基于延迟时间模型的船舶预防性机会维修策略

针对目前船舶关键部件维修不合理导致的维修费用过高、使用率低的问题，提出基于延迟时间理论的船舶关键部件预防性维修策略。该策略以各部件的定期检测为基础，根据缺陷阶段和故障阶段的不同特点，将各部件维修分为检测维修和延迟维修，在延迟阶段引入机会维修思想，建立了船舶关键部件机会维修模型。根据部件检测维修记录和故障数据，运用极大似然估计法估计模型参数。以检测周期和延迟时间为优化变量，以最小费用率为优化目标，得到长期使用下的船舶关键部件机会维修策略。研究结果表明，与单纯的检测维修策略和传统的预防性维修方法相比，该策略能有效降低船舶维修费用，减少停机维修次数，提高船舶的使用效率，为船舶维修提供决策依据和参考。     

基于可靠度约束的混合预防性维修模型

结合故障率衰减和年龄减小两种典型预防性维修策略,建立了一种适合设备维修现场特征的混合预防性维修模型.引入了可靠度约束条件,建立了单位时间平均维修费用优化模型,通过求解模型获得了兼顾维修成本和可靠度关系的最佳预防性维修策略,并采用随机变量评估混合预防性维修的效果.以故障时间符合威布尔分布的造纸机设备为例,运用混合预防性维修优化模型进行求解,得到了最佳预防性维修策略,使设备在可靠度约束条件下的平均维修费用比10种维修方案的平均水平降低了10.11%,比最高费用降低了21.05%.在可靠度约束条件下带有随机参数的混合预防性维修优化模型可以实现在满足最低可靠度标准下单位时间平均维修费用最低的目标,为维修计划的制定和现场作业调度提供决策支持.     

基于RCM的冶金单体设备预防性维修模型

应用以可靠性为中心的维修（RCM）方法对冶金单体设备的维修策略进行研究。以开卷机为具体对象,引入役龄回退因子对设备役龄进行修正,采用威布尔分布对设备的故障间隔时间进行拟合,得到设备的故障率函数,并以设备维修总成本最小化为目标,建立基于可靠性和经济性约束的不完全预防性维修模型。通过一个算例对该模型进行了验证。     

考虑预防性维修的柔性二维延长质保定价策略研究

针对延长质保合同交易的不确定性,结合产品的性能退化规律,提出了考虑不完全预防性维修的二维延长质保定价模型。同时考虑时间间隔和使用度间隔对产品实施二维预防性维修措施,采用虚拟年龄法描述预防性维修的实施效果。分别从制造商和顾客的角度完成延长质保成本建模,在不同的预防性维修方案下,采用网格搜索法优化预防性维修策略以及延长质保价格,根据顾客使用率的差异性提出定制化延长质保定价方案。案例研究表明:根据使用率不同,通过为顾客提供定制化的延保价格和维修策略,有助于制造商利益的最大化;在整个质保期内实施预防性维修措施,可以有效减少双方的质保费用。     

Maintenance Optimization for EMU Trains Considering Environmental Impacts and Correlations

考虑环境因素和多种相关性的动车组列车维修决策

刘剑坤，蒋祖华

（上海交通大学，机械与动力工程学院，上海 200240）

摘 要：动车组实际运行环境复杂，系统部件之间可靠度相互影响，这些都对动车组列车的维修决策产生了巨大挑战。针对上述问题，本文分析了环境因素和故障相关矩阵综合影响下动车组列车可靠度与故障率演化规律。考虑到转向架维护在动车组维护中的重要性，以多个转向架系统的串联表示一个动车组列车，以总维修成本最低为优化目标，综合预防性维修和故障维修两种维修方式，建立动车组列车维修决策模型。并针对模型提出一种动态维修策略，该策略可以通过灵活设置预防性维修阈值以及机会维修阈值提高维修计划的经济性。并运用人工蜂群算法对该策略中的阈值参数进行进一步迭代优化。本文通过一个具体的动车组列车作为算例进行结果的计算和验证，结果证明该维修决策模型的有效性。将动态维修策略与传统的机会维修策略对比，算例分析表明本文提出的策略能够适应复杂环境的变化从而降低维修成本。经过对维修策略模型的敏感性分析，研究了故障相关系数以及成本系数对于整体维修决策的影响。本文为实际复杂环境中运行的动车组列车维修提供决策参考，同时为复杂系统的维修决策及可靠度研究提供了理论支持。

关键词： 铁路运输；预防性维修；相关性；人工蜂群算法；环境影响

     

基于遗传算法的航空装备预防性维修优化研究

运用役龄回退因子对预防性维修后故障率的递推关系进行描述。以故障时间分布符合威布尔分布的航空装备为例,构建有限时间区间的总维修费用最小优化模型,应用遗传算法对模型进行了求解。通过算例验证了模型的正确性和优越性。探讨了在目标函数不变的情况下,预防性维修成本对预防性维修间隔数的影响。模型可为维修计划的制订提供决策支持。     

