基於健康度的保養時間評估方法與流程

2023-04-24 14:12:46

本發明涉及設備或者零部件的使用壽命周期管理領域，尤其涉及一種基於健康度的保養時間評估方法。

背景技術：

目前對設備或者零部件的保養通常是基於保養周期進行的。用戶可以選擇按照固定的保養周期主動保養，或者引入基於該固定的保養周期的督促預警機制，如以定期提醒的方式督促用戶對該設備或者零部件進行保養。以基於固定的保養周期的督促預警機制為例，雖然可以在一定程度上能夠增加設備或者零部件的使用壽命周期，但是由於前述的保養周期通常是由設備的廠商在設定的使用條件(如接近於最正常的使用環境，以及處於最正常的使用強度)下得出的固定的建議值，因此並不能夠在設備或者零部件處於壽命周期中的不同的階段以及不同的實際使用場景(如氣溫、溼度等)時，在最需要保養的時候給出應當保養的預警信息。如，同一設備或者零部件在不同的使用階段，其應該得到的保養有所區別。尤其是對於相差較遠的使用階段，如最前期和最後期，實際需要的保養周期甚至可能存在倍數級的差別。

仍以督促預警機制為例(即保養基於提醒)，除了前述督促預警機制，還可以在該設備或者零部件出現包括某些影響正常使用的缺陷、甚至故障時，通過強制提醒的方式來提醒用戶對該設備或者零部件進行保養。但是這種情形下，該設備或者零部件的當前狀態往往已經超出了可以通過保養來恢復的極限，這在一定程度上影響了該設備或者零部件以及與之相關的設備和零部件的使用使用壽命周期。

可以看出，無論是基於固定的保養周期還是以需要強制提醒的症狀出現為節點，目前的預警機制具有事後提醒的特點，即使設備或者零部件基於該預警機製得到了及時的保養，在絕大多數情形下也已經影響了設備或者零部件的使用使用壽命周期，並也可能已經在一定程度上間接地影響了與該設備或者零部件相關的其他設備或者零部件的使用壽命周期。

技術實現要素：

技術問題

有鑑於此，本發明要解決的技術問題是，如何避免待保養的主體(設備或者零部件)由於得不到及時的保養影響其使用壽命周期。

解決方案

為了解決上述技術問題，根據本發明的一個實施例，提供了一種基於健康度的保養時間評估方法。該質量保養時間評估包括：

獲得主體的當前健康度；

根據該當前健康度，至少獲得所述主體應當得到下一次保養的目標保養時間。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，在所述當前健康度達到相應的預警閾值時，該預警閾值對應的時間節點為所述目標保養時間。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，根據當前的所述主體在其使用壽命周期內所處的位置得出所述主體的當前階段，所述預警閾值為基於該當前階段的閾值。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，所述主體在到達所述目標保養時間的情形下被發出質量預警。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，所述質量預警的方式包括：

以提醒的方式提示用戶對所述主體進行保養；和/或

以強制的方式使所述主體被停留在所述當前健康度。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，該保養時間評估方法還包括：

比較該目標保養時間與初始保養時間，得出保養誤差；

將該保養誤差引入所述初始保養時間，對所述初始保養時間向接近所述目標保養時間的方向進行校準。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，根據當前的所述主體在其使用壽命周期內所處的位置得出所述主體的當前階段，所述初始保養時間為基於該當前階段的保養時間。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，所述初始保養時間為基於所述主體的初始保養周期確定出的保養時間。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，所述初始保養周期為使所述主體處於設定的條件下確定的建議值。

對於上述基於健康度的保養時間評估方法，在一種可能的實現方式中，所述主體是車輛、車輛零部件、電動汽車充換電設備或所述充換電設備中的零部件。

有益效果

本發明的基於健康度的保養時間評估方法在能夠獲取到設備或者零部件的當前健康度的基礎上，一方面可以通過質量預警的方式使得設備或者零部件得到最符合實際保養需求的保養。另一方面可以通過對設備或者零部件的初始保養周期進行校準，使得校準後的目標周期組更接近於實際保養需求的保養周期。通過對設備和零部件的保養時間進行調整，實現了對設備或者零部件的使用壽命周期的科學管理。

