基于可用度和维修成本的设备维修建模与优化

研究多部件混联机械设备的维修建模与优化问题。以设备许用可用度为约束条件，以维修成本最低为目标，以维修周期为变量，建立设备维修优化模型。利用Monte Carlo仿真求解目标函数，采用基于事件排序的可变步长时钟推进机制，利用投影法统计固定时间区间内的故障次数及故障持续时间，基于最小路集判断设备运行状态，提出了防止部件出现过度故障的故障屏蔽法，利用遗传算法的搜索能力实现目标函数的全局寻优。以一齿链复合传动系统为例，验证模型及解法的有效性。     

基于可用度的发动机旋转部件维修时机决策

详细介绍了比例风险模型,在参数估计时采用了极大似然估计方法,估计出模型中的参数,然后以可用度为要求,预测装备的故障率阈值,从而指导实施维修决策,并选择某发动机为例,利用比例风险模型对其进行了维修决策研究。     

应急备用装置的可用度与维修策略

建立了应急备用装置在常见的工作模式下的可用度模型,并建立了：（ａ）当备用装置处于储备待命状态、不进行检测试验模式下的维修策略;（ｂ）当对备用装置进行定期检测试验模式下的最佳试验间隔时间模型。     

机会维修策略下的民机系统维修决策优化模型

以系统单位时间费用率和可用度为目标,构建了民机多部件系统不完全预防性维修多目标优化模型.引入机会维修思想,以部件机会维修可靠度阈值作为模型优化变量,将各部件维修方式按照时间相关性和结构相关性进行优化组合.模型采用改进后的自适应变异粒子群算法(Adaptive mutation particle swarm optimization,AM-PSO)求解Pareto最优解集.利用民机某型发动机反推控制和指示系统实际维修数据进行模型验证与分析,结果表明:在有限运行周期内运用本文的多目标优化模型与方法进行预防性维修活动,能有效降低系统维修成本的同时提高其可用度.     

基于控制图的机械设备预防控制模型研究

控制图已经成为最常用且有效的过程质量控制工具,对设备的零备件利用控制图进行监控,进而对系统因素进行预防,能够大幅度降低维修费用。假定设备零备件服从威布尔分布,用最大似然估计法建立联合方程组,计算出威布尔分布的参数。随后以休哈特的极差控制图为基础,构建出威布尔分布下的极差控制图,最后以实例验证该模型的有效性。     

基于控制图的机械设备预防控制模型研究

控制图已经成为最常用且有效的过程质量控制工具,对设备的零备件利用控制图进行监控,进而对系统因素进行预防,能够大幅降低维修费用。假定设备零备件服从威布尔分布,用最大似然估计法建立联合方程组,计算出威布尔分布的参数。随后以休哈特的极差控制图为基础,构建出威布尔分布下的极差控制图,最后以实例验证该模型的有效性。     

以可靠性为中心的维修成本优化模型及其应用

分析各种维修方法的特点,剖析以可靠性为中心的维修(RCM)与其它维修方法之间的内在联系,给出设备维修评价指标体系。以广义维修成本最低为目标,以设备可用度为约束条件,以维修周期为优化变量,提出了以可靠性为中心的设备维修成本优化模型。采用蒙特卡洛仿真和遗传算法进行模型求解,实现维修周期和维修成本的优化,以一液压-机械复合传动系统为例,验证方法的有效性。     

VSS EWMA均值控制图和预防维修联合经济设计模型

针对生产过程质量特性均值漂移由设备异常导致的可修系统,提出一种可变样本容量指数加权移动平均均值控制图和预防维修联合经济设计模型。在该模型中,系统被界定存在控制图误报警、正确报警、预防维修点到达3种更新情景;针对样本可变情况,分析得到了控制图两类错误期望概率;为避免平均失控运行长度带来的计算复杂等问题,以抽样间隔为基本分析单元代替传统方法的失、受控两阶段分析模式,建立了各更新事件期望周期成本和时长的函数表达式,进而构建了单位时间期望成本最小化决策模型,并与蒙特卡罗仿真方法进行了对比分析。应用实例分析结果表明,该模型能够较真实地反映生产系统实际运行状况,并可为系统优化分析提供支持。最后,对模型参数进行了灵敏度分析。     

