裝備在第i 個健康狀態(tài)退化階段處于評估狀態(tài),pi,1=P{S(i,1)},1≤i≤n;

        S(F):裝備健康處于完全失效狀態(tài),pF=P{S(F)};

        S(p,2):裝備健康狀態(tài)不準(zhǔn)確評估(過評估)下的CBM 狀態(tài),pp,2=P{S(p,2)};

        S(p,3):裝備健康狀態(tài)正確評估下的CBM 狀態(tài),pp,3=P{S(p,3)};

        裝備在一個運行周期內(nèi),狀態(tài)之間以一定的概率相互轉(zhuǎn)移,狀態(tài)及其轉(zhuǎn)移概率構(gòu)成馬爾可夫鏈,如圖2所示。

        圖2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖Fig.2 State transfer graph

        2.3 關(guān)聯(lián)模型建立

        根據(jù)馬氏過程平穩(wěn)狀態(tài)下的統(tǒng)計平衡原理,即流入某個狀態(tài)的平均傳遞率等于流出該狀態(tài)的平均傳遞率,則有如下方程組

        對于狀態(tài)S(1,0)

        對于狀態(tài)S(2,0)~S(k-1,0)

        對于狀態(tài)S(k,0)~S(n,0)

        對于狀態(tài)S(F)

        對于狀態(tài)S(1,1)~S(k-1,1)

        對于狀態(tài)S(k,1)~S(n,1)

        對于狀態(tài)S(p,2)

        對于狀態(tài)S(p,3)

        一共有2n+3 個狀態(tài),狀態(tài)方程有2n+3 個,而裝備在平穩(wěn)狀態(tài)下所有狀態(tài)概率之和為1,即

        因此,可以求出裝備在各個健康狀態(tài)處于可工作的概率pi,0,1≤i≤n,而pi,0是α 和q 的函數(shù),再根據(jù)公式(1)可以得到CBM 效果(穩(wěn)態(tài)可用度)與不確定健康評估(正確評估率α、過評估率q)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系

        3 案例驗證

        本文通過艦船發(fā)動機[15]和某型裝備來說明健康評估的不確定性對裝備穩(wěn)態(tài)可用度的影響。

        案例1:某艦船發(fā)動機的健康狀態(tài)退化過程離散為7 個狀態(tài),相鄰兩個健康狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率相同,設(shè)為λ.當(dāng)發(fā)動機健康狀態(tài)處于區(qū)間[1,4]時,不采取維修措施;當(dāng)發(fā)動機健康狀態(tài)處于區(qū)間[5,7]時,采用CBM;當(dāng)發(fā)動機健康狀態(tài)超過7 時,進行修復(fù)性維修。已知該發(fā)動機的平均壽命周期為1 000 h,平均健康狀態(tài)評估時間為2 h,由于健康狀態(tài)過評估導(dǎo)致的平均CBM 時間為10 h,正確的CBM 平均時間為20 h,修復(fù)性維修時間為100 h.由此可得:λ=0.007,λH=0.01,n=7,k=5,T=1 000,μH=0.5,μP,1=0.1,μP,2=0.05,μF=0.01.

        其中Δ=1 +a+a2+a3+ba3+b2a3+b3a3.

        采用計算機仿真的方法得到發(fā)動機穩(wěn)態(tài)可用度A 與正確評估率α 和過評估率q 的關(guān)系如圖3所示。

        圖3 艦船發(fā)動機穩(wěn)態(tài)可用度與正確評估率和過評估率間的關(guān)聯(lián)關(guān)系Fig.3 Dependency between steady- state availability and accurate evaluation probability and excessive evaluation probability

        物理解釋:從艦船發(fā)動機的維修性參數(shù)可以看出,修復(fù)性維修時間占壽命周期的比例很大,而CBM 時間占用壽命周期的比例很小,即修復(fù)性維修時間比CBM 時間造成的停機時間更長,因此,該發(fā)動機可以采用CBM 提高穩(wěn)態(tài)可用度。健康評估越準(zhǔn)確,即α 越大,發(fā)動機進行正確CBM 的概率就越大,穩(wěn)態(tài)可用度也就越大;當(dāng)健康評估不準(zhǔn)確時,即q 越大時,把在正常工作狀態(tài)的發(fā)動機也進行了CBM,從而使得可用度降低。當(dāng)α=1,q=0 時,可用度最大,為0.944 7.

        案例2:某型裝備的一個壽命周期劃分為7 個健康狀態(tài),相鄰兩個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移率相同,設(shè)為λ.當(dāng)健康狀態(tài)處于區(qū)間[1,4]時,不采取維修措施;當(dāng)健康狀態(tài)處于區(qū)間[5,7]時,采用CBM;當(dāng)健康狀態(tài)超過7 時,進行修復(fù)性維修。已知該裝備平均壽命周期為1 500 h,平均健康狀態(tài)評估時間為0.3 h,由于健康狀態(tài)過評估導(dǎo)致的平均CBM 時間為0.6 h,正確的CBM 平均時間為1.2 h,修復(fù)性維修時間為2 h.由此可得:λ =0.005,λH=0.01,n =7,k=5,T=1 500,μH=1/0.3,μP,1=1/0.6,μP,2=1/1.2,μF=0.5.

