模糊认知图与证据理论融合的质量控制决策模型

针对制造过程的质量问题层出不穷而企业常常疲于救火式管理、难以从根本上解决质量问题的现状,结合模糊认知图理论和证据理论,提出一种包含反应式、预防式、预报式和先行式等四种典型的质量控制模式的决策模型.论文首先分析这四种典型的质量控制模式及其决策因素;接着,讨论基于模糊认知图的质量控制决策模型及实施步骤,该模型立足于综合考虑质量问题属性、成本、功能符合性以及组织支持因素等维度,构建基于模糊认知图的决策网络.针对决策网络中多个专家所建立模糊认知图的合成问题,结合证据理论,以专家知识作为证据,节点间的因果强度的可能取值空间构成识别框架,对多个专家知识进行合成.最后,以某轴承企业深沟球轴承沟形误差超标的质量问题为例验证了该方法的可行性.     

-R图和预防性维修策略的优化设计

考虑生产设备在运行时出现两种类型的故障,第一类故障导致过程均值发生漂移,第二类故障导致过程标准差发生漂移。利用均值-极差图通过抽样检测对设备的状态进行监控,如果发现过程失控则对设备进行完全维修,否则生产持续到下一次抽样。经过m次抽样检测后对设备实施完全预防性维修。在单位时间平均损失最小的前提下,提出均值-极差图和预防性维修策略的优化模型,给出控制图参数及预防性维修周期的确定方法。数值计算说明所提方法是有效的,最后分析了模型参数对决策变量的影响。     

两阶段串联可修系统的统计过程控制与视情维修整合研究

针对两阶段串联可修系统,考虑随机偏移的情况,研究统计过程控制（SPC）与视情维修整合的问题. 首先,应用均值-残差联合控制图监控系统的质量状态,根据质量状态采取相应的维修策略,在此基础上,分析SPC与视情维修策略整合的可能场景,并根据全概率公式给出了每个场景发生的概率;其次,考虑人力成本、生产率以及停时损失,根据更新理论构建了SPC与视情维修整合的数学模型;然后,针对具体实例,将构建的模型与单独的维修策略模型和采用经验法则选取控制图的设计参数模型进行了比较分析,结果表明构建的模型在节约成本方面有着明显的优势;最后,运用部分析因设计对过程参数、时间参数和成本参数进行了敏感性分析.     

面向任务性目标的装备状态维修决策方法

针对定期维修存在的缺点,提出以威布尔比例风险模型(Weibull proportional hazards model,WPHM)作为状态描述模型,对装备进行基于状态的维修决策。针对装备的独特任务属性,通过构造决策目标函数对状态维修行为和状态检测间隔期两类决策内容进行了研究。以转移概率的形式描述了状态协变量的劣化过程,以条件可用度最大化为目标提出了预防性维修和变步长检测的状态维修决策模型以及计算方法。最后,以某型发动机为例,对决策方法的适用性和合理性进行了验证。     

退化相关多部件系统预防性维修决策模型

在复杂多部件系统维修决策过程中通常需要考虑部件间故障相关关系,基于部件退化速率受其自身和相关部件累积退化量影响的思想,建立退化相关多部件系统退化过程解析模型,之后在非减退化过程假设下得到系统和部件可靠度函数。在此基础上,提出针对不同部件的预防性维修策略,并以单位时间维修费用最小为目标构建维修决策优化模型。最后,通过两部件系统算例分析,对所提可靠度模型精确度进行检验,并得到系统最优预防性维修策略,验证维修决策模型的合理性和有效性。     

基于强化学习的多成品率衰变设备预防维修策略

在生产制造过程中, 设备状态的衰变会影响产品质量, 导致成品率水平的逐渐下降. 本文研究此类具有多成品率水平的衰变设备预防维修问题. 建立隐马氏决策过程模型, 在成品率水平不可直接获知的情况下, 用产品质检信息作为系统观测状态进行维修决策. 模型考虑两类质检误差及收益和成本参数, 通过强化学习算法, 学习各观测状态下的最优维修行动. 针对不同的设备衰变模式和质检误差水平, 进行算例分析, 结果显示基于强化学习的预防维修策略与传统的固定周期的维修策略相比, 能够很大程度上提高系统的平均收益.     

