多部件系统寿命空间划分建模及维修决策

将退化状态空间划分方法应用到多部件系统联合寿命空间的建模研究中。针对多部件系统提出了基于时间的机会维修策略,对任意M部件系统的联合寿命空间划分及维修需求进行了统一描述和建模,并建立了二者间的对应关系。依据联合寿命空间划分结果,推导出了各维修需求的概率统一的计算模型。以两部件系统为例,推导了系统的稳态联合概率密度函数及其数值解法,以此为基础建立了系统长期费用率模型。通过数值实验,验证了联合寿命空间划分方法、联合概率密度的推导模型、系统的维修决策模型及数值解法的正确性和有效性。     

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。     

基于机会策略的复杂系统视情维修决策模型

针对部件间存在经济相关性的复杂系统,提出一类基于机会策略的视情维修优化模型。模型从部件本身的失效规律分析出发,确定不同失效模式下部件的维修方式及对应的预防性维修阈值。对于整个复杂系统的维修决策问题,借鉴机会维修思想,通过增加机会维修阈值,将时间和状态两类不同度量空间上的维修控制参数组合起来,解决系统层事后维修与视情维修的综合优化问题。同时利用更新过程理论,提出一类基于马氏决策过程的值迭代算法,确定系统的最优检测时间间隔与机会维修状态阈值。以某机械设备为例对机会维修决策模型和值迭代算法的有效性进行了验证。通过对比分析发现,应用模型能够降低系统的运行维护费用,如果部件级失效率之比在适当范围内,其经济相关性越强,节省费用的效率越高。     

可修组件的视情更换维修与备件订购联合优化

针对可修复杂关键组件提出周期性视情更换式维修与连续检查的(S,s)备件订购联合优化策略。在考虑确定的维修时间和非完美维修效果的基础上,分析了维修能力与维修策略、库存策略之间的权衡关系,建立了以检测周期、预防维修阈值、库存参数及维修能力为决策变量,以单位设备无限时间范围内的平均费用率最小为目标的仿真优化模型。采用离散事件仿真和遗传算法相结合的方法对模型进行求解。仿真结果表明,更换式维修和连续检查的备件订购策略相结合可以减少系统停机、提高系统可用度、降低维修成本。灵敏度分析结果表明,维修策略、备件策略和维修能力之间存在一定的权衡。     

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.     

考虑非完美维修的实时剩余寿命预测及维修决策模型

准确的剩余寿命预测是对设备进行预防性维护维修决策的关键。利用随机滤波理论,基于当前时刻及之前的历史状态监测信息,由已知的设备初始寿命分布函数建立非完美维修策略下的实时剩余寿命分布函数预测模型。同时考虑非完美维修效果与时间相关性,提出一种以平均剩余寿命为阈值的非完美预防性维护及更换的维修策略,建立了以系统的预防性维护及预防性更换阈值为优化变量和最小化平均维护维修费用为目标函数的优化模型。采用微粒群算法进行优化求解,得到系统最佳的预防性维护及预防性更换阈值,并使系统长期运行平均费用率最低。以初始寿命符合威布尔分布的疲劳裂纹为例,验证了该实时剩余寿命分布预测方法及非完美维护维修策略的可行性。     

维修决策建模和优化技术综述

对国内外在维修决策建模及其优化研究领域取得的进展和研究现状进行了综述。以视情维修为重点,从维修策略、维修决策建模方法、维修决策优化方法、维修效果建模、系统状态不完全可观以及维修备件的库存和定购问题等几个方面对维修决策模型理论研究现状进行了介绍。最后论述了维修决策建模和优化技术的应用现状,并指出了当前该技术在理论和应用方面存在的问题。     

基于仿真的多部件设备机会维修多目标决策优化方法

提出一种基于仿真的多部件设备机会维修多目标决策优化方法，考虑了多种维修方式、多种机会维修策略、非预期故障的随机持续时长和成本以及随机的预防性维修时长，利用蒙特卡洛仿真计算系统可用度和总成本，多目标粒子群算法进行求解最佳维修方式。将该方法应用到电子组装线的某生产设备，结果显示，同时考虑了随机故障和预防性维修的机会维修策略具有更优的Pareto前沿，能够进一步优化系统可用度与系统总成本，并对可用度和总成本的随机分布进行了分析。     

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

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。     

复杂生产系统经济生产批量与视情维护策略模型

为解决复杂生产系统的生产与维护联合优化问题,对经济生产批量和视情维护策略进行了联合建模。针对系统中不同部件劣化故障机理的不同,分别利用Weibull分布与Gamma过程对部件寿命与劣化过程进行刻画。在每个生产批量结束后对各部件进行检测,评估其可靠性。以部件可靠性和结构重要度为依据制定视情维护策略。假设预防维护是修复非新,以生产批量大小和预防维护参数为二维决策变量,建立了有限时间域内系统总费用的数学模型。借助蒙特卡洛仿真技术,设计了模型求解优化算法。通过一个实例演示了该模型,并进行了相关对比实验分析。实验结果显示,所提维护策略较传统的部件独立维护策略和单一整体维护策略在减少生产系统运行总成本方面具有明显优势。     

