考虑故障风险的动车组部件预防性维护优化建模*

为了减小动车组部件的故障危害,以动车组四级修程时进行更换的部件为研究对象,通过引入故障风险因子,并结合我国动车组现行的多级非完美维护制度,建立一种考虑故障风险的动车组部件两级非完美顺序预防性维护模型。在顺序预防性维护模型的基础上,将维护方式进一步划分为初级维修和高级维修两种,通过经济性分析确定每一次维护的具体方式。对影响部件故障风险的各因素进行评分和权重,克服了以往模型仅考虑部件故障停机损失,忽视部件故障导致的其他危害的不足。以故障里程服从威布尔分布的部件进行算例分析,仿真结果表明,与不考虑故障风险制定出的预防性维护计划相比,该模型更具经济性和安全性,可为动车组部件的维护决策提供理论支持。     

[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。     

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...     

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。     

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.     

基于滚动窗口方法的风力机动态机会维修优化

以由多个部件组成的风力机为对象,针对此类系统存在的维护困难、停机损失大等特点,研究多部件系统动态机会维修优化问题。采用役龄回退因子描述部件不完全维修效果,在定义故障率函数的基础上建立单部件不完全维修平均成本模型;考虑预防性维修、最小维修和停机损失等维修成本,根据部件维修活动之间的经济相关性,以节省的总机会维修成本最大为目标,研究预防性维修活动安排,构建有限时间内多部件系统机会维修决策模型;考虑到风力机运行环境的严酷性和动态性,采用滚动窗口方法完成维修活动的动态调度,以随机停机事件作为风力机成组维修的机会,并动态更新原有的维修计划。以某风力机齿轮箱、转子、发电机和轴承等四个关键部件的维修决策为例,完成案例研究。研究结果表明,该模型能够实时更新风力机系统维修计划,实现维修活动的动态优化,有效地降低维修成本。     

考虑备件弹性订货的动车组部件分阶段维护决策

为探讨动车组部件预防性维护策略与备件订货、库存策略的联合优化问题,针对两级非完美维护下备件消耗过程的特殊性,以维护策略为驱动提出了备件订货批量可变的弹性订货策略,建立了面向分阶段预防性维护与备件弹性订货的联合优化模型.算例分析表明,弹性订货策略可以通过更低的备件库存量满足维护需求;分阶段预防性维护可以与两级非完美维护力度的变化相适应,使部件获得最佳维护.将两者结合可以实现维护总成本的最小化,为动车组部件的维护决策提供支持.     

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。     

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。     

基于半马尔科夫决策过程的风力机状态维修优化

恶劣的工作环境、昂贵的维修成本和停机损失对风力机及其部件的维修提出挑战。以齿轮箱、叶片等风力机核心机械部件为对象,将部件退化过程离散成有限的退化状态;以长期折扣成本最低为目标,考虑风速、备件物流、停机损失等因素的影响,建立基于半马尔科夫决策过程的状态维修优化模型。分析各退化状态下的维修策略、检测间隔时间以及不同退化状态间的转移概率,并采用策略迭代算法求解模型。以某风力机齿轮箱为例,通过对等周期、非等周期检测条件下检测间隔时间和维修成本的分析,得到优化的维修决策。研究结果表明,该模型能有效描述风力机核心部件的退化过程,实现风力机维修优化。     

考虑客流分布的动车组部件预防性维护决策

为探究客流分布不均的动车组部件维护策略的经济性,引入多项式拟合方法对波动客流进行分段量化,并提出客流分布不均的部件差异化停机损失成本函数,进而结合加速失效模型建立了以可靠度为约束条件的部件维护策略动态调整方法,通过对部件延迟维护可靠度阈值进行敏感性分析,确定了经济性最佳的维护策略调整方法。研究结果表明,考虑客流分布的维护模型能够更加准确地刻画部件的可靠度退化过程,在客流高峰期内对部件维护活动进行动态调整能够有效降低停机损失,该模型可为客流分布不均情况下制定维护计划提供参考。     

