面向预防性维修的两种失效竞争下多状态系统可靠性模型

针对装备系统在使用过程中存在退化失效与突发失效竞争的情况,以单个系统为研究对象,考虑单一维修台,采用随机检测策略,根据系统内部性能水平与外部冲击损伤等级分别采用三种不同类型的预防性维修,系统完全故障时进行换件维修,利用Phase-type (PH)分布代替指数分布等典型分布,统一描述模型中各类时间变量分布,建立了通用性更好的系统可靠性模型,获得了系统的主要可靠性参数.最后通过算例验证了模型的适用性,并讨论了不同类型的预防性维修速率以及预防性维修阈值对系统可靠性参数的影响.     

独立维修两不同型部件冷储备系统可靠性分析

考虑具有独立维修规则的两不同型部件冷储备系统的可靠性.在一个部件的维修分布为Erlang分布,另外3个分布均为一般连续型分布的假定下,利用补充变量法和拉普拉斯变换工具,得到了系统主要可靠性指标的拉普拉斯变换表达式,如:系统的首次失效时间分布,系统的可用度,修理工空闲的概率和(0,t]时间内系统的平均故障次数等.     

离散时间修理延迟单部件可修系统的可靠性分析

针对离散时间下修理有延迟的单部件可修系统,建立了系统状态转移的数学模型。该模型假定系统有正常、维修和故障后待修三种状态,并且系统寿命、修复时间和等待修理时间均遵从一般离散分布。利用随机过程的方法,研究了该可修系统状态之间的转移关系。在该模型的基础上得到了系统可靠度、可用度、平均故障次数等常用可靠性指标。最后,通过一组算例来说明了该模型的有效性。     

复杂系统的可靠性模型及参数估计方法

目前可靠性研究大多是针对单个部件,即使是多部件系统,也是假设各部件相互独立且故障分布相同的情况.为了确定多部件组成、部件之间具有故障相关性、部件的故障分布不同或分布类型相同参数不同的复杂系统的可靠性模型,建立了非致命冲击威布尔混合模型,并提出了一种综合参数估计方法.通过对铁路机车柴油机进行应用验证,结果表明应用该模型和参数估计方法得到的拟和曲线较现有的方法更加符合原始的运行数据曲线.     

不完全维修下的单部件系统视情维修及更换策略

实际装备维修工程中,系统并不总能够通过维修恢复如新,并且修后工作时间和维修时间会随着系统年龄增加而分别呈现缩短和延长趋势。针对这个问题,利用连续时间马尔科夫链理论建立单部件系统在不完全维修条件下的视情维修及更换策略模型。根据马氏过程平稳状态下统计平衡原理得到状态概率方程组,并给出相应的递归求解算法。分别以系统稳态可用度最大、长期运行费用率最低以及规定可用度约束下平均故障前时间最长为目标,确定系统最优检测频率、视情维修阈值和更换策略。最后通过算例说明系统在最优维修及更换策略下达到的性能指标与系统劣化属性和维修能力水平的关系,验证了该模型的可行性。     

考虑混合维修策略的复杂系统区间可用度

针对马尔可夫过程只能计算故障时间和维修时间服从指数分布、更新过程只能计算故障时间和维修时间服从独立同分布系统可用度的局限,以及现有可用度模型没有同时考虑不同维修策略和环境因子对系统可用性的影响的现状，构建了一种考虑混合维修策略和使用环境的复杂系统的区间可用度模型。该模型假设系统的故障和维修时间服从任意分布,不同的故障模式采取不同的维修策略。计算系统停机时间时，考虑了系统的预防性维修时间、修复性维修时间和保障延误时间。以某型无人机控制系统为例,对设计方法进行了验证。系统关键部件服从不同参数的威布尔分布，系统维修时间和延误时间均服从正态分布。结果表明,设计方法可行、正确,可为基于可用度的预防性维修周期优化、效能权衡和通用质量特性指标阈值设计提供技术支撑。     

基于时间延迟的维修类型优化组合模型及案例分析

设备的缺陷类型有多种, 各种类型的缺陷对设备故障停机影响不同, 为此对设备采用多种维修类型 (日检、周检、月检、年度检修和大修). 目前的检查模型局限于计算单个维修类型的检查周期, 而不能同时确定出各种维修类型的检查周期, 维修类型优化组合的模型尚未建立, 存在"维修不足和维修过剩" 的两大难题. 为此, 首先阐述了各种维修类型之间的关系, 并提出了相应的假定条件. 其次建立了维修类型优化组合模型. 利用时间延迟维修理论计算出该模型中关键的两项: 检查周期T 内故障发生次数的期望值, 以及检查出的缺陷次数期望值. 再次, 提出一种新的启发式算法, 简化维修类型优化组合模型的求解, 有效地克服利用分枝定界法求解模型过于复杂的缺点. 最后是案例分析.     

