非计划停机下考虑结构相关性的串并联系统机会维修决策研究

以非计划停机下的多状态串并联系统为研究对象,假设将部件恢复至不同工作状态的维修方式有多种,建立以给定的工作状态阈值为限制条件的系统可靠度函数;同时将部件间的结构关系转换为系统维修前的拆卸序列,引入拆卸成本和拆卸时长,建立考虑结构相关性的机会维修模型。将拆卸成本和拆卸时长分别作为维修费用和耗时的组成部分,在费用和耗时有限的情况下,以系统可靠度为目标函数,决策出系统各部件的维修方式。通过案例分析表明,提出的机会维修模型能够有效决策出非计划停机下的维修活动组合。通过对比分析结构相关性对维修效果的影响,说明考虑结构相关性的维修决策模型更贴近生产实际。     

考虑预防维修时间及相关性的多部件系统维护策略

针对动车组关键系统维修过程中涉及部件数量多、维修时间长、维修费用高的特点，提出了预防维修时间、故障相关性、经济相关性3重因素影响下的多部件系统机会维护策略。首先对多部件建立部件故障率模型。在此基础上，考虑预防维修时间，将部件层预防维修成本分为独立时间成本和依赖时间成本，对经济相关性进行建模，再以系统维修费用率最小为优化目标建立系统层维护模型，并应用遗传算法求解。最后通过算例表明，相较于考虑单一因素的维修策略，所提维修策略可降低系统维修成本10%及以上，验证了考虑维修时间和部件联合相关性的必要性和有效性。     

不确定环境下复杂机械装配系统设备维修方法

为保障不确定环境下复杂机械装配系统的连续性并降低其维修成本,提出一种以马尔可夫决策理论为基础的设备维修策略动态选择方法。在综合考虑系统运行成本、缓冲库存成本、设备维修成本及停机损失成本的基础上,构建了装配系统可靠性成本模型。该模型以带有中间缓冲区的二级装配系统为研究对象,以设备状态和缓冲库存量为自变量,以可靠性成本为目标函数。分析了装配系统的不同运行状态,利用模拟退火算法和模糊非线性混合整数目标规划对可靠性成本模型求解,制定装配系统最优维修方法。该方法降低了装配系统停机时间,减少了设备维修次数,可为生产线设计和维修计划的制定提供依据。最后,通过算例分析验证了模型的有效性和可行性。     

基于机会维修策略的预防性维修优化模型研究

为了利用系统内故障部件维修的机会,考虑部件之间在维修方面存在的相关性情况,提出了将机会维修信息融入系统预防性维修的优化模型．该模型在比较按机会预防性维修和按计划预防性维修期望效益的基础上,以系统内故障时机为优化变量、部件维修费用率最小化为目标进行系统预防性维修优化,使确定部件在不同的故障来源时机可提前预防性维修的阈值．最后通过算例,表明不同故障的机会维修阈值对部件预防性维修效果的影响差异,为系统预防性维修决策提供有力的支持．     

基于多目标决策的动车组部件分阶段预防性维护优化模型

对动车组部件维修周期的确定直接影响到部件运用时的可靠性及动车组的行车安全。以我国动车组检修制度为背景,选用非完美维修和更换两种不同的维修方式,并考虑到非完美维修后部件可靠度的加速衰退,建立了以维修时间和维修成本为优化目标的分阶段预防性维修模型。应用遗传算法对不同阶段内的维修间隔、维修次数和维修方式进行决策,并与等周期维修模型进行比较。研究结果表明,在满足部件可靠度要求的前提下,分阶段预防性维修模型相比于等周期维修模型能够有效缩短维修时间、降低维修成本,更具经济性。与单目标优化相比,多目标优化的联合决策可以根据检修部门的实际需要提供多种维修方案,有效协调部件的运用需求和维修需求。     

考虑维修场所的动车组多部件双目标成组维修研究

为探究维修场所选择对动车组多部件维修策略制定的影响,综合考虑维修方式、维修场所类别和维修人员等因素,以减少维修成本和维修时间为目标,建立了考虑维修场所的动车组多部件双目标成组维修模型。首先,在两级非完美维修方式的基础上,引入维修场所对维修方式的约束,通过维修场所的选择进一步选择维修方式。然后,提出一种部件维修任务分配算法,实现了维修人员与部件维修任务的优化匹配,使得系统维修时间最短;同时,将该算法引入到遗传算法中,用于求解考虑维修场所和系统维修时间的成组维修模型。实例分析表明,所提出的维修策略在满足动车组部件可靠度要求的前提下,减少了系统的维修成本和维修时间。研究结果可为合理制定动车组维修策略提供理论参考。     