VSSI EWMA均值控制图和预防维修联合经济设计模型

针对设备异常导致过程质量均值发生漂移的可修系统,提出一种考虑最小维修的样本容量和抽样区间均可变(VSSI)的指数加权移动平均(EWMA)均值控制图和预防维修集成决策方法。在假设控制图误报警实施最小维修、正确报警和预防维修实施完美维修的前提下,分析确定了系统存在的3种更新策略情景;在此基础上,以单位时间期望成本最小化为目标构建了VSSI EWMA均值控制图和预防维修联合经济设计模型,并给出了基于帝国竞争算法的模型求解过程。算例分析结果表明,该模型由于考虑了最小维修以及控制图与预防维修的耦合关系,能够通过对决策参数的进一步优化降低系统综合成本。最后,利用正交试验设计和回归分析方法,对模型参数的灵敏度进行了分析。     

设备视情预防维修与备件订购策略的联合优化

研究设备的视情预防维修与备件订购策略的联合优化问题。在分析设备劣化与备件库存联合状态转换的基础上,给出了联合状态的稳态概率密度函数的显式表达式和数值求解方法。基于此联合概率密度函数,推导连续劣化的设备受备件库存状态影响的维修概率和备件的订购和持有概率,建立以设备的检测周期、备件订购阈值、预防维修阈值为决策变量,同时考虑维修和备件相关成本的长期平均费用率模型。通过数值试验验证了联合概率密度函数推导的正确性和所建立的模型的有效性。灵敏度分析结果表明维修成本和备件成本之间存在一定的权衡,只有将二者联合优化才能取得设备的全局最优联合策略。以氢气合成装置传输管道的变薄劣化为例验证了模型的实用性。     

基于统计过程控制与维护策略的联合经济设计模型

在已有研究的基础上,对传统的统计过程控制模型进行拓展,融合了设备维护的思想,给出了联合经济模型。该模型考虑了生产过程出现的三种情况,运用控制图监视每种情况的生产状态,通过田口质量损失函数定义相应状态的质量损失成本,并根据过程所处的生产状态对其实施相应的维护策略。过程产生的质量成本与维护成本计入总生产成本,以获得最优的控制图界限系数、抽样检验间隔、实施计划维护前需要的样本数量及样本大小,使得生产过程在生产周期内的总期望生产成本最小。模型结果有助于生产人员根据特定的生产过程情况做出科学经济的生产计划和决策。采用单纯型搜索法对模型进行求解,求解过程通过MATLAB工具箱实现,通过数值例子和参数敏感度分析说明了该模型的有效性。     

PGA算法优化的航空装备预防性维修综合决策研究

考虑预防性维修次数和周期对航空装备故障率的影响,将役龄回退因子和故障率递增因子引入到故障率函数中,以有限时间内装备的维修费用最小和平均可靠度最大为优化目标,建立了一种变周期预防性维修综合决策模型。采用改进的Pareto遗传算法(Pareto Genetic Algorithm,PGA)对模型进行优化求解。以某型航空发动机为例对模型进行了验证,得到了10组Pareto最优集,确定了最佳的预防性维修次数及周期。仿真结果表明该模型在保证有效可靠度的基础上大大减少了维修费用。     

基于健康指标的设备动态预防维护策略研究

设备维护目前主要采用传统的矫正维护或计划性预防保养,在系统运行前就设定出阈值,在应用阶段不随时间变化,故策略的静态特性不符合实际的生产控制过程。因此,基于设备健康状态的可测性,且利用维护后设备的健康状态更新能力,通过采用离散马尔可夫随机过程描述设备衰退趋势,建立了一类新的设备动态预防维护优化模型,并引入威布尔失效函数进行验证和分析。通过实验,验证了该基于设备健康指标的动态预防维护优化策略是实用而有效的。     

Product modular design incorporating preventive maintenance issues

Traditional modular design methods lead to product maintenance problems, because the module form of a system is created according to either the function requirements or the manufacturing considerations. For solving these problems, a new modular design method is proposed with the considerations of not only the traditional function related attributes, but also the maintenance related ones. First, modularity parameters and modularity scenarios for product modularity are defined. Then the reliability and economic assessment models of product modularity strategies are formulated with the introduction of the effective working age of modules. A mathematical model used to evaluate the difference among the modules of the product so that the optimal module of the product can be established. After that, a multi-objective optimization problem based on metrics for preventive maintenance interval different degrees and preventive maintenance economics is formulated for modular optimization. Multi-objective GA is utilized to rapidly approximate the Pareto set of optimal modularity strategy trade-offs between preventive maintenance cost and preventive maintenance interval difference degree. Finally, a coordinate CNC boring machine is adopted to depict the process of product modularity. In addition, two factorial design experiments based on the modularity parameters are constructed and analyzed. These experiments investigate the impacts of these parameters on the optimal modularity strategies and the structure of module. The research proposes a new modular design method, which may help to improve the maintainability of product in modular design.     

