动态可靠度分析架构

SDL中央大學機械工程研究所KSW7動態可靠度分析架構動態可靠度目標:在一段時間內執行特定之功能失效率可靠度可預測的失效(客觀環境造成)不可預測的失效(Whitenoise)e環境的突發變化主觀缺陷人-機介面f1(1-R,R)或f1(1-R)適應過程f(R)損傷累積過程f2(1-R)0,eehencRch1'')1(nmmRlRhmaaRh'')1()1()(nmnmRlRRcaReRhRRlRRcaRehRdtdRnmnm''11SDL中央大學機械工程研究所KSW8汽車零件失效數據分析（例一）Model1:Model2:Weibull:nRceRh1nmRcaReRh1ttRexpMixed-Weibull:21211exptptptR•Model2嵌合結果比Model1好，•傳統的Weibull函數嵌合結果不好，•Mixed-Weibull與Model2嵌合結果都很好，但是Mixed-Weibull太複雜。SDL中央大學機械工程研究所KSW9含修理行為之等效動態可靠度•無維修之動態可靠度數學模式•有維修之動態可靠度數學模式nRce1''11nmnmRlRRce(主要為損傷累積效應)(損傷累積效應－維修效應)時間可靠度不含修理行為之動態可靠度以鋸齒狀表現含修理行為之動態可靠度含修理行為之等效動態可靠度SDL中央大學機械工程研究所KSW10維修效應對可靠度的影響維修效應損傷累積效應可靠度趨於穩定的平衡點維修效應損傷累積效應可靠度持續退化永續維修SDL中央大學機械工程研究所KSW11關鍵系統分負荷觀念介紹關鍵系統被動並聯主動並聯替代備用待機並聯k-out-of-n:(GorF)(k-out-of-r-from-n)分負荷系統例:發電廠,飛機引擎,汽車輪胎數支螺栓固定一機件,............分負荷(k,n)系統開關備用(k,k,n-k)SDL中央大學機械工程研究所KSW1212347891065ABC分負荷系統之存活機率模式ABC(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)ABCABCABCABCABCABCABCABCABC分負荷(1,3)系統SDL中央大學機械工程研究所KSW13分負荷系統之分析※目標:使非等強度分負荷(k,n)系統在使用過程表現最大系統可用度‧負荷設計‧負荷調整‧系統維護※手段：※負荷相關等值失效率之系統※負荷相關累積失效率之系統負荷設計,負荷調整,更換負荷調整,維護保養SDL中央大學機械工程研究所KSW14分負荷設計策略MaximizeSubjecttoTLLLknn,,,,12fLLLMn120,,,‧最大系統期望壽命(PolicyA)‧各分系統壽命相同(PolicyB)[76]vijuMnvnvijufLLLL,,...,,,,..,,,,,......1012EqualizeSubjectto‧平均負荷條件(PolicyC)LvnvijufLLLLvijuMn,,...,,,,..,,,,,......1012EqualizeSubjecttop.17公式loadconditionSDL中央大學機械工程研究所KSW15計算n個分系統中有m個分系統存活時之負荷設定MaxTSubjtoLLkmijuijuuijn.,.,,,...,...,...1是否完成該存活分系統數下之負荷設計NY開始m=k不同存活模式之最佳負荷最大系統期望壽命計算流程m=m+1mn結束NY(PolicyA)SDL中央大學機械工程研究所KSW16計算n個分系統中有m個分系統存活時之負荷設定EqualizeSubjtoLLuijuijuuijn,,...,...,...,.,1是否完成該存活分系統數下之負荷設計NY開始m=n該存活條件之最佳負荷m=m-1mk結束NY分系統壽命相同計算流程(PolicyB)SDL中央大學機械工程研究所KSW17分負荷設計應用LoadingadjustmentspolicyALoadingadjustmentspolicyBLoadingadjustmentspolicyCSystemtypeMTBFofsuccessfulmodesMTBF(hr)TTin1,MTBF(hr)TTin1,MTBF(hr)TTin1,T01699263.09%1662562.09%750033.63%T1860331.94%787329.40%1251756.12%T213364.97%22778.51%228610.25%k=1,n=3T1,3269312677522303T02115151.52%2094050.03%969731.44%T11247130.38%1228031.67%720823.37%T2580314.14%567613.96%1067434.61%T316253.96%17464.34%326510.58%k=1,n=4T1,4410504066030844Ti:TheMTBFofsuccessfulmodewithiunitsfailedT1,n:TheMTBFof(1,n)system※三種策略之差異SDL中央大學機械工程研究所KSW18分負荷系統負荷調整問題※利用系統可靠度求最大壽命之缺點1.