有限任务间隔时间内的装备选择性维修决策研究

在序贯任务过程中,在有限任务间隔时间约束条件下,以提高装备的任务可靠度为目标,建立了复杂串并联系统任务可靠度模型,以最小维修、预防更换和事后更换为可选维修策略,建立了总维修时间约束条件下以任务可靠度最大化为目标的选择性维修决策模型。采用遗传算法建立了选择性维修决策优化求解算法,解决了求解空间爆炸问题。案例分析表明,装备选择性维修决策模型及基于遗传算法的优化求解方法是有效的。     

装备视情维修与备件库存联合优化决策

研究周期检测条件下装备视情维修与备件库存的联合优化问题。针对相同多部件系统,根据系统的退化状态和备件库存状态确定维修需求,建立了以系统检测周期、预防维修阈值和备件安全库存阈值为决策变量,以平均费用率最低为目标的联合维修决策模型。在模型求解过程中,利用退化状态空间划分法分析各决策点的维修需求,在系统的联合概率密度求解的基础上,确定维修组合概率和备件库存状态概率。最后,通过末制导雷达某部件系统的实例计算,验证了优化方法的有效性,另外还通过灵敏度分析,探讨了相关参数对模型的影响。     

自相关过程协方差阵的残差MEWMA控制图

本文研究多变量自相关过程协方差矩阵的质量监控问题.针对服从VAR(1)模型的多变量自相关过程,基于残差分析思想,将多变量指数加权移动平均(MEWMA)控制图用于对过程的监控.首先对残差MEWMA控制图统计量进行了推导,其次采用MonteCarlo仿真的方法,以平均运行链长为评价准则对残差MEWMA控制图的监控效果进行了分析.仿真结果表明,残差MEWMA控制图具有较好的监控效果.     

考虑维修效果与计划水平的预防维修决策优化

预防维修是提高运行可靠性的重要措施.在周期预防维修政策和序列预防维修政策中同时引入了维修效果和有限计划水平.在构建维修优化模型时,考虑了工作间歇性对系统失效强度的影响,并将系统失效过程看作为失效计数过程,建立了基于累积失效计数的维修效果评估模型,进而假定预防维修费用为维修效果的函数关系以反映维修深度与维修成本的映射关系.最后,通过数值例子进行了说明,并与原有周期预防维修政策和序列预防维修政策进行了对比.结果表明,扩展的优化模型可以有效的降低维修费用率和提高系统运行可靠性.     

基于状态空间分割的两部件系统机会维修优化

针对"硬失效"故障的两部件串联系统,制定了周期性视情预防更换、机会更换和故障更换相结合的维修策略,提出了劣化状态空间分割方法以分析机会维修模型中系统的各种维修组合的维修概率,并给出了系统稳态联合概率密度的数值近似求解方法.应用该方法建立了基于半更新过程理论的系统长期平均费用率模型,求解最优维修策略对应的检测周期、机会和预防维修阈值.数值实验表明了劣化状态空间分割法和费用率模型的正确性和有效性,分析了优化结果对各种费用参数的灵敏程度.     

考虑经济相关性的复杂二维保修装备组合维修策略

针对保修期内孤立地对各单部件进行维修增加装备保修费用的问题, 结合复杂装备的二维保修现状, 以保修期内的保修费用为主要定量化分析指标, 以单部件二维预防性维修费用模型为基础, 将研究对象由单部件系统拓展到包含串联多部件系统的复杂装备。引入预防性维修基准间隔期, 采用组合维修的方法, 将各单部件预防性维修工作组合优化, 建立了多部件系统二维预防性组合维修费用模型。最后, 实例分析验证了该方法的可行性,可为二维预防性维修服务下多部件系统组合维修策略的制订提供科学依据与定量化分析方法。     