以可靠性为中心的多部件系统预防性维修优化研究

分析了生产设备各单部件最优的预防性维修策略,在此基础上给出了多部件成组预防性维修的经济性优化模型,提出了多部件设备非周期预防性维修计划的优化方法.模型中除了考虑预防性修理和更换等预防性维修的主要环节之外,还考虑了对于非预期故障所采用的小修环节,以及预防性维修造成可靠性下降的情况.为了减少维修停机损失,将多个维修作业按照机会维修阈值进行归并.分析了多部件系统预防维修费用构成,建立了以可靠性为中心的多部件系统预防性维修费用的优化模型.用Matlab编程仿真,求解出了满足设备多部件可靠性要求且维修成本最小的预防性维修计划.仿真结果表明,相比对每个部件单独进行更换或修理,所提出的方法可以节约维修成本.     

生产系统设备预防性维修控制策略的仿真优化

为了有效地降低设备故障的维修与设备维护成本,提出了用计算机仿真方法实现预防性维修的关键技术。运用残余役龄和残余因子的概念,推导了三种故障维护策略下故障时间的随机抽样公式,给出了仿真分析的一般步骤,建立了有限时间区间下设备预防性维修控制策略的数学模型,对该模型进行了仿真分析,并用数值解法的结果验证了仿真结果,结果表明,仿真具有较高的精度,是一种研究设备维护策略的有效方法。     

基于可靠性的某型ATE的维修周期决策

确定系统维修工作时,以可靠性为中心的建模是主要方法之一,本文通过某型ATE结构分析,总结了其预防性维修周期决策一般思路与方法。经用户检验,对该系统的维修决策发挥了良好作用。文章结论对研究类似系统的维修周期的确定也有一定的借鉴意义。     

基于鲁棒参数控制方法的可变控制线控制图

针对在制造过程中应用鲁棒参数控制时,其过程均值和方差都会经常改变,且无法直接使用现有的控制图技术进行统计过程控制,提出了基于应用鲁棒参数控制的可变控制线控制图的设计方法.它不同于传统的适应性控制图设计方法,是该研究通过对过程均值和方差变化的有效估计,给出了可变控制线的调节律算法,为控制图自动跟踪过程变化提供了一种可行的方法.通过实例分析,验证了上述方法的有效性和实用性.     

串并联衰退系统的多目标预防性维护优化建模

以多设备串并联衰退系统为研究对象,通过引入失效率调整因子,整合优化维护成本率和设备可用度,建立了一种设备层的单设备动态预防性维护的多目标决策模型。在此基础上,给出了多设备串并联系统成组维护的优化建模,提出了系统层的非周期预防性维护规划的优化方法。在模型中提出维修时间窗的概念,为降低系统层总维护成本,根据维修时间窗对逻辑串联设备组的维护作业进行作业合并,并对逻辑并联设备组的维护作业进行作业分离。数值实例结果表明,与各设备独立进行预防性维护相比,该建模方法更经济,可为多设备串并联系统的维护决策提供有力的支持。     

基于性能测试的电主轴预防性维修方法研究

针对电主轴预防性维修问题,首先通过电主轴结构分析和常见故障分析,获得电主轴故障多发部位和故障原因;然后针对分析得到的电主轴故障多发部位,设计电主轴预防性维修体系,通过设计故障多发部位性能测试方案和评价标准,得到电主轴预防性维修方法;最后将设计的预防性维修方法应用于长期服役的精密数控机床电主轴,验证了所提电主轴预防性维修方法的有效性。实验结果表明:所提电主轴预防性维修方法可有效识别出电主轴早期性能退化,为预防性维修和性能退化趋势监测提供了有效依据。