考虑非完美维修的多部件系统劣化状态空间划分建模

为了进一步深入研究考虑非完美维修效果的建模方法,利用劣化状态空间划分思想对考虑非完美维修的多部件系统视情机会维修策略进行了统一建模。针对多部件系统,考虑非完美维修效果,制定了基于周期检测的视情机会维修策略,建立了联合劣化状态空间划分模型,给出了所有维修需求组合及其概率计算通式,推导了联合稳态概率密度函数。通过数值实验验证了上述模型及联合稳态概率密度函数求解的正确性,同时定性分析了该建模方法对研究相同多部件系统维修优化建模的有效性,为后续的维修优化研究奠定了基础。     

基于维修优先级与寿命分布的多部件系统竞争式维修策略

针对多部件系统中各部件维修优先级不同的情况,提出了基于寿命分布的非集中式维修策略。采用异构多部件系统的竞争式维修模式,在已知部件寿命分布的情况下,建立了一种(m,N)维修模型。建模过程中充分考虑部件维修优先级的不同,对高维修优先级部件,采用修复性维修和预防性维修;对低维修优先级部件,采用成组维修。以全周期的最低维修费率为目标,通过计算不同部件的失效次序统计量,对参数进行优化,进而得到最优维修策略。通过数值算例验证了维修策略的有效性,并对参数敏感度进行了分析。     

基于维修优先级与寿命分布的多部件系统竞争式维修策略EI北大核心CSCD

针对多部件系统中各部件维修优先级不同的情况,提出了基于寿命分布的非集中式维修策略。采用异构多部件系统的竞争式维修模式,在已知部件寿命分布的情况下,建立了一种(m,N)维修模型。建模过程中充分考虑部件维修优先级的不同,对高维修优先级部件,采用修复性维修和预防性维修;对低维修优先级部件,采用成组维修。以全周期的最低维修费率为目标,通过计算不同部件的失效次序统计量,对参数进行优化,进而得到最优维修策略。通过数值算例验证了维修策略的有效性,并对参数敏感度进行了分析。     

基于随机退化建模的共载系统寿命预测方法

针对共载系统在部件服从退化失效情况下的系统寿命预测问题,在首达时间的意义下,提出了一种基于随机退化建模的共载系统寿命预测方法。采用Wiener过程对部件退化的各个阶段进行建模,并将模型中退化速率分为固有退化速率和载荷影响两部分,给出了相应的参数估计方法。而后将系统寿命分布推导看作其反问题,通过研究系统中各部件逐一失效下的系统可靠性以推导出系统的寿命分布,同时推导了相应的剩余寿命预测方法。在部件可靠性计算时,不同于传统的将有部件失效后,新的退化阶段初值用其均值代替的方法,而是考虑了此初值在首达时间意义下的概率分布,使得部件的可靠性更符合实际。最后通过数值例子和实例研究验证了所提参数估计和寿命预测方法的有效性。     

机电装备性能退化建模与健康状态评估方法

机电装备具有结构复杂、样本量少、工况多变的特点,对其进行预防性维修十分困难,因此研究其性能退化规律以及健康状态评估对预防性维修具有重要意义。以机电装备为研究对象,利用维纳过程研究性能退化建模与健康状态评估方法。建立了描述单性能退化的维纳过程模型,并给出融合多性能退化的维纳过程模型,得到了多性能退化轨迹,实现了多性能状况下的性能退化预测。利用逼近理想解法和马氏距离,根据相对贴近度划分出装备健康状态空间,并将性能退化轨迹转换到健康状态空间中,实现了对装备健康状态的评估。在数控机床进给系统试验平台上进行实验,验证了融合多性能退化的维纳过程模型和健康状态评估方法的正确性和有效性。     

