技术领域
[0001] 本
发明涉及透析设备技术领域，特别是涉及一种透析设备部件的预防性更换方法。
背景技术
[0002] 我国
血液透析患者人数逐年渐长，许多医院都设立了血液
净化中心。不少肾功能衰竭的病人，需要每周数次、每次数小时的血液透析
治疗，因此透析设备需要每日长时间运行。一旦透析设备的部件发生故障，将必然耽误病人治疗，甚至会危及病人的人身安全。然而，如果部件的更换过于频繁，则更换成本过大，不符合经济利益；如果部件的更换时间过长，则可能导致机器发生故障，影响病人的安全。因此，传统的透析设备部件的更换方法存在着无法既满足经济性又满足安全性的问题。
发明内容
[0003] 基于此，有必要针对无法既满足经济性又满足安全性的问题，提供一种透析设备部件的预防性更换方法，它能够既满足经济性又满足安全性。
[0004] 一种透析设备部件的预防性更换方法，包括以下步骤：
[0005] 收集部件样本的寿命数据；
[0006] 根据所述寿命数据，获取寿命分布函数F(t)；其中，F(t)表示部件寿命不超过时间t的概率；
[0007] 根据所述寿命分布函数F(t)、故障损失
费用C1和预防性更换费用C2，假设部件每更换一次为一个周期，则每个周期的时间长度为
[0008] 计算每个周期的平均损失为c＝c1F(T)+c2[1-F(T)]，并选取单位时间的平均损失为极小值时对应的时间T作为部件的更换时间。
[0009] 上述透析设备部件的预防性更换方法中，通过收集部件样本的寿命数据，获取寿命分布函数F(t)。根据寿命分布函数F(t)，综合考虑故障损失费用C1和预防性更换费用C2，既不能频繁更换部件，造成预防性更换费用C2的增加，也不能长时间不更换部件，造成故障损失费用C1的增加。上述透析设备部件的预防性更换方法，确定单位时间的平均损失为极小值时更换部件，从而既降低故障损失费用C1，又降低预防性更换费用C2，既满足经济性又满足安全性。
[0010] 在其中一个
实施例中，所述计算每个周期的平均损失为c＝c1F(T)+c2[L-F(T)]，并选取单位时间的平均损失 为极小值时对应的时间T作为部件的更换时间的步骤具体为：
[0011] 选取预设寿命值T0；
[0012] 计算每个周期的平均损失c＝c1F(T0)+c2[1-F(T0)]；
[0013] 计算单位时间的平均损失
[0014] 判断单位时间的平均损失 是否为极小值；
[0015] 当单位时间的平均损失 不是极小值时，增大预设寿命值T0的赋值，并继续计算单位时间的平均损失 直至循环达到 为极小值、预设循环次数或者预设寿命值T0大于等于预设寿命极大值Tmax。
[0016] 如此，上述透析设备部件的预防性更换方法，借助循环
迭代的计算方法，通过设置循环终止条件—— 为极小值、预设循环次数或者预设寿命值T0大于等于预设寿命极大值Tmax，从而能够通过有限的计算量得到单位时间的平均损失 为极小值时对应的时间T，进而确定了部件的更换时间。
[0017] 在其中一个实施例中，所述根据所述寿命数据，获取寿命分布函数F(t)步骤具体为：
[0018] 根据所述寿命数据，构建所述寿命数据的概率图；
[0019] 采用多个理论分布类型函数在所述概率图中分别对所述寿命数据进行拟合；
[0020] 选用与所述寿命数据拟合度最高的理论分布类型函数为寿命分布函数F(t)；
[0021] 计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数。
[0022] 如此，上述透析设备部件的预防性更换方法，采用多个理论分布类型函数在概率图中分别对寿命数据进行拟合，从而快速确定寿命分布函数F(t)属于哪种理论分布类型函数，进而能够求得该寿命分布函数F(t)。利用成熟的理论分布类型函数快速确定寿命分布函数F(t)，不仅需要的数据量小，便于实际应用，而且根据理论分布类型函数能够推算出样本数据范围以外的信息，进而能够研究故障的
进程。
[0023] 在其中一个实施例中，所述选用与所述寿命数据拟合度最高的理论分布类型函数为寿命分布函数F(t)的步骤包括：
[0024] 采用相关系数和/或Anderson-Darling值求解理论分布类型函数与所述寿命数据的拟合度。
[0025] 其中，相关系数越接近1代表拟合度越高，Anderson-Darling是数值越小代表该分布的拟合度越高。通过相关系数和/或Anderson-Darling，能够确定哪种理论分布类型函数符合部件的寿命分布函数F(t)。
[0026] 在其中一个实施例中，所述理论分布类型函数包括指数分布函数、威布尔分布函数、正态分布函数、Logisitc分布函数和极值分布函数。
[0027] 在其中一个实施例中，所述根据所述寿命数据，获取寿命分布函数F(t)步骤具体为：
[0028] 根据所述寿命数据，求解所述寿命数据的均值、中值和标准差；
[0029] 如果所述均值和所述中值的数值接近，且所述寿命数值关于所述均值分布对称，则选用正态分布函数或三参数威布尔分布函数为寿命分布函数F(t)；
[0030] 如果所述均值明显大于所述中值，则选用指数分布函数、威布尔分布函数或正态分布函数为寿命分布函数F(t)；
[0031] 如果所述均值和所述标准差数值接近，则选用指数分布函数为寿命分布函数F(t)；
[0032] 计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数。