退化系统状态维修决策与维修活动建模

研究退化系统的状态维修决策问题,考虑经济性、可用性后,给出两个通用维修决策优化模型,用gamma过程对系统退化进行建模,用监测数据估计退化模型参数。在退化过程基础上,基于历史维修信息和状态数据对决策模型中的变量进行确定;对维修活动中主要的影响--维修效果和维修时间进行分析,认为维修效果和维修时间是系统状态和维修次数的随机变量,分别给出了不考虑人为因素和考虑人为因素的维修效果几何分布模型,用插值方法建立维修时间分布函数。最后以某控制系统为例,对比理想状态和考虑维修效果与维修时间下的仿真结果,验证了模型的有效性和实用性。     

有限维修渠道下两级维修供应系统性能评估模型

在有限维修渠道条件下,对两级维修供应系统的备件供应能力进行了评估.系统由多个基层保障点和一个基地保障点构成,故障件有多类,每个保障点有各自的库存和维修机构,库存施行(S-1,S)策略.各维修机构的维修渠道都有限,多类故障件共用同一套维修设备,使用M/M/c模型分析各级站点的维修队列.考虑了故障件在基层站点和基地站点之间的运输时间,用M/G/∞模型分析运输队列.以备件满足率和平均缺货量为指标,评估了系统的备件供应能力.最后举例说明本评估模型的使用,并在相同假设条件下使用仿真方法和MET砌C模型评估了系统,通过对比三种模型的结果验证了本文评估模型的有效性.     

基于冲击模型劣化系统的不完全维修决策

以针对冲击失效劣化系统, 提出一种新的δ-冲击失效模型, 并基于该模型研究了N型更换策略下的不完全维修决策方法. 首先通过扩充失效状态, 在δ-冲击模型的基础上建立新的δ-冲击失效模型; 其次以最小平均费用率为目标、可用度为约束, 建立了N型更换策略下系统的不完全维修决策模型; 最后用一个算例验证了该方法的合理性, 并分析了参数对策略$N$的灵敏度.     

改进的基于三阶段故障过程状态检测模型

基于维修实践中设备两阶段故障过程,利用延迟时间的概念和当前时刻的状态检测历史信息,建立了改进的基于三阶段故障过程的状态检测模型。该模型更接近于设备的真实运行过程。设备运行有4种可能状态出现:正常状态、非严重缺陷状态、严重缺陷状态和故障状态。当检测到系统处于非严重缺陷状态时,采用延迟预防维修策略建立模型。以单位时间设备运行平均费用最小为决策目标,优化检测间隔和阈值时间,通过参考阈值时间来决定是否实施延迟预防维修决策。最后将提出的模型应用于实际案例中,验证了改进的基于三阶段故障过程的状态检测模型的有效性。     

基于HGERT网络模型的退化型失效可靠性评估

针对退化型失效的复杂装备系统,提出基于隐图解评审技术(hidden graphic evaluation and review technique,HGERT)网络模型来进行系统可靠性预计和评估的方法。图解评审法(graphic evaluation and review technique,GERT)网络中的节点代表装备失效过程中正常状态到失效状态的转移,通过传感器将反映系统隐性状态的性能特征参数进行量化输入,从而将GERT网络中的各个劣化状态节点进行展开。应用Viterbi算法对模型参数进行解码和学习,确定退化型失效系统状态转移概率。将装备运行中所处的工作应力、环境载荷等影响性能衰退的因素作为输入,将关键性能指标退化量作为输出,建立装备性能退化的一般控制模型并将其作为GERT网络活动传递的随机变量。借助于信号流图理论对参数进行解析,监测系统处于不同状态时的性能退化水平,为故障预测和装备健康管理提供支持。案例通过对铣床性能退化量的分析,证明所构模型的可行性和合理性。     

R个修理工N-策略休假的温贮备机器维修问题的可靠度

文章研究了带有多个温贮备部件的机器维修问题,系统中有R个修理工,修理工进行N-策略休假. 同时还考虑了故障部件止步和中途退出的现象.文中利用Markov过程理论建立了系统状态概率满足的微分差分方程组, 利用矩阵理论和Laplace变换反演的方法求解出了系统故障状态概率的精确表达式,得到了系统可靠度及首次故障前的平均时间的精确表达式,并给出了数值结果.     