多轴车辆悬架及转向系统多领域统一建模与仿真

针对多领域系统建模与仿真,传统的软件联合仿真方法存在软件接口复杂、求解不稳定、模型结构分散等问题,基于多领域统一建模与仿真技术Modelica,提出了层次划分和参数化拓扑的建模方法,以此方法建立5轴车辆悬架及转向系统模型库并搭建整车虚拟样机模型。以5轴整车模型操纵稳定性仿真为例,说明该技术在系统设计验证中的应用;用该模型库快速开发同系列9轴车辆整车模型,验证模型库可重用性。研究表明:多领域统一建模方法能够用于多轴车辆悬架及转向系统设计验证,具有软件架构简单、模型可重用等优点。     

回转键合图法进行空间多体动力系统建模与仿真

为提高多能域耦合空间多体动力系统建模与仿真的效率及可靠性,提出了回转键合图法。阐述了建立空间多体系统键合图模型的一般方法及其动力学原理。基于回转键合图推导出便于计算机自动生成的系统状态方程及运动副约束反力方程的统一公式,克服了微分因果关系及非线性结型结构给系统自动建模与仿真所带来的代数困难。所述方法特别适合于多能域并存的系统,通过实例说明本文方法的有效性。     

多失效模式下电阻制动系统的可靠性建模与分析

针对电阻制动系统在多种失效模式下的建模问题,对电阻制动系统的建模方法和可靠性模型参数估计方法进行了研究,对电阻制动系统易损件及相应的失效模式进行了统计,提出一种基于故障树的多失效模式可靠性建模方法和基于最小二乘法和遗传算法的参数估计方法,利用系统整体及各部件的可靠度模型进行了可靠度分析和寿命预测。分析结果表明,考虑失效模式建立可靠性模型可以直观地揭示失效模式对产品可靠性的影响趋势,有利于产品的维护和寿命预计,为可靠性提高制定有效措施提供了依据。     

基于Modelica的超精密隔振系统多领域建模与仿真

超精密隔振系统是由机械、电气和流体装置组成的复杂机电系统,为实现多领域统一建模仿真,选择Modelica语言进行建模。采用模块化建模方法将隔振系统自顶向下进行分解,基于Modelica分别建立各元部件的动力学模型。以此为基础建立了隔振单元及控制系统的模型,最终组建了系统级多领域仿真模型,实现模型的仿真及结果输出;与实验所测数据进行比对,结果基本一致,验证了模型的准确性及有效性,对于精密隔振系统的动力学性能研究具有非常重要的意义。     

民机系统部件维修间隔优化

在民机维修规划中,针对系统部件维修间隔优化的问题,考虑可靠性影响及经济性因素,确定飞机系统部件最优维修间隔.提出运用改进的三参数威布尔极大似然估计法,求解部件可靠性数据的分布参数,获得维修项目在不同故障影响类型下的可靠寿命方程,并建立了可靠寿命区间约束下的维修费用率优化模型,运用遗传算法进行求解,制定出最优维修间隔期.通过实例分析,对比部件维修技术报告参考值,验证了本方法的可行性,为合理制定维修计划提供了理论依据.     

基于相关性的多部件系统机会成组维修优化

针对传统的维修相关性分类方法没有全面考虑维修相关性影响的问题,提出从时间相关性、故障相关性、结构相关性和功能相关性四个方面描述多部件系统的维修相关性的方法,分析了各类相关性对机会成组维修的影响。以部件可用代价最小化为目标,建立多部件系统机会成组策略的优化模型,通过采用生物地理学优化算法求解,确定系统内各部件与其维修相关部件的最佳机会维修阈值集。通过算例分析了某船用燃油喷射系统中输油阀与柱塞和针阀两维修相关部件进行机会维修的成组时机,表明该模型为多部件系统的维修成组提供了切实可行的方法。     

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。     

非金属垫片螺栓法兰连接寿命评价

分析非金属垫片密封的时效特性,考虑高温条件下材料退化和垫片载荷松弛过程对密封性能的影响,依据多孔介质理论,建立非金属垫片密封的时效泄漏模型.将螺栓法兰连接系统寿命划分为密封寿命和部件寿命.提出密封寿命试验方法,在考虑垫片泄漏特性变化的基础上,基于指标泄漏率分析螺栓法兰连接系统密封寿命;基于蠕变和疲劳损伤准则分析高温螺栓的剩余寿命,探讨螺栓法兰连接系统的密封寿命和各部件寿命之间的关系.建立螺栓法兰连接系统的寿命预测最弱环模型,将垫片的变形特性和泄漏特性统一于螺栓法兰连接系统中进行研究,提出基于指标泄漏率和结构完整性的螺栓法兰连接系统寿命评价方法.     