根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發明的其它特徵及方面將變得清楚。

附圖說明

包含在說明書中並且構成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發明的示例性實施例、特徵和方面，並且用於解釋本發明的原理。

圖1示出本發明的一個實施例的基於健康度的保養時間評估方法的流程示意圖一(用於質量預警)；

圖2示出在計算主體的健康度的過程中的因子的權重的確定流程示意圖；

圖3示出基於健康度的目標保養時間出現在基於初始保養周期的保養時間之前的示意圖；

圖4示出基於健康度的目標保養時間出現在基於初始保養周期的保養時間之後的示意圖；

圖5示出基於發明的另一個實施例的基於健康度的保養時間評估方法的流程示意圖二(用於周期校準)；

圖6示出基於發明的基於健康度的保養時間評估方法的閉環流程示意圖。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細說明本發明的各種示例性實施例、特徵和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。儘管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪製附圖。

在這裡專用的詞「示例性」意為「用作例子、實施例或說明性」。這裡作為「示例性」所說明的任何實施例不必解釋為優於或好於其它實施例。

另外，為了更好地說明本發明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本發明同樣可以實施。在一些實例中，對於本領域技術人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。

本發明提出一種基於健康度的保養時間評估方法，主要使得待保養的主體能夠獲得最符合實際需求的、及時而恰當的保養。其中，主體可以是設備或者包含在設備中的零部件，如主體可以是電動汽車充換電設備或者充換電設備中的零部件，車輛或者車輛零部件。當然，主體也可以是其他任意需要管理使用壽命周期的設備或者零部件。該質量保養時間評估方法主要包括：

獲得主體的當前健康度。並根據該當前健康度，至少能夠獲得主體應當得到下一次保養的目標保養時間。除了目標保養時間，還可以獲得與當前健康度相關的如缺陷類型等其他信息。

一方面，可以根據獲得的目標保養時間對主體進行質量預警，即在到達目標保養時間時通過質量預警的方式使得主體得到及的目保養。

具體而言，根據當前的主體在其使用壽命周期內所處的位置得出主體的當前階段，對每一個階段設置相應的預警閾值，在當前健康度到達相應的預警閾值時，即能夠通過質量預警的方式獲得該目標保養時間。

就質量預警而言，可以以信號的方式使主體能夠在目標保養時間得到保養，和/或以強制的方式使主體停留在當前健康度。當然也可以其他可以有效實現使主體得到即時保養的方式。至此的質量預警的執行時機可以理解為大致到達。如為了保證質量預警有效到達至主體，可以對該質量預警的時間預留一定的時間量。

另一方面，可以根據獲得的目標保養時間對主體的初始保養周期進行校準。在理想狀態下，如若主體以校準後的保養周期作為參考進行保養，基於校準後的保養周期對應的保養時間與主體通過質量預警的方式獲得的保養時間基本重合。

具體而言，比較初始保養時間和基於健康度的目標保養時間與，得出二者的保養誤差，將該保養誤差引入初始保養時間，對初始保養時間向接近所述目標保養時間的方向進行校準。

當然，誤差並非是數學意義上的差值，任何只要保證能體現出二者之間的區別的比較形式均可，如比值、賦予權重的差值/比值等。

其中，初始保養時間的確定過程為：根據當前的主體在其使用壽命周期內所處的位置得出主體的當前階段，對應於當前階段的保養時間即為初始保養時間。

而對應於當前階段的保養時間，通常是基於主體的初始保養周期確定的。如初始保養周期為通常是在主體處於設定的條件下得出的通常為固定值的建議值。因此當前的主體在每個當前階段的保養時間也較容易得出。如主體的平均使用壽命周期為3年，初始保養周期設置為每隔6月一次。當主體投入使用11個月的時候，依據初始保養周期得到的下一次保養時間為1個月之後。