[0033] 如此，通过分析所述寿命数据的均值、中值和标准差，能够快速确定寿命分布函数F(t)属于哪种理论分布类型函数，不必每一种理论分布类型函数都去验证，从而节省计算量。
[0034] 在其中一个实施例中，所述计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数的步骤具体为利用极大似然法或最小二乘数法计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数。
[0035] 在其中一个实施例中，所述计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数的步骤之后，还包括以下步骤：
[0036] 采用Wald检验方法，设置95％的置信区间，对求得的所述寿命分布函数F(t)进行检验；
[0037] 如果所述寿命数据落入所述置信区间范围内，则计算所得所述寿命分布函数F(t)的参数可信。
[0038] 上述透析设备部件的预防性更换方法中，为了检验求得的寿命分布函数F(t)的参数是否与实际的寿命数据有效地建立起对应关系，采用建立置信区间的方法来对所得参数进行拟合度检验。
[0039] 在其中一个实施例中，所述根据所述寿命数据，获取寿命分布函数F(t)步骤包括以下步骤：
[0040] 当部件为流量
泵时，选用三参数威布尔分布函数为寿命分布函数F(t)；
[0041] 当部件为除气泵时，选用三参数Logisitc分布函数为寿命分布函数F(t)。
[0042] 上述透析设备部件的预防性更换方法中，如果部件为流量泵，则选用三参数威布尔分布函数为部件的寿命分布函数F(t)，从而快速确定寿命分布函数F(t)。如果部件为除气泵，则选用三参数Logisitc分布函数为部件的寿命分布函数F(t)，从而快速确定寿命分布函数F(t)。
附图说明
[0043] 图1为本发明实施方式中上述透析设备部件的预防性更换方法的流程示意图；
[0044] 图2为本发明实施方式中获取寿命分布函数的流程示意图；
[0045] 图3为本发明实施方式中求取单位时间的平均损失为极小值的流程示意图。
具体实施方式
[0046] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
[0047] 如图1所示，一种透析设备部件的预防性更换方法，包括以下步骤：
[0048] S10：收集部件样本的寿命数据。具体地，寿命数据包括透析设备运行时间，部件的维修记录。通过部件的维修记录，掌握部件的故障发生
频率及使用寿命。
[0049] S20：根据所述寿命数据，获取寿命分布函数F(t)；其中，F(t)表示部件寿命不超过时间t的概率。具体地，用随机变量X表示部件的寿命，部件的寿命分布函数F(t)＝P(X≤t)表示部件寿命不超过时间t的概率。X的概率
密度记为f(x)，寿命大于t的概率记为R(t)，则R(t)＝P(X＞t)＝1-F(t)。R(t)为部件的可靠度。
[0050] S30：根据所述寿命分布函数F(t)、故障损失费用C1和预防性更换费用C2，假设部件每更换一次为一个周期，则每个周期的时间长度为
[0051] S40：计算每个周期的平均损失为c＝c1F(T)+c2[1-F(T)]，并选取单位时间的平均损失 为极小值时对应的时间T作为部件的更换时间。
[0052] 上述透析设备部件的预防性更换方法中，通过收集部件样本的寿命数据，获取寿命分布函数F(t)。根据寿命分布函数F(t)，综合考虑故障损失费用C1和预防性更换费用C2，既不能频繁更换部件，造成预防性更换费用C2的增加，也不能长时间不更换部件，造成故障损失费用C1的增加。上述透析设备部件的预防性更换方法，确定单位时间的平均损失为极小值时更换部件，从而既降低故障损失费用C1，又降低预防性更换费用C2，既满足经济性又满足安全性。
[0053] 具体地，步骤S20中，根据所述寿命数据，获取寿命分布函数F(t)的实现方式很多，如依据寿命数据作出相应的直方图、计算出寿命数据的描述性统计数据、分析经验故障率、运用故障过程相关的先验知识、运用理论分布的函数性质、或者构建寿命数据的概率图。
[0054] 比如，根据不同部件，判别寿命分布函数F(t)符合哪种理论分布类型函数。具体包括以下步骤：
[0055] S201：当部件为流量泵时，选用三参数威布尔分布函数为寿命分布函数F(t)。
[0056] S202：当部件为除气泵时，选用三参数Logisitc分布函数为寿命分布函数F(t)。
[0057] 上述透析设备部件的预防性更换方法中，如果部件为流量泵，则选用三参数威布尔分布函数为部件的寿命分布函数F(t)，从而快速确定寿命分布函数F(t)。如果部件为除气泵，则选用三参数Logisitc分布函数为部件的寿命分布函数F(t)，从而快速确定寿命分布函数F(t)。其中，三参数Logisitc分布函数是一种常见的S形函数，起初阶段大致是指数增长，然后随着开始变得饱和，增加变慢，最后达到成熟时增加停止。
[0058] 流量泵和除气泵属于透析设备的易损耗配件，容易发生故障。流量泵和除气泵负责的是透析设备整机的液体流量动
力支持。如果流量泵和除气泵配件故障，必然会导致设备不能正常运行使用，延误病人的治疗时间甚至有可能危害病人的治疗安全。上述透析设备部件的预防性更换方法通过寿命数据得出的预防性更换时间，可以实现在流量泵和除气泵故障前进行更换，极大地保障设备的运行