基于混合故障率的设备分阶段顺序维修决策优化研究

针对传统顺序维修策略在实际中操作性困难的问题,提出设备的分阶段顺序维修模型。为了使顺序维修策略在实际中更具有操作性,将设备的维修过程分成3个阶段,每个阶段的维修间隔都是相等的,经过3个阶段的维修后,对设备进行预防性更换。利用役龄改善因子和故障率递增因子的混合故障率函数描述设备的退化过程,考虑在维护期内突发性故障成本、预防性维修成本、更换成本和停机损失成本,设备的可靠度不低于一定水平的情况下,以在维护期内总维修费用率最小为优化目标,建立设备分阶段顺序性维护模型,利用非线性约束优化工具求解3个阶段的维修间隔和维修次数。通过实例分析可知,该维修策略可以节约15%左右的维修费用,验证模型的有效性。     

基于马尔科夫决策的冷贮备串联系统状态维修与备件联合优化

以冷贮备串联系统为研究对象,采用离散过程描述设备的有限退化状态,考虑维修策略与备件库存的耦合效应,以系统长期折扣成本最低为目标,基于马尔科夫决策过程,建立状态维修和备件库存联合优化模型。采用值迭代算法进行求解,得到最优状态维修策略与备件库存策略。研究结果表明,在备件充足时,考虑系统运维状态最佳,对退化部件进行预防维修可降低系统长期折扣成本。简单地选择频繁订货或持有大量库存相较于最优备件策略会产生高额的成本损失,损失最高可达65%,且缺货成本对长期折扣成本影响较不显著。     

多部件系统机会维修优化模型

针对系统部件间存在经济相关性的情况,利用更新过程理论建立了机会维修策略下的多部件系统可靠性模型,并提出了求解系统期望维修费用率和稳态可用度的解析方法.在此基础上,以系统期望维修费用率最低为优化目标,稳态可用度满足要求为约束条件,通过非线性规划优化方法得到了系统的最佳机会维修阈值τ*.最后通过分析优化模型中不同变量与维修阈值之间的相互影响关系,讨论了不同维修策略的适用范围.     

基于剩余寿命预测的维修与备件订购联合策略优化

利用设备健康状态信息预测剩余使用寿命,并进行维修和备件订购决策以达到降低设备检修成本和备件成本的目的。针对单部件系统提出基于剩余寿命预测的维修与备件订购联合策略,其中维修决策遵循控制限原则,即根据系统退化量判断是预防性更换还是故障更换,同时基于历史退化信息预测系统剩余寿命,引入订货阈值判断是否订货。通过分析更换时刻备件状态确定所有可能更新事件,推导各事件发生概率进而计算各事件更新成本和更新长度,采用更新报酬理论构建最小化单位时间内期望费用的联合策略模型,设计离散事件仿真算法求解模型。最后,通过实例验证模型和算法,得到最小的单位时间内期望费用14.656 3,最优预防性更换阈值8,最优订货阈值1 000。     

基于动态可靠度和经济优化相结合的服役桥梁维修加固风险决策

服役桥梁的维修加固需要综合考虑安全和经济的问题,基于服役桥梁的动态可靠度,以后续服役期内收益期望值最大或损失期望值最小为目标函数,对服役桥梁的维修加固决策进行了探讨,利用实际检测数据修正抗力模型,对一座服役期为35年的钢筋混凝土梁桥动态可靠度进行了计算,同时,比较分析了汽车荷载等级的提高和采用不同维护加固措施对后续服役期内动态可靠度的影响。该方法结合工程实际,把失效损失与失效风险相结合,对桥梁结构的维修加固决策有一定的指导作用。     

单机调度与非完美视情维修的联合决策与优化

在生产加工过程中,考虑维修计划和生产调度的相互依赖作用,提出了作业调度和非完美预防性视情维修的联合策略。针对状态可检测的可修单设备生产系统,以作业调度序列和视情预防性维修阈值为决策变量,最小总加权期望完成时间为优化目标,建立了联合决策模型。对相应的概率密度函数进行推导,并用数值方法进行求解。通过数值分析,验证联合决策相对于独立决策的优势,并进行参数的灵敏度分析,表明模型的有效性。     

基于可信性理论的闭环供应链生产计划

针对生产、库存和拆卸能力有限情况下,考虑可回收旧产品数量、分销商需求量、生产成本、外包成本、单位旧产品拆卸时间、拆卸成本和单位产品生产时间为模糊不确定数,以供应链总成本最小化为目标,采用期望值规划和机会约束规划相结合的形式,建立不确定环境下供应链生产计划模型。基于可信性规划方法,将不确定模型转化为清晰确定形式。最后,设计算例,通过求解给出在供应链总成本最小下,企业各个计划期内的最优生产量、零部件采购量以及制造商和回收中心对物料的运输计划;并分析了可信性水平、再制造率和回收率变动对供应链总成本的影响,为企业制定生产计划提供参考依据。     

多部件系统的维修关联分析与评价研究

针对传统维修相关性分析方法没有全面考虑维修关联影响,提出了从时间关联、故障关联、结构关联和功能关联四个方面分析多部件系统的维修相关性.鉴于维修关联程度最终影响并决定系统维修组合的内容,确定了从维修组合优化效果的角度衡量多部件系统的维修关联程度.在此基础上,利用矩阵积和式的性质对多部件系统维修关联度进行评价,使得评价结果...     