實施例1

本發明出於對「目前對設備或者零部件配置的預警機制普遍具有事後提醒的特徵，而該特徵可能導致設備或者零部件由於沒有被及時保養而存在使用壽命周期受到影響的缺陷」的考慮，通過對設備或者零部件的當前健康度進行實時監測，在當前健康度降至相應的預警閾值時，即可使設備或者零部件能夠獲得及時、有效的質量預警。本發明的保養時間評估方法在確定出目標保養時間的基礎上，通過對當前的設備或者零部件應該得到保養的時機進行即使提醒，即在前瞻性的基礎上，能夠更加靈活、智能地對設備或者零部件進行保養，以及時地消除當前的設備或者零部件存在的潛在質量隱患，從而實現了對設備或者零部件的使用壽命周期的科學管理。

圖1示出本發明的基於健康度的保養時間評估方法在用於質量預警時的流程示意圖。在獲得設備或者零部件的當前健康度的基礎上，能夠對該設備或者零部件提供儘量接近實際需求的質量預警得時機(與目標保養時間完全一致或者預留有一定的時間量)，以使得當前的設備或者零部件至少不會因為「由當前健康度導致的、通過及時保養即可以消除」的隱患由於未得到及時的保養而使得該設備或者零部件的使用壽命周期受到影響。

以設備內的某一個零部件為例，該零部件的當前健康度會影響其使用壽命周期，並同時影響零部件所處的設備的運行可靠性，而該設備的運行可靠性直接影響到設備所處的生產線的整體運作和服務水平。因此在生產線運作的過程中，可以通過集中管理(如中控式遠程管理)的方式對生產線包含的所有或者關鍵的設備群、設備群中的所有或者關鍵設備和/或設備中的所有或者關鍵零部件的當前健康度進行實時監測，基於檢測的當前健康度對相應的零部件、設備和/或設備群的保養時機進行調整。以被實時監控的任意設備(如充換電站內用於運載電池的換電小車)為例，可以對該設備、設備內部的各個零部件中的全部或者部分進行實時監測，並基於該實時監測可以獲得每一個被監控主體的當前健康度，在某一個被監控主體的當前健康度到達相應的預警閾值的情形下，可以通過質量預警的方式對該監控主體給出質量預警。並且能夠保證當前的主體在基於該質量預警對應目標保養時間得到相應的保養之後，至少能夠消除僅由於保養滯後導致的缺陷。在此基礎上，應該儘量保證本次保養能夠對當前主體的使用壽命周期作出儘可能多的貢獻。

當然除了目標保養時間的告知，質量預警還可以提供關於本次保養的其他信息，如保養的程度、保養中必須包含的作業等。還可以包含當前健康度包含的零部件的缺陷種類等。

其中，質量預警可以通過能夠告知用戶(如監控終端、或者任意在接收到質量預警即能夠對設備或者零部件進行保養的主體)的提醒方式來實現。如可以通過光信號、色彩信號和/或者聲音信號來實現該提醒(如可以是輔之以色彩信號(閃爍)的蜂鳴、包含內容的語音提醒等)。除了上述通過提醒方式實現的質量預警，還可以是通過與零部件相關的啟動控制系統關聯，在零部件到達目標保養時間時，以強制的方式實現對零部件的質量預警。如可以是，在到達目標保養時間時，可以通過對零部件或者零部件所在的設備進行強制關停或者降速等中斷或者部分中斷的方式，以使零部件的當前健康度對應的隱患即使得不到及時的保養，也至少不會被惡化。

如對於零部件的保養而言，通過對零部件的當前健康度進行監測(如實時監測)，在零部件的當前健康度低於設定的預警閾值時，即可給出質量預警。如，當零部件出現某些設定的不易察覺的可恢復的症狀時，雖然該不易察覺的症狀不僅幾乎不會對零部件的使用壽命周期產生直接的影響，但是基於該不易察覺的症狀的零部件的當前健康度已經等於或者低於設定的預警閾值，這時在給出質量預警之後，零部件通過相應的保養即可以使處於使用壽命周期的本階段的零部件實現最大程度的恢復。