分系統數較多時系統可靠度計算困難(存活機率有項)2.最佳化之計算相當繁複，尤其利用干涉法時，有積分項存在nsskn!!※解決構想擬由分系統間相互關係之影響調整負荷※策略擬定⊙供給確定→⊙需求確定→調整需求調整供給系統型態合作模式採用策略競爭模式SDL中央大學機械工程研究所KSW19系統競爭與負荷調整※分負荷系統競爭指標(策略分類)‧最大分系統殘餘壽命‧最大分系統潛在壽命‧分系統可靠度相同‧分系統最低損傷※系統競爭條件‧系統內之各分系統會相互影響‧系統必須有限制條件‧各分系統有共同之競爭指標‧具有可調整系統性能之參數SDL中央大學機械工程研究所KSW20PotentialLife,UTRtdtdRthtdRthtRR00000UtRtht◎定義此指標目的:得到一客觀之性質※系統平均壽命※潛在壽命02468103711151923Time(h)Potentiallife,U(h)(1,3)system(2,3)system(3,3)systemx104x103潛在壽命[Ex]3units:c1=0.0003,c2=0.0003,c3=0.003SDL中央大學機械工程研究所KSW21系統競爭應用例負荷調整週期：5x105cycles負荷調整結果：MTBF1=4.9702E+6MTBF2=4.97E+6MTBF3=4.79E+6(-3.6%)最大系統可靠度最大分系統殘餘壽命最大分系統潛在壽命1.2.3.AdjustmentSpeed(rpm)120012501300135002468x106CyclesSDL中央大學機械工程研究所KSW22系統(2)以系統(1)為競爭對手11111111][pprprrpAdtdp222222222][pprprKpAcdtdp12pp1pK12pp2prK客觀市場成長預估rpprcdtdr]1[213ttiidttpA)(t)0(iAtbasicparameters:c2=1.0,c3=0.1,alpha1=alpha2=0.001,beta1=beta2=0.01,=2.2p1(0)=3.0,p2(0)=1.0,A1(0)=p1(0)=6.6,A2(0)=p2(0)=2.25.0,8)0(2)0(1)0(PPrSDL中央大學機械工程研究所KSW23系統(1)與系統(2)互為競爭對手111111111][ppKprAdtdp2222222222][ppKprAcdtdpotherwise2122)()(pKtpttp11rK1211)()(pKtpttp22rKotherwise主觀預估的市場成長iiiirpprcdtdr]1[213ttiidttpA)(t)0(iAtbasicparameters:c2=1.0,c3=0.5,alpha1=alpha2=0.05,beta1=beta2=0.08,=2,p1(0)=1.2,p2(0)=1.0,A1(0)=p1(0)=2.4,A2(0)=p2(0)=25.01,42.02,4.41)0(2)0(1)0(1PPr8095245.238095232)0(2)0(1)0(2PPrSDL中央大學機械工程研究所KSW24生產系統功能工廠環境生產環境機具數量生產批量大小生產排程產品製程生產系統主客觀觀察體系SDL中央大學機械工程研究所KSW25生產條件SDL中央大學機械工程研究所KSW26不同組合條件下產能達成率合作指標0.9合作指標0.5達成率達成率年產量年產量SDL中央大學機械工程研究所KSW27結論：(e,c,n)可靠度模式•適用於描述疲勞、破裂、磨耗、腐蝕等機械或化學反應相關之失效機制造成可靠度退化。•可以清楚陳述失效過程中退化趨勢，以利更新作業的規劃。•以望大／望小設計參數為依據該模式亦可適用描述初始可靠度行為並提供系統可靠度的設計。•透過更換／維修／保養建立『系統永續』的觀念。SDL中央大學機械工程研究所KSW28結論：負荷設計或調整對系統之影響‧分負荷系統經由適當設計可提高壽命其設計效果可由效用因子顯示‧利用分系統壽命相同之策略,得到之效果佳且計算簡單‧分負荷系統顯示能者多勞之特性‧利用系統競爭策略可以將負荷設計或調整之計算更簡化,且分系統期望壽命及潛在壽命適合為目標函數SDL中央大學機械工程研究所KSW29結論：競爭與合作策略的運用1資源：物質(有形的硬體)智慧(無形的硬體)資源的“爭取問題”資源的“分配問題”物料(天然資源)裝置(工程系統)制度(典章、規範)知識合作策略競爭策略成長問題(對外)互相提攜(具共同價值標準，擴大價值佔有領域)能者多勞(能與勞之間具有某種可衡量量的守恆原則)平衡問題(對內)SDL中央大學機械工程研究所KSW30基本上對內對外以競爭策略為手段，建立完整的獎懲制度及執行，以達到系統內部各子系統負荷的平衡監控作業必須真實反應個子系統的行為各子系統的再教育(維修制度)追求系統最佳表現以系統表現為依據，尋求合作夥伴具主動性，未雨綢繆擴大系統範圍及成就競爭與合作策略的運用2SDL中央大學機械工程研究所KSW31競爭與合作策略的運用3競爭／合作一體兩面合作先談資源分配問題(競爭)競爭先談資源爭取問題(合作)良性系統的發展為開放系統必須經常注意技術引進組織再造SDL中央大學機械工程研究所KSW32競爭與合作策略的運用4