基于半马尔可夫过程的冷备系统维护策略优化

为了提高系统的可靠性,构建了两机冷备系统,提出了基于半马尔可夫过程的冷备系统预防性维护模型,该模型考虑随机失效、退化失效两种失效形式,采用了小修、大修、预防性维护相结合的维护方式。基于半马尔可夫理论及再生点技术分析了系统运行中的状态变化过程,建立了马尔可夫更新方程组。通过拉普拉斯变换求得系统首次平均失效时间和稳态可用度的函数表达式,并分别以系统首次平均失效时间和稳态可用度为可靠性指标求解最佳预防性维护策略。最后通过实例分析了不同参数变化对系统可靠性及最佳预防性维护周期的影响。实验结果表明,所提出的建模方法对解决冷备系统维护决策具有指导意义。     

电动车组系统部件预防性维修可靠度的研究

针对电动车组系统部件的预防性维修,引入役龄回退因子的概念,建立预防性维修前后故障率的递推关系,对预防性维修后的可靠度进行了预估,为电动车组的修程优化提供了改进方向.     

用遗传算法优化制造设备的预防性维修周期模型

建立了预防性维修周期间故障的递推关系式，给出了有限时间区间的设备预防性维修策略的非线性优化模型。该模型综合考虑了维修成本、预防性维修成本和生产损失成本，克服了无限时间区间稳态分析操作性差的缺点，并以故障分布形式为威布尔分布的设备为例，用遗传算法进行优化。计算结果显示，遗传算法能以极快的收敛速度达到全局最优，具有较高的计算效率。模型可为维修计划的制定和现场的作业调度提供决策支持和信息支持。     

基于有效工作寿命的多变量动态均衡设计及其度量方法研究

针对机械产品各关键部件设计寿命差异较大,设计寿命较短的关键零部件容易发生故障,从而导致停机维修甚至停产报废的问题,定义机械产品关键零部件有效工作寿命,给出机械产品关键零部件有效工作寿命的度量方法,建立基于有效工作寿命的机械产品多变量动态均衡数学模型,提出机械产品多变量动态均衡设计方法。通过求解获得关键零部件的预防性维护措施优化方案,在故障发生之前对关键零部件实施预防性维护措施,消除或减少关键零部件故障的发生,均衡各关键部件的有效工作寿命,同时满足机械产品维护费用成本指标与整机可靠性指标约束。应用该方法对某型号空分设备透平膨胀机主机进行多变量动态均衡设计,证明该方法在工程应用中的正确性与高效性。     

Optimizing opportunistic preventive maintenance strategy for multi-unit system of CNC lathe

Due to the many components in the multi-unit system (i.e., CNC machine tools), the existing preventive maintenance (PM) strategies conducting independent PM for every component are time-consuming and waste unnecessary maintenance and downtime costs. Hence, this paper introduces the idea of opportunistic maintenance into the PM and proposes an opportunistic imperfect PM approach, which is a more realistic PM policy for a multi-unit system. In this approach, the effect of PM is assumed to be imperfect to correct the failure rate of each unit. According to the corrected failure rate function, the imperfect PM strategy of a single unit is optimized by minimizing the proposed unit maintenance cost rate under the limitation of minimum reliability. Then, these independent imperfect PM strategies for units are rescheduled by the proposed opportunistic PM strategy under the condition of judging the reliability OM threshold of units. We further optimize the opportunistic PM strategy by minimizing the total maintenance cost. Finally, the advantage of our approach is verified by the case study of 18 CNC lathes.

     

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.     

Reliability-based maintenance optimization under imperfect predictive maintenance

The reliability-based maintenance optimization model has been focused by the engineers and scholars but it has never been solved effectively to formulate the effect of a maintenance action on the optimization model.In existing works,the system reliability was assumed to be increased to 1 after a predictive maintenance.However,it is very difficult in the most practical systems.Therefore,a new reliability-based maintenance optimization model under imperfect predictive maintenance (PM) is proposed in this paper.In the model,the system reliability is only restored to Ri (0相似文献