基于可信性理论的模糊环境下再制造生产计划

针对再制造系统生产计划问题,分析了再制造系统的特点。以一般再制造系统为原型,在可回收产品数量、单位产品拆卸时间、单位零部件再制造加工时间以及客户需求不确定情况下,考虑回收、拆卸、再制造加工、重新装配的能力限制,以总成本最小化为目标,构建了模糊再制造系统混合整数规划模型。利用可信性理论给出了模糊模型的清晰等价形式。最后,通过算例分析了不同置信水平选取对再制造成本的影响,验证了模型对再制造企业生产计划制定的适用性。     

不完美检测下的控制图与预防性维修联合设计

目前,复杂系统的修复和检测费用往往比较高,过程比较繁琐,且由于设备故障停机造成了大量损失。针对这一问题,提出一种通过系统产出间接地判断整个系统是否存在问题,并在此基础上进行预防性维修的决策方法。与传统检测的方法不同,利用控制图监控产品,充当设备的传感器,间接地判断生产产品的设备是否正常。根据不完美检测下的监控结果,进行适当的维修策略,基于更换过程理论,建立单位时间成本最小的目标函数,提出控制图与预防性维修的优化参数设置。通过遗传算法进行数值仿真,表明该模型能有效实现控制图与预防性维修的联合经济设计目标。研究对于生产系统节约成本、提高综合经济效益具有现实意义。     

考虑使用与维修优先权的冷贮备系统可靠性模型分析

针对装备系统中部件关键重要程度不同的情况,以具有使用与维修优先权的多部件冷贮备系统为研究对象,利用适用性较强的phase-type（PH）分布代替以往在可靠性建模中采取的指数分布、Weibull分布等典型分布,统一描述了系统各部件的寿命和维修时间,并建立了通用性更好的系统可靠性模型。在模型解析过程中,采用矩阵解析方法,获得了系统的可靠度函数、稳态可用度以及系统平均开工时间、平均停工时间等工程实践中常用的系统可靠性指标解析表达式,并利用算例验证了模型的适用性,讨论了贮备部件数量对系统可靠性指标的影响。研究结果表明,利用PH分布对具有使用和维修优先权的冷贮备系统进行可靠性解析建模,不仅具有良好的解析特性,而且能够有效地保证模型的适用性,在工程实践中具有良好的应用价值。     

机械系统相关竞争失效的可靠性评估与维修策略研究

机械系统中存在相关竞争失效会影响系统的性能,为确保机械系统的正常运行,需要经常对其进行检测和维修。该文将提升机械系统运行可靠性作为目标,进行了机械系统相关竞争失效的可靠性评估与维修策略研究。通过建立随机过程、基于Copula函数构建机械系统相关性模型、基于信息准则进行模型择优并构建多元退化失效模型,对其进行可靠性评估。再结合机械系统状态转移与系统维修建模,提出相应的维修策略,以期为提高机械系统运行可靠性以及降低维修成本提供参考。     

δ冲击条件下相关性竞争失效过程的系统可靠性建模

研究系统受到δ冲击时,考虑系统自然退化和冲击两个竞争性失效过程间具有相关性时,系统可靠性的建模问题。相关性一方面表现为冲击造成系统退化量的增加,另一方面表现为系统的自然退化程度对冲击结果的影响。假设系统因冲击而失效的过程是δ冲击过程,通过系统自然退化过程和冲击过程的分布函数,导出了系统的可靠度函数,建立了系统可靠度模型的一般形式,并给出一种特例的具体形式,最后利用文献中的具体参数进行仿真,以验证模型的正确性和有效性。     

考虑变量相关性的正交异性板细节疲劳可靠性评估

传统的疲劳可靠性评估方法忽略了功能函数中变量的相关性,致使计算得到疲劳可靠度指标精度降低。针对这一问题,基于既有悬索桥主梁细节应变和环境温度大样本监测数据,讨论疲劳功能函数变量之间的相关性关系。提出基于Copula函数的相关性变量的联合分布模型,解决联合概率分布建模中多重积分求解困难的问题。研究表明,受环境温度的影响,靠近顶板焊接细节的日等效应力幅和应力循环次数存在较强的相关性,Gaussian Copula函数可作为相关性变量的最优连接函数,对于U肋-顶板细节,桥梁结构服役100年时,考虑与不考虑变量相关性的可靠度指标值分别5.3和6.9,两者之间相差约1.3倍。当年交通增长率分别等于3%和5%时,可靠度指标在服役年限为94.6年和67.1年时间到达目标可靠度指标。对于U肋-U肋对接细节,考虑和不考虑变量的相关性对可靠性指标影响相对顶板细节较小。