基于相关性的系统预防性维修任务成组优化

针对传统维修相关性分类方法未全面考虑维修相关性影响,提出从时间相关性、故障相关性、结构相关性和功能相关性4个方面描述多部件系统的维修相关性,分析了各类相关性对预防性维修成组的影响.在此基础上,将系统预防性维修费用分为不可分摊部分与可分摊部分,以系统维修成本最小化为优化目标建立系统预防性维修任务成组优化模型,并利用生物地理学优化算法确定最佳的系统预防性成组维修方案.模型中将直接维修成组和间接维修成组有机结合起来,实现两种预防性成组策略的优势互补,从而有效地降低系统预防性维修费用.最后通过算例,将模型优化结果与直接维修成组方式的优化结果进行了比较,表明模型的合理性.     

在役抗震结构的最小费用维修策略优化方法

为解决在役抗震结构的最佳维修策略问题,采用马尔柯夫过程理论,综合考虑结构的破坏程度、维修费用等因素,以最小维修费用为目标函数建立了抗震结构最佳维修策略的数学模型。将抗震结构所处状态分为5种,相应的维修策略分为“单一状态”、“两种状态”、“三种状态”。根据结构所处的当前状态,分析其状态转移概率矩阵,通过求解抗震结构最小维修费用,进行抗震结构维修策略的优化分析。结果表明,在进行维修决策时,仅仅考虑“单一状态”的维修策略是不合理的,应根据具体情况考虑多种维修策略。     

我国海上风电机组的现状与发展趋势

随着风力发电技术逐步走向成熟,海上风电占比不断扩大,掌握海上风电机组的现状与发展趋势,有助于加快我国海上风电的部署。结合已有的研究成果,综合考虑了我国海上风电机组的容量变化、海上风场分布等因素,对海上风电机组的现状与发展趋势展开了分析。结果表明,我国未来将会向更大风力发电机组容量和更深海域发起挑战。海上风电技术的发展将呈现机组吊装便捷化、叶片制造技术以及传动系统性能持续改善、传统三相海上风电机组向多相化海上风电机组转变、漂浮式基座和输电环节不断创新、数字化和人工智能投入应用的趋势,并在新的发展趋势下提出了对策和建议。     

考虑损耗约束的百万千瓦级海上风电汇集系统分析与设计

针对大规模远距离的海上风力发电技术而言,风电场的造价十分昂贵,投资成本很高昂。每个风机发出的能量如何汇集送出能使全局成本达到最优受到关注,因此优化海上风电场汇集系统的经济性是一个研究重点问题。从海上风电场内部电气汇集系统的特征出发,根据海上风电汇集系统的经济性组成因素对各个经济性因素建立数学模型,以全局投资成本最低为目标,同时考虑损耗约束条件对汇集系统设计,并在此基础上优化海底电缆拓扑。对风机排布采用放射型模糊聚类算法RFCM (Radial Fuzzy C-Means)与最小生成树算法相结合。对风机进行模糊聚类分片后将聚类片区得出的风电机群的海底电缆分布路径采用Prim最小生成树算法进行优化找出电缆连接最小路径,得出最经济性的分布拓扑,此组合算法能够解决穷举法维数过多的问题,为海上风电汇集系统优化问题的提供了一种快速简洁的方法。在此算法的基础上考虑电缆损耗大小因素的约束,得出经济性优良且电缆线路损耗更小的设计方案。最后算例分析一个规划中的海上风电场,证明该组合优化算法与联合优化的有效性。     

预防性维修计划和生产调度的多目标优化

为了降低设备故障对生产成本和生产时间的影响,建立了单台设备预防性维修计划和生产调度的多目标联合优化模型.将维修成本、生产任务的最大完成时间、加权总完工时间及加权总延迟时间作为优化目标.采用了多目标遗传算法,同时对预防性维修计划和生产调度进行优化.通过实例,将预防性维修计划、生产调度的多目标联合优化方法分别与单目标联合优...     

海上风电与海蓄联合运行多时间尺度优化调度方法

针对沿海地区海上风电入网给电力系统安全稳定运行带来的挑战,提出一种海上风电与可变速海水抽水蓄能电站联合运行系统多时间尺度优化调度方法。首先,基于海上风电特性的研究建立了弹性电价优化模型。其次,日前阶段以运行成本最小为目标、以运行安全为约束,协调优化海蓄机组的出力;实时阶段基于海上风电超短期预测修正海蓄出力,减小联络线功率波动。该方法以不同时间尺度的预测数据为基础,通过层层递进滚动优化的方式,兼顾安全稳定与经济效益的同时提高了风电外送能力。以实际海上风电场为算例,验证了所提方法的可行性和有效性。     

