【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿山的运输设备故障，特别涉及一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法。
技术介绍
1、露天矿山生产中断事故多数是由矿山的运输设备故障引发，然后导致生产中断。随着矿山智能化设备与数据信息互联越来越紧密，露天矿山网络结构的复杂化增加了露天矿山大面积停产事故的发生概率。因此，为避免露天矿山发生大停产事故，有效地辨识露天矿山网络的关键生产设备具有重要的理论与应用研究价值。
2、研究表明，露天矿山大规模停产事故多数是由设备连锁故障引起的，具体表现为矿车、挖掘机、卸料站等局部小干扰通过网络连接引发一系列的露天放山设备相继停止，造成巨大的经济损失。因此，快速准确地辨识露天矿山网络级联效应的脆弱故障设备、定位导致连锁故障传播范围扩大的关键设备，对保障露天矿山系统安全生产运行、预防系统停产事故的发生具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，包括以下步骤：
3、步骤s1、根据露天矿山的生产任务产量与工作时长要求，设置预设参数，所述预设参数包括露天矿山系统整体可靠度下限，以及持续安全无中断运行保障时间；
4、步骤s2、基于遗传投影寻踪法评估单个设备可靠性，再基于go法计算出露天矿山系统整体可靠度；
5、步骤s3、判断系统安全无中断
6、步骤s4、当露天矿山系统可靠度下降到下限阈值时，计算各成员设备成本效益重要度，依据最大成本效益重要度对应的备件进行更换；
7、步骤s5、当任务完成后，对每次成员设备更换的备件进行数量统计，形成最优备件配置方案。
8、作为本专利技术的进一步的方案：所述步骤s1中的具体步骤包括：
9、按照生产任务的产量与工作时长要求，设置露天矿山系统整体可靠度下限，以及持续安全无中断运行保障时间。
10、作为本专利技术的进一步的方案：所述步骤s2中的具体步骤包括：
11、步骤s21、建立投影数据：
12、利用投影寻踪方法进行单个设备可靠性综合评估，首先要建立单个设备可靠性各单项指标特征的投影目标函数；
13、根据所得到的单个设备可靠性分级标准，在各等级范围内通过随机取值的方法建立投影指标，形成样本集<x(i,j),y(i)>，其中x(i,j)为通过下述公式归一化的各可靠性单项指标，公式为：
14、x(i,j)＝x*(i,j)/xmax(j),i＝1,2,…,n,j＝1,2,…,m；
15、式中，n，m分别为样本的个数和指标个数；xmax(j)分别为第j个指标的最大值；y(i)为对应的评估等级；
16、步骤s22、计算投影值：
17、把高维的数据信息通过投影的方向转化到低维空间，设a为m维单位向量，其分量为a(1),a(2),…,a(m)，则第i个样本的投影特征值为：
18、
19、定义z(j)＝a(j)x(i,j)为i样本j指标的投影分量值；
20、通过上述投影特征值公式z(i)将n维数据x(i,j)综合成以a＝(a(1),a(2),…,a(m))为投影方向的一维投影值z(i)，建立可靠性评估指标x(i,j)与评估等级y(i)之间的数学关系；
21、步骤s23、构造投影目标函数：
22、对于综合得到的投影指标值z(i)，其散布特征为：局部投影点密集凝集成若干个点团，以投影值z(i)的局部密度rzy来描述；而在整体上投影团间为散开状态，以投影值z(i)的标准差sz来描述，最后求解rzy与sz的最大值，构造函数：
23、f(a)＝sz|rzy|；
24、式中，sz为z(i)的标准差，rzy为z(i)与y(i)的相关系数，ez、ey分别为序列{z(i)}和{y(i)}的均值；
25、步骤s24、优化投影指标函数：
26、投影目标函数f(a)随着投影方向a变化而变化，通过求解投影目标函数最大值来估计最佳投影方向a*，公式为：
27、maxf(a)＝sz|rzy
28、
29、式中，以a＝(a(1),a(2),…,a(m))为优化变量的非线性优化问题，利用遗传算法寻找最优投影方向；
30、步骤s25、综合评估遗传投影寻踪模型；
31、将所求得到的最佳投影方向a*代入投影特征值公式z(i)，得到第i个样本的投影值z*(i)。根据z*(i)与y(i)构成的散点图，建立可靠性综合评估的数学模型，得到单个设备可靠性综合评估结果。
32、作为本专利技术的进一步的方案：所述步骤s3中的具体步骤包括：
33、判断系统安全无中断运行时间是否到达；
34、如果未到达，判断系统可靠度是否下降到预设下限；
35、如果高于预设下限，在未发生故障的情况下系统继续运行；
36、如果低于预设下限，则进入步骤s4。
37、作为本专利技术的进一步的方案：所述步骤s4中的具体步骤包括：
38、对第i个成员设备进行备件更换后，单位成本提升的系统可靠度增量表示为：
39、
40、式中，ηi(t)为第i个设备成本效益，定义为单位成本提升系统可靠度增量；r(t)为第i个设备更换之前的系统可靠度函数；rω(t)为第i个成员设备更换后系统可靠度函数；ci为第i个成员设备的备件更换成本；
41、则系统可靠度函数表示为rω(t)。
42、作为本专利技术的进一步的方案：所述步骤s5中的具体步骤包括：
43、当露天矿山系统可靠度低于预设阈值时，将待更换各成员设备成本效益重要度从大到小依次排列，对成本效益重要度最大成员设备进行备件更换，备件更换相当于原成员设备寿命时间延长，使其可靠度接近为1；
44、更换完成后形成新系统继续运行，并根据约束条件决策是否进入下一次更换；
45、最后，汇总整个保障时间内各成员设备所需更换备件数量，形成最优备件配置方案。
46、与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：
47、采用上述的技术方案，通过由各类矿车、挖掘机以及各类设备构成的露天矿山系统，采用成本效益重要度方法实现了系统可靠度约束下的备件配置优化。根据成本效益重要度最大值选择系统中最需要被更换的设备进行备件，基于成本效益重要度选择设备的方法不仅有助于识别系统的瓶颈并防止系统发生意外失效，而且可以方便快捷地实现露天矿山整个保障时间内的备件配置优化。
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1.一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，所述步骤S1中的具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，所述步骤S2中的具体步骤包括：
4.根据权利要求1所述一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，所述步骤S3中的具体步骤包括：
5.根据权利要求1所述一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，所述步骤S4中的具体步骤包括：
6.根据权利要求1所述一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，所述步骤S5中的具体步骤包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，所述步骤s1中的具体步骤包括：
3.根据权利要求1所述一种基于成本效益重要度的露天矿山系统可靠性优化方法，其特征在于，所述步骤s2中的具体步骤包括：
4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴志国，张俊，陈成，王文捷，
申请(专利权)人：安徽海博智能科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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