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基于Weibull分布计算造船设备故障发生概率沈建平(上海科技开发交流中心，上海200235)DistributedComputingShipbuildingEquipmentFailureProbabilitybasedonWeibullSHENJian-ping(ShanghaiScienceandTechnologyDevelopmentExchangeCenter，Shanghai200235，China)Abstract:Equipmentfaultdevelopmentprocesshasitsobjectivelaw.Researchoffaultrulesformaintenancee-venmorescientificmaintenancesystemisveryimportant.Inthispaper，usingWeibullmethodofstatisticala-nalysisofequipmentmalfunctionrule，andcalculatestheequipmentreliabilityandfailure.Statisticalanalysisisanimportantmeansoffaultmanagementandthemainbasisformanagementgoals.Keywords:equipmentmanagementequipmentfailureanalysisWeibullmethodequipmentmaintenance0前言设备维修基本可分为事后(被动)维修和预防(主动)维修两种方式.在故障发生后才进行的维修方式称为事后(被动)维修，这是一种传统的维修方式方法简单但不知何时发生设备故障，仅适用于生产中非重要的作用或可代用的设备而对于生产中的关键设备，因突如其来设备停机往往会严重影响生产，所以应采用预防(主动)维修方式，即设备运行一.段时间后停机维修故分析设备故障发生的规律，有计划地进行设备维修保养，对保障生产有着重大的意义1设备故障的发生发展规律分析一个由许多零部件构成的复杂设备或系统，如果它的组成部分发生故障(失效)将导致整台设备收稿日期:2010-05-07或整个系统发生故障，那么，其故障率的变化多数呈现一个类似浴盆状的曲线，所以常被叫做“浴盆曲线”.设备的典型故障率曲线(浴盆曲线)，见图1作者简介:沈建平(1955-)，男，硕士，研究方向为企业运作管理这个曲线分三段，对应着故障的三个时期:1)早期故障时期.这是使用初期故障率比较高的时期，它是由于设备内在的设计问题、原材料、工艺产生的缺陷造成的.这种故障必须尽早发现、尽早解决.这种故障不仅发生在使用的初期，而且在维修或改造后再使用时也会出现这种故障.2)偶发故障时期.这是使用的中间过程中故障率较低，且状态较稳定的时期，在这一时期，设备一般很少发生故障，只是由于无法排除的缺陷，不能控制不能预测的缺陷或突发性的过载及其他特殊原因造成的故障，故障的发生是随机的故称为偶发故障期.3)耗损故障时期.这是设备使用后期，故障率再次升高的时期，由于经过长期的使用，设备磨损严重，化学变化、老化等原因，使故障增多，这时期已接近寿命的完结.1.1威布尔分布(Weibull)威布尔分布能全面地描述浴盆失效概率曲线的各个阶段.大量实践说明，凡是因为某一局部失效或故障所引起的全局机能停止运行的元件、器件、设备、系统等的寿命服从威布尔分布，特别在研究金属材料的疲劳寿命都服从威布尔分布.威布尔分布的概率密度1:式中:β为形状参数(shape)，η为尺度参数(scale).且有:β1，属早期故障型.β1，属耗损故障型.β=1，属偶发故障型.1.2可靠度可靠度表示在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的概率.式中:t为规定的时间，T为系统的寿命，R(t)为系统在规定的时间内完好的概率.1.3故障率故障率表示系统在时间t及t之前发生的概率：有:R(t)+F(t)=12分析2.1实验数据准备观察设备运行并记录设备维修台帐，统计数据分布示意如图2:图中t1,t2,…,tn为设备正常运行时间,t01,t02,…,tn为设备维修时间.以某重机公司重点设备1.8*6M龙门铣2005年(1～12)月停台统计表作为实验分析数据，列出设备正常运行时间t(天)序列如下:3,2,9,12,10,1,8,8,8,23,6,4,2,31,91,5,5,21,3,1,19,30,5,8,4,3,5,3,6,5,5.2.2威布尔(Weibull)概率图用Minitab2作概率图，如图3，注意观察图中点与直线的拟合，起更大作用的是中部的点而不是极值点.经验方法是大致在第25个到第75个百分点之间1.概率图中给出了β(Shape)与η(Scale)值图31.8*6M龙门铣β=1.27971η=9.87149从图3中可以看到，拟合优度较好，因此可以得出结论威布尔分布是合适的模型.此外，注意到参数β大于1，属耗损故障型，即浴盆曲线的后期阶段.此时设备已经老化，故障不断发生.2.3计算可靠度R(t)与故障率F(t)由积分式可得出下列公式:3结论浴盆曲线的早期故障区,表现为产品在开始使用.的初级阶段呈现很高的失效率.但这个高失效率随时间的延续很快下降,而后达到一个稳定值，主要原因是由于制造工艺,材料缺陷,包装,运输及安装不妥,等引起的.浴盆曲线的偶发故障区,表现为产品效率处于一个稳定的水平，失效率为一个常数，这段时间区间是产品的最佳使用期浴盆曲线的耗损故障区，表现为产品使用的后期阶段，失效率将迅速上升由于产品在长期工作之后，构成设备的某些零部件已经老化耗损，导致寿命终止避免的方法是或者进行预防性维修或者更新设备上述分析中,表1显示设备故障率F（t）在运行8天后，概率值已大于0.5，如不制定有效的预防性维.修计划，将会严重地影响生产当然，企业应从整体权.衡维修与更新两者之间的成本，以便做出最佳选择参考文献:［1］道格拉斯·C·蒙哥马利，乔治·C·朗格尔，诺尔马·法里斯·于贝尔著;代金等译工程统计学［M］北京:中国人民大学出版社，2005［2］张驰.MINTAB:六西玛解决方案［M］.广州:广州经济出版社，2003