网络可靠性评估的演化过程重要度抽样模拟方法

针对具有高可靠度网络的连通失效概率计算问题,提出了一种重要度抽样Monte Carlo模拟方法.首先提出了考虑节点和边单元失效网络连通状态判别的演化过程算法,算法根据网络节点和边单元的可靠度,将每次模拟抽样产生的随机数转化为单元的修复时间;按照单元修复时间次序构建网络连通拓扑结构,并视为向网络连通状态转变的演化过程.然后基于重要度抽样Mont,e Carlo模拟求解高可靠度网络的2\K\All端连通失效概率,其中重要度抽样函数的计算采用基于演化过程和交叉熵模型的多准则迭代方法.高可靠度网络算例的计算结果表明,预抽样求解重要度抽样函数时,多准则迭代方法所需的预抽样次数约为其他迭代方法的1/40.因此,本文方法具有较高的计算效率.     

修理设备可修理的几何过程模型的最优维修策略

本文研究了一个修理设备在工作过程中可能发生故障且可以被修理的系统的维修策略.当系统发生故障时用修理设备对其进行故障维修,修理设备在维修过程中也可能发生故障,并有修理工对修理设备进行维修.当修理设备恢复正常后继续对系统进行维修.系统和修理设备逐次故障维修后的工作时间都形成随机递减的几何过程,且逐次故障后的修理时间都形成随机递增的几何过程.当系统的故障次数达到N时对系统和修理设备都进行更换,利用更新过程和几何过程理论求出了系统经长期运行单位时间内期望费用的表达式,证明了最优策略的存在性和唯一性,并给出了具体例子和数值分析.     

基于灰色生灭过程的可修部件备件需求预测模型

可修部件的失效率和修复率在服役周期内呈现不确定性,基于确定型失效率和修复率建模的生灭过程,在解决可修部件备件预测问题存在一定局限。以区间灰数表征可修部件的失效率与修复率,构建灰色状态转移矩阵,建立基于灰色生灭过程可修部件备件需求预测模型,研究了基于灰色生灭过程的无记忆性和预测模型稳态解的存在条件,一定程度上揭示了失效率和修复率不确定背景下的可修系统备件需求规律。实际案例研究验证了模型的有效性和实用性。     

可修排队系统备件灰色生灭预测模型

可修部件的失效率和修复率在服役周期内呈现不确定性,基于确定型失效率和修复率建模的生灭过程在解决可修部件备件预测问题时存在一定局限.传统可修备件需求预测模型忽视了排队维修情况下的讨论,这与工程实际不符.以服从一般分布的区间灰数表征可修部件的失效率与修复率,构建了灰色状态转移矩阵,建立了一类排队维修系统的可修部件备件灰色生灭预测模型,研究了该过程的无记忆性和稳态解的存在条件,讨论了失效修复比、修理能力、备件数量与保障率的性质.一定程度上揭示了修理能力受限、失效修复比不确定背景下的可修系统备件需求规律.实际案例验证了模型的有效性和实用性.     

劣化系统最优维修策略：基于推广累积冲击模型

研究一个遭受累积冲击的劣化系统的最优维修策略. 在系统的工作时间内，任一冲击都将对系统造成损害，其损害效应具有累加性. 当累积冲击损害超过某给定水平时，系统失效. 在每个失效时刻，系统可以维修或者更换. 对一个劣化系统来说，假设引起系统失效的冲击量关于维修次数是几何递减的，并且连续的维修时间构成了一个几何递增过程. 这是一个推广的累积冲击模型，更符合可靠性的客观实际. 采用系统在前N-1次失效后维修，而在第N次失效后被替换的更换策略N，推导了长时间运行后平均费用率的精确表达，并精确地确定了最优维修策略N^*. 最后给出一个数值例子.