[轨道交通运维技术]风险视角下的动车组部件多级非完美维修策略

为了降低动车组部件在一个寿命周期内的维修总成本,以动车组五级修程时需要更换的部件为研究对象,基于现行的分级检修制度,提出一种动车组部件多级非完美预防性维修策略。以故障对动车组运行安全和对动车组晚点的影响以及故障维修难易程度作为故障风险的评价指标,使用层次分析法和评分法量化评价部件的故障风险。将动车组部件非完美维修方式划分为初级维修、中级维修和高级维修三个级别,克服了以往模型中非完美维修方式单一、忽视实际维修中普遍采用多级非完美维修方式的不足。算例仿真结果表明,提出的维修策略可使动车组部件在一个寿命周期内保持更高的可靠度水平且总成本也有所减少。     

基于平均剩余寿命和Birnbaum重要度的复杂系统静态分组维护策略

多部件系统存在复杂的相关性,制定最优的维修策略使得系统的维修成本最低是科学管理设备的关键之一。提出了一种多部件复杂系统静态分组维修策略。在考虑部件间的经济相关性和结构相关性的基础上,引入平均剩余寿命和结构重要度求得预防性维修阈值。对于事后维修,引入了考虑部件Birnbaum结构重要度的自适应事后维修决策规则。为了找到最优维修策略,采用遗传算法对部件维修费用进行优化。案例分析表明,该方法能够有效降低维修成本。     

考虑性能可靠度约束的维修决策模型

针对劣化状态可检测且性能可靠度受限的单设备生产系统,采用视情维修策略,以检测周期和预防性维修阈值为决策变量,引入性能可靠度约束,以长期平均维修费用率最小为目标建立了随机规划模型。通过数值仿真实验,比较了在无性能可靠度约束和有性能可靠度约束两种情况下,模型中各项参数的变化对优化结果和最优解所对应的性能可靠度的影响。结果表明,维修决策模型中考虑性能可靠度约束是有必要的,而且性能可靠度阈值下界的取值在一定范围内,还可以在保证设备有高性能可靠度的同时,使长期平均维修费用率的增长很小。     

基于多状态劣化空间划分的多部件系统维修决策

针对劣化独立的同类型部件组成的系统,提出了最优的维修决策优化模型.将系统中部件的劣化过程描述为具有时间连续状态离散的马尔可夫过程,在分析系统转移特性的基础上,运用马尔可夫过程理论求解了系统中单个部件各状态的平稳概率表达式,建立了具有多状态劣化特性的多部件系统的平均费用率最优决策模型,在系统长期平均费用率最小的情况下,得...     

基于状态的单部件维修策略优化方法

为降低装备中关键单部件的预防性维修费用,把部件劣化过程看成离散状态变换的过程,提出了部件从投入使用开始到发生一次故障进行修复的平均时间间隔、平均检查次数、平均预防性维修次数和平均维修总费用的计算表达式.以单位时间内平均总维修费用最小化为目标,建立了基于状态的预防性维修策略优化模型及其求解方法.实验结果表明,本方法可以快速确定部件的检查时间间隔和预防性维修状态,有效地降低单位时间内平均总维修费用.     

非完美维修模型下的风电机组最优维修决策

为了使基于可靠度的维修决策与风电场实际运维一致,达到提高风电场整体经济效益的目的,在非完美维修模型的基础上,基于广义更新过程思想构建了风电机组的故障率函数更新模型,进而在考虑维修准备成本和保证风电场基本可用度的前提下提出风电机组的多目标定周期动态非完美预防性维修决策。通过遗传算法求得模型最优解,并将结果与传统完美维修策略和不考虑小修次数对维修准备成本影响的维修策略进行对比,同时对其进行灵敏性分析,验证了模型的有效性、经济性和可行性。     

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。     

基于随机Petri网的复杂机械设备可用度分析方法研究

设备的可用度是衡量设备运行过程中随机故障的主要指标,提高其可用度是设备优化运行过程中极为重要的一环。通过分析不同维修策略下设备状态的演变规律,研究不同状态之间的时间依赖关系,建立基于随机Petri网的复杂设备可用度模型。模型着重描述设备运行过程中的劣化状态以及不同维修策略对运行过程的影响。在此模型的基础上,根据设备不同维修策略分析模型的可达图,构造同构的马尔可夫链模型,求解模型不同状态下的各个稳态概率,计算不同维修策略下的设备可用度。通过可用度的求解可得到较优的设备维修策略,从设备预防性维修效率和故障维修效率因子出发,定量分析这两个因子对设备可用度以及设备维修费用的影响,并给出趋势图。以一个实例说明该模型及分析方法的有效性。