定期更换策略下的机械产品故障率评估及更换周期优化
一、机械产品平均故障率模型
机械零部件的寿命分布一般为威布尔分布，其故障率往往不是常数，故障率会随着使用时间逐步降低。针对机械零部件，一般采用定期检测、定期更换的策略。在定期更换、定期检测策略影响下，机械零部件的故障率如何评估？对于机械零部件，已知其寿命分布为威布尔分布，且指导其形状参数β（一般可通过经验得到或者统计）、特征寿命参数η（也称尺度参数）以及定期更换间隔期T。可以使用下面方法估计平均故障率、平均故障间隔时间：
二、机械零部件的平均故障率、MTBF评估
例如，一个轴承的寿命服从威布尔分布，且根据相关经验数据得到其形状参数为1.3，特征寿命η为50000小时。那么整个轴承的平均故障率是多少？如果该轴承规划了预防维修计划（采用定期更换策略），更换周期为2年。由于该产品服从的是威布尔分布，且采用定期更换策略，其故障概率随着时间变化，计算过程中需要结合定期更换策略计算平均故障率、MTBF。假设总工作时间要求是10年，可以使用工具计算得到平均故障率、平均故障间隔时间MTBF。
通过计算，得到该轴承的平均故障率λ=1.45E-5，即14.5/百万小时（FPMH）。平均故障间隔时间MTBF为68741.88小时，即约为7.84年。
根据设备的更换费用、维修费用参数，还可以确定费用最优的维修更换间隔周期。