如對於包含若干個零部件的設備而言，通過對設備的當前健康度進行監測(如實時監測)，在設備的當前健康度低於設定的預警閾值時即可給出質量預警。如，在設備運行過程中，當設備中的某一個零部件對其他零部件和/或設備整體出現某些設定的不易察覺的、可規避的影響時，雖然該不易察覺的、可規避的影響不僅幾乎不會對其他零部件以及設備的使用壽命周期產生直接的影響，但是基於該不易察覺的、可規避的影響的設備的當前健康度已經低於設定的預警閾值，這時在給出質量預警之後，用戶可以通過相應的保養即可以使處於使用壽命周期的本階段的設備實現最大程度的恢復。如可以直接更換掉其中的某一個或者幾個零部件。之後，可以通過對該更換下的零部件的健康度進行進一步鑑定，基於該鑑定，在必要的時候可以對其進行相應程度的保養。

下面以換電小車為例，來說明本發明的保養時間評估方法以質量預警的方式對換電小車以及換電小車的各個零部件的使用壽命周期進行管理的過程。

設換電小車包括n個零部件，第k個(k＝1,2,3,…,n)零部件的初始保養周期和當前健康度分別是mk和hk，即n個零部件的初始保養周期和當前健康度分別為{m1,m2,…,mn}和{h1,h2,…,hn}。在使用壽命周期內，可以對不同階段的零部件設置不同的保養標準。以處於任一個階段的換電小車為例，對n個零部件的當前健康度分別設置有對應的預警閾值{r1,r2,…,rn}，在第k個零部件的當前健康度大致降低至相應的預警閾值時，即需要對其進行相應的質量預警，從而使其得到及時的保養。如假設該第k個零部件的使用壽命周期為3年，在將使用壽命周期分為6個階段的基礎上，在當前健康度到達(99％、90％、85％、80％、75％)的情形下，到達目標保養時間，即需要對其進行相應的保養。在需要對該第k個零部件進行相應保養的目標保養時間到達時，如可以通過提醒的方式的告知用戶，使用於可以根據提醒對該零部件進行保養。

當前健康度主要是基於當前存在的缺陷個數、告警個數、使用時長、歷史的工作強度、工作環境(如氣壓、溫度、溼度等)、損耗率以及維修記錄等因素中的全部或者部分作為因子，通過一定的整合方式來計算得出。

為了方便對本發明的質量預警方法進行描述，可以假設換電小車及其各個零部件的初始保養周期是已知的，如可以是廠商建議的初始保養周期。同時假設換電小車及其各個零部件的健康度的計算方法也是已知的，如可以選取設定個數的因子首先根據對每個因子對於整體健康度的貢獻賦予一定的比例，之後通過累計式疊加計算得出。對於每個因子，可以進一步根據其破壞程度賦予不同的權重。如以某一個缺陷的出現為例，其對於整體健康度的比例是一定的，而對於該缺陷的權重的設定可以參照圖2，參考該缺陷的級別及其持續時間，wl為級別低、持續時間短的缺陷的權重，wlm為級別中等、持續時間中等的缺陷的權重，whm為(級別高、持續時間短)或者(級別低、持續時間長)的缺陷的權重，wh為級別高、持續時間長的缺陷的權重。當然，上述級別的高中低以及持續時間的長中短，可以根據實際情形而定，wl、wlm、whm和wh也可以根據精度要求，設置為常數或者進一步細化。也就是說，對於本發明而言，任意能夠獲得設備或者零部件的健康度的算法均適用。