考虑稳态频率约束的含大规模风电电力系统机组组合研究

风电的大规模接入给电力系统运行带来了新的挑战。随着风功率的渗透率逐渐增加,由风功率预测误差带来的不平衡功率将导致频率波动量的增加。含风电电力系统的机组组合问题往往没有考虑系统的安全约束,尤其是频率安全约束,而频率安全约束将直接影响发电计划的可行性。搭建考虑稳态频率约束的含大规模风电机组组合优化模型,并采用CPLEX优化软件来进行求解,从而得到系统常规机组发电成本最小。最后,以小规模电网算例对所提方法进行测试,将测试结果与传统的考虑频率约束的机组组合方案进行比较,验证了该方法的有效性与优越性。     

海上风电运行维护策略研究

海上风电场运行维护费用约占总发电成本的25%~30%,这在一定程度上制约了海上风电产业的发展.分析了海上风电运行的维护成本,阐述了计划维护、状态监测、事后维护等海上风电机组的维护策略,并对比其优劣,对后续研究方向进行了展望.     

基于层次分析法的海上风电机组部件重要度评估

以某海上风电机组为例,给出了确定机组部件重要度的评价指标,结合海上风电机组的结构以及专家的判断,将定性指标与定量指标相结合,利用层次分析法确定了海上风电机组的部件重要度排序.算例分析中,运用所述方法对某海上风电场的机组进行分析,得出了该机组部件的重要度排序.     

以可靠性为中心的维修决策研究

为提高现代设备维修的效率和节省维修成本,提出了以可靠性为中心的维修策略.针对现代设备涉及多学科领域、技术密集及复杂程度高的特点,阐述了以可靠性为中心的维修策略,按照该维修策略实施的7大逻辑步骤,制定了针对现代设备维修的实施方案,制作出维修逻辑决策图和科学、完整的维修大纲.以南京某数控机床为例,用可靠性为中心的维修策略进行维修,结果表明,该策略可以减少维修时间,降低维修成本,对于提高企业的经济效益具有实际意义.     

基于蚁群优化的风电机组绝缘可靠性灰色预测

目前风电机组可靠性分析主要是针对风电机组整体系统,缺乏对关键部件可靠性的深入研究,且需要处理大量数据,增加了可靠性测试的成本和难度,因此,在深入研究绝缘主要故障机理的基础上,将两种基于小样本数据的灰色模型引入到绕组绝缘可靠性预测中.为提高预测精度,以两种灰色模型为基础,以最小偏差平方和为标准提出了基于蚁群算法的绝缘可靠性优化模型.预测结果表明,绝缘可靠性满足威布尔分布.利用实测数据进行验证,两者的符合度较好,证明利用所提模型可以有效缩短可靠性测试周期,降低实验成本.     

考虑生命周期碳补偿成本的桥梁维修优化决策

为了有效控制和减少基础设施建设对环境的影响,推动桥梁低碳化管理养护,针对既有桥梁生命周期内多维修策略建立碳排量核算模型,并结合碳补偿成本建立综合考虑经济成本和环境影响的全寿命周期成本模型,开展既有桥梁的维修优化决策.基于一座服役期为25 a的桥梁开展的案例分析表明,该方法可与实际桥梁维修工艺结合,将碳排放以成本补偿的方式引入桥梁维修加固优化决策当中,对桥梁的维护管理具有一定的指导意义.     

基于批量生产模式的混联系统双导向机会维护建模

针对混联生产系统中的设备维护问题,结合生产特点,提出双导向机会维护策略:利用批次生产之间的准备过程进行预防性维护,提出以生产特点为导向的机会维护策略(advance-do nothing-postpone strategy,ADP),对单机设备的维护计划进行优化,降低单机设备的维护成本。基于单机设备优化后的预防性维护计划,对多机系统进行联合维护,提出以维护活动为导向的机会维护策略(maintenance-driven opportunistic maintenance strategy,MODM),进一步降低系统的维护成本,数值实验结果证明双导向机会维护策略能有效降低系统停机成本,优化系统总成本,实现经济收益。     

不确定条件下民航发动机维修工作范围决策

为降低民航发动机维修成本和提高修后性能,提出不确定条件下的发动机维修工作范围决策方法．将发动机各单元体各维修级别能够恢复的整机性能值表示为一个梯形模糊数,建立单元体性能恢复值分配优化的模糊机会约束规划模型;将模型的机会约束转化为清晰等价类,发现该模型和确定条件下的单元体性能恢复值分配优化模型具有相同的结构,能够采用确定条件下模型的求解方法进行求解;利用应用实例对提出方法进行了验证．结果表明:提出方法能够解决不确定条件下的发动机维修工作范围决策问题;模型机会约束的置信水平对决策结果至关重要,要综合考虑实现送修目标的风险和维修成本,确定合理的置信水平．