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。     

基于视情维修的联合优化策略研究

对于退化型失效的数控机床关键功能部件,其可靠性数据具有小样本的特点。融合相似型号数控设备中部件的故障数据,构建同类部件的寿命分布函数;针对某一具体部件进行定期的状态监测,并进行剩余有效寿命预测。联合视情维修与计划性维修,构建基于维修费用最小的维修优化模型。最后,基于蒙特卡洛方法进行维修费用与维修周期的优化求解。实验采用某电主轴/刀柄结合面进行了验证,实验表明此方法能为维修费用预算及确定维修周期提供技术支持。     

基于Copula理论的多部件系统剩余寿命核密度预测方法

各类工业系统的功能结构日趋复杂,部件间存在复杂的随机相关性是进行系统剩余寿命预测建模中不可忽视的重要因素。针对多部件系统,在研究部件间随机相关性特征及其对连续退化状态影响的基础上,提出基于Copula理论的多部件系统实时剩余寿命非参数核密度预测方法。首先通过核密度估计得到各部件的退化分布函数;并采用Copula函数表征部件退化的随机相关性,利用赤池信息准则进行Copula函数优选;然后建立考虑存在连续退化随机相关性影响条件下可实时递推的部件剩余寿命预测模型;最后通过齿轮箱试验台进行试验,验证了所提模型的有效性和准确性。     

基于比例风险模型的装备机会维修阈值优化

对包含多组多部件装备的复杂系统进行维修时,通常对装备之间的相关性考虑不足。针对这一问题,提出一种结合状态维修与机会维修的维修策略。采用比例风险模型对部件的剩余寿命进行预测,将预测结果作为制定维修策略的依据,分别在进行机会维修时采用完全维修、不完全维修和混合维修3种维修策略,并将平均维修费用最少作为决策目标,优化了3种维修策略的机会维修阈值,计算了相应的最低维修费用并进行了比较。以某包含多组多部件装备的复杂系统维修问题为例,验证了所提方法的有效性和实用性。     

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.     

基于Gamma退化过程的剩余寿命预测及维修决策优化模型研究北大核心

通过研究产品故障发生的机理,建立了基于Gamma退化过程的状态空间模型,运用EM-PF参数估计方法对模型中的参数进行求解,确定模型的具体形式,进而得出产品剩余寿命的分布函数和概率密度函数。该剩余寿命预测方法将退化状态与故障阈值联系起来,从而降低了剩余寿命预测的误差,以轴承磨损量特征进行建模,完善了状态信息与剩余寿命之间的相互关系。利用剩余寿命的概率密度函数建立了以费用最小为目标的维修决策模型,确定最优的维修更换时间并实现维修决策的优化。最后用轴承寿命试验所得到的数据对模型进行了验证,实例结果证明该模型是可行有效的。     

考虑休眠的两部件系统可用度马氏建模方法

针对Metric模型中假设备件需求不依赖于可用系统数而导致可用度被低估的问题,考虑部件的休眠状态(即故障系统中无故障部件不产生备件需求的情况),提出一种两部件系统可用度马氏建模方法。利用可用系统数、备件库存以及备件短缺数描述备件状态,根据连续时间马尔可夫链方法,分析不同部件的故障修复过程对状态转移的影响,构建了两组马尔可夫随机过程;随后,分析两种随机过程间的联系,将其合并后建立了备件的马尔可夫状态转移模型;进而利用该模型求解各备件期望短缺数EBO(expected backorders)以及系统可用度的稳态值与瞬时值;最后将模型应用于数值案例,得到了比Metric模型更接近仿真值的备件期望短缺数与系统可用度。