质量。
[0059] 再比如，步骤S20具体为：
[0060] S203：根据所述寿命数据，求解所述寿命数据的均值、中值和标准差。
[0061] S204：如果所述均值和所述中值的数值接近，且所述寿命数值关于所述均值分布对称，则选用正态分布函数或三参数威布尔分布函数为寿命分布函数F(t)。
[0062] S205：如果所述均值明显大于所述中值，则选用指数分布函数、威布尔分布函数或正态分布函数为寿命分布函数F(t)。
[0063] S206：如果所述均值和所述标准差数值接近，则选用指数分布函数为寿命分布函数F(t)。
[0064] S207：计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数。
[0065] 如此，通过分析所述寿命数据的均值、中值和标准差，能够快速确定寿命分布函数F(t)属于哪种理论分布类型函数，不必每一种理论分布类型函数都去验证，从而节省计算量。
[0066] 再比如，如图2所示，步骤S20具体为：
[0067] S21：根据所述寿命数据，构建所述寿命数据的概率图。
[0068] S22：采用多个理论分布类型函数在所述概率图中分别对所述寿命数据进行拟合。具体地，所述理论分布类型函数包括指数分布函数、威布尔分布函数、正态分布函数、Logisitc分布函数和极值分布函数。
[0069] S23：选用与所述寿命数据拟合度最高的理论分布类型函数为寿命分布函数F(t)。
[0070] S24：计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数。
[0071] 上述透析设备部件的预防性更换方法，采用多个理论分布类型函数在概率图中分别对寿命数据进行拟合，从而快速确定寿命分布函数F(t)属于哪种理论分布类型函数，进而能够求得该寿命分布函数F(t)。利用成熟的理论分布类型函数快速确定寿命分布函数F(t)，不仅需要的数据量小，便于实际应用，而且根据理论分布类型函数能够推算出样本数据范围以外的信息，进而能够研究故障的进程。
[0072] 进一步地，步骤S23包括：
[0073] S231：采用相关系数和/或Anderson-Darling值求解理论分布类型函数与所述寿命数据的拟合度。
[0074] 其中，相关系数越接近1代表拟合度越高，Anderson-Darling是数值越小代表该分布的拟合度越高。通过相关系数和/或Anderson-Darling，能够确定哪种理论分布类型函数符合部件的寿命分布函数F(t)。Anderson-Darling检验是一种基于ECDF(经验
累积分布函数)检验。
[0075] 进一步地，步骤S24之后，还包括以下步骤：
[0076] S241：采用Wald检验方法，设置95％的置信区间，对求得的所述寿命分布函数F(t)进行检验。
[0077] S242：如果所述寿命数据落入所述置信区间范围内，则计算所得所述寿命分布函数F(t)的参数可信。
[0078] 上述透析设备部件的预防性更换方法中，为了检验求得的寿命分布函数F(t)的参数是否与实际的寿命数据有效地建立起对应关系，采用建立置信区间的方法来对所得参数进行拟合度检验。具体地，借助minitab统计
软件，使用Wald检验方法，设置95％的Bonferroni置信区间。然后，软件将会生成统计图。如果寿命分布数据基本上都落在95％置信区间范围内，则参数的检验通过。
[0079] 进一步地，如图3所示，步骤S40具体为：
[0080] S41：选取预设寿命值T0。
[0081] S42：计算每个周期的平均损失c＝c1F(T0)+c2[1-F(T0)]。
[0082] S43：计算单位时间的平均损失
[0083] S44：判断单位时间的平均损失 是否为极小值；具体地，通过对 进行求导，看其导数是否为零，从而能够判断单位时间的平均损失 是否为极小值。
[0084] S45：当单位时间的平均损失 不是极小值时，增大预设寿命值T0的赋值，并继续计算单位时间的平均损失 直至循环达到 为极小值、预设循环次数或者预设寿命值T0大于等于预设寿命极大值Tmax。
[0085] 上述透析设备部件的预防性更换方法，借助循环迭代的计算方法，通过设置循环终止条件—— 为极小值、预设循环次数或者预设寿命值T0大于等于预设寿命极大值Tmax，从而能够通过有限的计算量得到单位时间的平均损失 为极小值时对应的时间T，进而确定了部件的更换时间。
[0086] 具体地，所述计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数的步骤具体为利用极大似然法或最小二乘数法计算所述寿命分布函数F(t)的待定参数。
[0087] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本
说明书记载的范围。
[0088] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明
专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干
变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。
