最小故障率下CNC组合加工中心平均维修时间确定_CNC加工中心

前言：

有统计表明，CNC组合加工中心维修保养费用在整个寿命周期费用中的占比高达20%-30%^[1]。因此，进行整机维修时间研究对于合理选择维修策略、制定维修计划，保证企业生产的可持续性、减少企业停机维修损失等有重要意义。

目前国内外对于维修策略的研究主要集中于维修模型的研究，且主要基于成本与可靠性为约束展开。BGDale^p]建立了以可靠性为约束条件维修费用最小维修计划优化模型。成国庆^[3]等针对工程技术领域中的串联可修系统，以系统中部件的故障次数为更换策略，系统平均费用率为目标函数，提出了一种维修更换模型。申桂香[^4]等人在有效性最大的

基础上，提出一种在修复型维修状态下的最佳预防维修间隔时间模型，最大限度保证加工中心的使用性能并减少维修费用。石慧w等提出一种基于复杂系统剩余寿命有效预测的预防性维护维修策略，其优化模型的目标函数是最小化平均维护费用。程志君^[6]等人针对部件间存在经济相关性的复杂系统，提出一类基于机会策略的视情维修优化模型。通过对比发现，应用模型能够降低系统的运行维护费用，如果部件级失效率之比在适当范围内，其经济相关性越强，节省费用的效率越高。蔡景^m等人以故障风险为约束，以系统总体维修费用最小化、系统利用率最大化为目标，建立了复杂系统成组维修策略的优化模型。李剑涛^[8]等人从装备的可靠性和维修费用出发，重点研究了年龄维修策略的维修间隔期和定期检测策略的检测时间间隔的定量分析方法。

系统维修时间与组件故障率及维修时间密切相关，是组件故障率及其维修时间的函数。但目前系统预防维修时间或平均维修时间的确定多忽略系统组件的故障率及各组件维修时间，而是将其所有组件维修时间不加区分统一放在一起，通过模型假设、

参数估计及假设检验确定其分布模型进而通过点估计得到。该计算得到的系统平均维修时间存在较大^去:，使辩据此制定的维修周期计划不符合工程实际，影响维修效果。因此本文将考虑系统组件的故障时间相关性，建立基于故障时间相关的组件故障率模型，结合各组件维修时间模型，建立基于组件平均维修时间加权的系统平均维修时间模型以确定最小故障次数下系统平均维修时间。并以CNC组合加工中心为例介绍具体计算过程，为实现系统维修时间设计及维修计划制定提供理论依据。

1系统平均维修时间建模原理

首先建立时间相关下系统组件故障率模型，然后依据系统组件串联关系建立系统故障率模型并确定系统最小故障率值，最后结合各组件维修时间模型建立最小故障率下系统平均维修时间模型。

U基于时间相关的系统组件可靠性建模

综合考虑系统其余组件故障时间和定时截尾可靠性试验等多重截尾数据对系统组件故障时间的影响，引入平均秩次法对故障时间次序进行修正，应用近似中位秩法建立经验分布函数，采用极大似然估计法（MLE)法进行参数估计，采用D检验法进行模型拟合性检验，以确定各系统组件可靠性函数。

(1)系统组件故障秩次修正

j节约试验时间与费用，CNC组合加工中心可靠性试验采用定时截尾方式进行，因此，试验结束时每台试验加工中心会产生一个截尾数据（验截止时间与最后一个试验时间之差）。同时，当系统故障时，一个组件会产生一个自身的故障时间并使得系统所有其他组件的时间截尾。因为多重截尾数据的存在，致使被研究组件的故障次序发生变化，为此，本文采用Johnson法^[⁸^]，引入秩増量来修正这一秩次变动。

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结束语：

(1) 本文引入平均秩次法进行多重截尾故障秩次修正，应用极大似然估计法进行系统组件故障率模型参数估计，并进行参数修正与模型拟合性检验,实现时间相关下系统组件故障率建模，提高模型准确性与合理性；

(2) 针对各系统组件维修时间小样本特点，进行最小二乘法约束准则下的参数优化，使用粒子群优化算法进行参数估计，并进行模型拟合性检验，建立小样本下系统组件维修时间模型，提高模型精度；

(3) 综合考虑CNC组合加工中心系统组件故障时间相关性，结合各组件维修时间模型，建立最小故障次数下基于组件平均维修时间加权的系统平均维修时间模型以确定系统平均维修时间，修正传统为系统维修时间设计的弊端，为合理制定维修策略奠定基础。

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最小故障率下CNC组合加工中心平均维修时间确定

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