威布尔分布下系统全寿命周期成本建模与决策

系统可靠性设计优化与经济性密切相连.针对部件寿命服从威布尔分布的同质部件组成的系统,引入经济的预防性成组维修策略,构建设计费用、制造费用和维修费用函数,从而建立可靠性约束下的系统全寿命周期成本的优化模型.通过与无预防性维修下系统全寿命周期成本模型的比较分析,效用曲线充分验证所建优化模型的经济性和有效性.接着,给出包括系统全寿命周期成本、部件可靠性设计水平和预防性成组维修频率在内的系统设计均衡区间的决策方法.最后,以某大型科学装置的开关系统为例,说明该方法在工程应用上的实效性,为系统工程师开展可靠性设计优化提供系统的思路和方法.     

不完备检测下的劣化系统视情维修建模与优化

功能检测是对劣化系统开展视情维修的首要工作,由于技术条件和知识水平的限制,实际中对系统劣化状态的检测识别很难给出精确结果,势必影响视情维修工作的有效进行。针对这一问题,基于多级劣化系统检测维修马尔可夫链模型,通过对不完备检测因素影响下劣化系统寿命周期的3种情况进行分析,结合常见虚警和漏检两种检测错误,以长期运行费用率最低为目标,计算最优检测周期和维修阈值。通过实例,分析在检测不完备情况下检测周期和维修阈值对系统长期运行费用率的影响,并验证模型的有效性和合理性。     

基于随机系数增长模型的状态维修与EPQ联合优化

针对生产和维修计划共享生产设备的问题,建立了经济生产批量和设备状态监测维修的联合优化模型.运用随机系数增长模型描述设备的退化状态,每完成一个生产批量就对设备进行状态监测.监测到的设备状态由设备的实际状态和监测误差构成,当监测状态达到或超过预防性维修阈值时,需要对设备进行预防性维修并更新,当实际状态达到故障阈值时,设备故障停机,需对设备进行故障维修并更新.基于两种更新情况,建立了更新周期内的费用和周期长度模型,并进一步运用更新回报定理建立了单位时间期望费用模型,通过对模型进行优化,可得到预防性更新状态阈值和每个批量的生产时间两个决策变量的最优取值.最后,通过国内某钢厂轧钢设备的数据资料对模型进行了数值分析,分析结果和实际情况相符合.     

小批量生产过程VSI控制图经济设计

本文设计了一种面向小批量生产过程的变抽样区间(variable sample interval, VSI)控制图.根据参数的变化情况,变参数(variable parameter, VP)控制图被分为包括VSI控制图在内的几种不同类型的控制图.在带来成本节省的同时, VP控制图也增加了操作的复杂性; 综合考虑成本节省和操作复杂性, VSI控制图被证明是最有效的一种控制图.经济设计控制图的核心是成本的最优化,传统经济图在设计时,没有考虑扰动发生的时刻对成本的影响. 本文对过程状态进行重新划分,考虑了扰动发生的不同时刻对过程成本的影响;利用马尔科夫链和贝叶斯理论,构造了抽样区间随过程信息更新而变化的动态控制图. 仿真结果表明:相比于已有的VSI控制图,本文设计的控制图更具有成本优势,因此具有更大的实用价值.     

不可修复产品的组合维修和备件供应策略

为了保证产品的技术状态,避免发生失效,部分不可修复产品会采取定期维护与视情更换的组合维修策略,其中备件供应直接影响产品的维修能力。针对该类产品,重点对其组合维修策略和备件供应策略进行了联合优化研究。首先,分析了定期维护条件下产品的性能变化特点,结合累积失效理论,利用复合泊松过程建立了该条件下产品的性能退化模型;其次,给出了组合维修与备件供应策略要求,并构建了产品维修和备件供应概率模型;再次,建立了以产品长期运行条件下费用率最低为目标的优化模型,对维护周期、预防性更换阈值、备件供应时刻等策略值进行了优化确定;最后,利用算例分析了费用率与策略值之间的关系,并说明了该策略的优点。     

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。