實施例2

本發明出於對「初始保養周期通常是由設備或者零部件的廠商在設定的使用條件(如接近於最正常的使用環境，以及處於最正常的使用強度)下得出的建議值。本領域的人員不難理解，同一設備或者零部件在處於使用壽命周期的不同階段、不同的使用場景(如氣溫、溼度等)時，其應該得到保養的時機應有所區別」的考慮，由於固定的初始保養周期並不能使得設備或者零部件得到最及時且恰當的保養，往往會在靠近出廠期的階段出現保養過度、而在鄰近使用壽命周期終點時出現保養不足的現象。這與由基於健康度的、更符合設備或者零部件實際需要的質量預警的時機往往有所偏差。因此基於本發明的健康度的保養時間評估方法，還能夠應用於對初始保養周期進行校準，獲得一個目標保養周期組。使設備或者零部件基於該目標保養周期組進行保養時，也可以保證當前的設備或者零部件得到及時的保養，即理論上能夠接近於由前述的質量預警的方式得出的目標保養時間。

對於處於使用壽命周期的第i個階段的設備或者零部件而言，需要給出質量預警的目標保養時間是健康度變化曲線和相應的預警閾值的交點對應的時間，即在提醒時間ti時需要告知設備或者零部件需要得到第k次保養。如圖3所示，由於提醒時間ti在初始保養周期mi對應的保養時間之前。因此在該種情形下，通過對設備或者零部件及時地進行提醒，即可以對該設備或者零部件的使用壽命周期進行更為科學的管理。如圖4所示，由於提醒時間ti在最近的初始保養周期mi對應的保養時間之後，顯然，在該種情形下，假如設備或者零部件已經按照初始保養周期mi得到了相應的保養，基於健康度獲得的提醒時間ti即無法對設備或者零部件進行提醒，但是由於提醒時間ti對應的保養時機才是更接近設備或者零部件實際的保養需求。因此該種情形下，設備或者零部件存在一定程度的保養過度現象。

因此，尤其為了克服設備或者零部件在初始保養周期進行保養時，在圖4所示的第二種情形時存在的保養保養過度的缺陷，參照圖5，可以根據基於健康度計算出的目標保養時間的提醒時間與初始保養周期對應的理論時間節點進行比較，通過將二者的保養誤差引入初始保養周期，可以對初始保養周期進行校準，以使得基於健康度和基於校準後的初始保養周期的目標保養時間儘量地接近，或者至少保證基於初始保養周期的目標保養時間在基於健康度的質量預警時間之後，以對設備或者零部件的使用壽命周期進行科學的管理。

在理想狀態下，伴隨著設備或者零部件在其使用壽命周期中的階段的變化，和/或設備或者零部件所處的使用環境與在設定的使用條件(用於確認初始保養周期時的條件)的區別，設備或者零部件按照校準後獲得的目標保養周期組進行保養時，與當前的設備或者零部件應當獲得的、更符合實際使用情況的目標保養時間幾乎吻合。這樣一來，當前的設備或者零部件無論是基於前述的質量預警進行保養，還是基於校準後的目標保養周期組進行保養，均能夠有效避免保養不足和過度保養，即大致得到及時的保養。

此外，在校準某一設備或者零部件的初始保養周期的過程中，除了考慮到當前的設備或者零部件包含前述階段使用環境和使用條件的區別等個體的因素之外，還可以參考與個體相關的其他個體之間的聯繫。如可以參考與該設備或者零部件有所關聯的其他設備和/或者零部件，基於該有所關聯對初始保養周期進行進一步的校準，以獲得更為準確的目標保養周期。如以某設備為例，其中的有所關聯可以包括存在的任意形式的關聯，如在處於同一生產線的設備之間相互之間可能存在的直接或者間接的銜接、制約或者促進。或者雖然設備之間在實現生產的過程中是相對獨立的，但是由於各自所處的相對位置的關係等因素，如其中之一的設備由於其運行過程中產生的熱量或者液體等附屬物會在一定程度上影響在空間上與其向鄰近的其他設備等。

在一種可能的實施方式中，以部署在不同位置的n個設備a之間存在區別為例，來說明校準設備a中的零部件x的初始保養周期mx的過程。

如前所述，假設零部件x的初始保養周期mx是已知的，第t個設備a的零部件x的第j次保養與上一次保養之間的時間差，即第t個設備a第j次保養的預警周期是mtxj，那麼第t個設備a的零部件x的第j次保養周期誤差為dtxj＝mx-mtxj。