        通過計算機仿真的方法得到該裝備穩(wěn)態(tài)可用度A 與正確評估率α 和過評估率q 的關(guān)系如圖4所示。

        圖4 某型裝備穩(wěn)態(tài)可用度與正確評估率和過評估率間的關(guān)聯(lián)關(guān)系Fig.4 Dependency between steady- state availability and accurate evaluation probability and excessive evaluation probability

        物理解釋:某型裝備在設(shè)計時并行開展了維修性、測試性和可靠性設(shè)計,使得其維修性和測試性水平大大提高,表現(xiàn)在修復(fù)性維修時間相對于壽命周期的比例很小,并且修復(fù)性維修時間和CBM 時間相差不大。在這種情況下,一般就讓裝備運行到壽命周期末,然后采用修復(fù)性維修。也就是說,CBM 對提高穩(wěn)態(tài)可用度不大,因此正確評估率對可用度影響也不大;但是過評估率會把本來不需要進行任何維修的狀態(tài)評估為CBM 狀態(tài),從而使得穩(wěn)態(tài)可用度降低。當(dāng)α=1,q=0 時,可用度最大,為0.995 6.

        4 結(jié)論

        1)在裝備健康狀態(tài)退化模型和控制限維修策略的基礎(chǔ)上提出了用于定量描述不確定健康評估效果和CBM 效果的指標(biāo);

        2)利用CTMC 建立了裝備退化狀態(tài)、維修狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型,并基于馬氏過程的統(tǒng)計平衡原理建立了穩(wěn)態(tài)可用度與正確評估率和過評估率之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系;

        3)通過兩個案例驗證了所建模型的合理性和可行性。

        References)

        [1] Bengtsson M,Olsson E,F(xiàn)unk P,et al.Technical design of condition based maintenance system-A case study using sound analysis and case-based reasoning[C]∥Maintenance and Reliability Conference,Proceedings of the 8th congress,Knoxville:2004.

        [2] 馬颯颯,陳國順,方形橋.復(fù)雜裝備故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)初探[J].計算機測量與控制,2010,18(1):1-4.MA Sa-sa,CHEN Guo-shun,F(xiàn)ANG Xing-qiao.Research on prognostics and health management system of complex equipment[J].Computer Measurement & Control,2010,18(1):1-4.(in Chinese)

        [3] 梁旭,李行善,張磊,等.支持視情維修的故障預(yù)測技術(shù)研究[J].測控技術(shù),2007,26(6):5-8.LIANG Xu,LI Xing-shan,ZHANG Lei,et al.Survey of fault prognostics supporting condition based maintenance[J].Measurement &Control Technology,2007,26(6):5-8.(in Chinese)

        [4] 孫博,康銳,謝勁松.故障預(yù)測與健康管理系統(tǒng)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀綜述[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),2007,29(10):1762-1767.SUN Bo,KANG Rui,XIE Jin-song.Research and application of the prognostic and health management system[J].Systems Engineering and Electronics,2007,29(10):1762-1767.(in Chinese)

        [5] Volponi A.Development of an information fusion system for engine diagnostics and health management [R].NASA/TM-2004-212924.

        [6] 吳波,賈希勝,夏良華.基于灰色聚類和模糊綜合評判的裝備-裝備群健康狀態(tài)評估[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報,2009,21(5):1-5.WU Bo,JIA XI-sheng,XIA Liang-h(huán)ua.Health assessment of equipment-equipment cluster based on grey clustering and fuzzy synthetic evaluation[J].Journal of Ordnance engineering college,2009,21(5):1-5.(in Chinese)

        [7] 張亮,張鳳鳴,杜純.復(fù)雜裝備健康狀態(tài)評估的粗燥核距離度量方法[J].計算機工程與設(shè)計,2009,30(18):4269-4271.ZHANG Liang,ZHANG Feng-ming,DU Chun.Research on health condition assessment method for complex equipment based on rough set and kernel space distance metric[J].Computer Engineering andDesign,2009,30(18):4269-4271.(in Chinese)

        [8] Lin D M,Murray Wiseman,Dragan Banjevic,et al.An approach to signal processing and condition-based maintenance for gearboxes subject to tooth failure[J].Mechanical Systems and Signal Processing,2004,18(5):993-1007.

        [9] Kamran S,Hamid B,Arash B,et al.A new condition based maintenance model with random improvements on the system after maintenance actions:optimizing by monte carlo simulation[J].World Journal of modeling and simulation,2008,4(3):230-236.

        [10] 王儼剴,廖明夫.航空發(fā)動機健康等級綜合評價方法[J].航空動力學(xué)報,2008,23(5):939-945.WANG Yan-kai,LIAO Ming-fu.Study on grading of health condition of aerospace propulsion system[J].Journal of Aerospace Power,2008,23(5):939-945.(in Chinese)

        [11] Jaw L C,F(xiàn)riend R.ICEMS:A platform for advanced conditionbased health management[C]∥Proceedings of IEEE Aerospace Conference on Aerospace,Bigsky:MT,USA,2001:2909-2914.

        [12] Raje D V,Olaniya R S,Wakhare P D,et al.Availability assessment of a two-unit stand-by pumping system[J].Reliability Engineering and System Safety,2000,68(3):269-274.

        [13] Kallen M J,van Noortwijk J M.Optimal maintenance decisions under imperfect inspection[J].Reliability Engineering and System Safety,2005,90(2-3):177-185.

        [14] Tseng S T,Peng C Y.Stochasticdiffusion modeling of degradation data[J].Journal of Data Science,2007,5(3):315-333.

        [15] Cassady C R,Iyoob I M,Schneider,K Pohl E A.A generic model of equipment availability under imperfect maintenance[J].IEEE Transactions on Reliability,2005,54(4):564-571.

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