對每個設備a設置一個關聯權重tt，各個設備a的關聯權重tt可以根據相應的運行情況等因素而定，如運行頻率高的設備a可以賦予較高的關聯權重。

將各個設備a的零部件x的第j次保養周期誤差求和取均值，得出零部件x的第j次保養周期平均誤差為：

通過第j次保養周期平均誤差對零部件x的初始保養周期mx校正，得出零部件x的第j次保養的目標保養周期為：

mj_new＝dj+mx

如圖6所示，在初始保養周期為已知的情形下，結合設備或者零部件的實際情形，通過設定的規則對初始保養周期初始保養周期進行修正，以使得當前設備或者零部件的健康度預警閾值(橫線)與健康度變化曲線(曲線)的交點對應的提醒時間ti能夠大致接近於本次保養周期mi確定出的保養時間。進一步地，可以將校準得到的目標保養周期組引入圖3和圖4中，在理想狀態下，質量預警的提醒時間ti可以以參考校準得到的目標保養周期組代替健康度變化曲線與預警閾值的交點，同樣能夠使當前的設備或者零部件得到及時的保養。也就是說，從另一個角度出發，可以將校準獲得的目標保養周期組直接作為結論，在對應於目標保養周期組的各個目標保養時間直接向設備或者零部件進行質量預警即可，此時，由於校準後的目標保養周期組基於健康度得出的，所以基於校準後的目標保養周期組的質量預警實際還上是間接地基於健康度實現的。

除了用於質量預警，也可以將校準獲得的目標保養周期組作為結論，在出廠時提供給用戶。這樣一來，用戶無論是選擇基於健康度對設備或者零部件進行質量預警，還是基於目標保養周期組對設備或者零部件進行保養，均可以使設備或者零部件得到及時的保養。

理論上講，在可以實現、關聯不容忽視且理論分析得當的情形下，在對某一設備的初始保養周期進行校準的過程中，所能引入的關聯設備越多，校準後獲得的當前保養周期就更接近於理論上的最優值。但是需要注意的是，在確定關聯所涵蓋的範圍的過程中，同時應該參考設備本身以及校準保養周期所包含的成本等因素，綜合進行平衡最終確定出保養周期的校準方案。

當然，對於工作環境相對較為緩和且工作強度相對較低的簡易型設備或者零部件，可以直接按照設備或者零部件的平均使用壽命周期將其劃為若干個階段，針對每個階段對已知的初始保養周期給出遞增的權重，直接按照每個階段對應的保養周期進行質量預警即可。遞增的幅度可以直接由經驗而定，也可以參考設備或者零部件的平均使用壽命周期、階段劃分以及與其他設備或者零部件關聯等因素。

可以看出，本發明的基於健康度的預警方法一方面顯然優於設備或者零部件出現破壞性的症狀之後對其進行主動保養的被動式策略，另一方面也優於具有事後提醒的特點的基於固定的初始保養周期或者以出現某些破壞性的症狀為標準的質量預警機制，通過對設備或者零部件提供及時、有效的質量預警，在保養存在的「過」與「不及」的缺陷均得以克服的基礎上，實現了對設備或者零部件的使用壽命周期的更科學的管理。

需要說明的是，儘管以相對固定的初始保養周期、健康度的計算方法為已知的前提下，以關聯僅為不同位置的相同設備的運作頻率之間有所區別作為示例介紹了基於健康度的質量預警方法如上，但本領域技術人員能夠理解，本發明應不限於此。事實上，用戶完全可根據需要以及實際應用場景、精度要求等情形，對不同位置的設備之間進一步設定如針對溫度、溼度和氣壓等環境參數的調整參數，或者對現有的計算健康度的方式進行進一步的改進，又或者重新給出更適用於質量預警的健康度的計算模型等，只要保證原理正確、精度合理、科學可實現即可。

至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護範圍顯然不局限於這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特徵做出等同的更改或替換，這些更改或替換之後的技術方案都將落入本發明的保護範圍之內。