基于竞争失效的单部件系统可靠性建模与维修

针对同时受自然退化和随机冲击影响的单部件系统可靠性评估问题,首先,建立了退化型与突发型竞争失效过程的可靠性模型,该模型考虑了冲击对退化的影响,即冲击会增加系统的退化量;其次,提出了基于状态的维修策略,构建了一个成本率函数;最后,以一个由4个零件串联而成的单部件系统为研究对象,确定了该系统的可靠度函数和最优的预防更换阈值。该结果不仅验证了可靠性模型的合理性和有效性,而且体现了基于状态的维修策略的可行性与经济性。     

基于变失效阈值的竞争失效可靠性模型

针对同时经历性能退化过程和外界冲击过程的系统,在假设性能退化过程为线性退化过程,冲击过程分别为极值冲击模型和δ冲击模型的基础上,分析了性能退化量对突发失效的失效阈值影响,建立了基于变失效阈值的竞争失效可靠性模型,求出了系统可靠性的解析表达式。结合实例对可靠性模型进行了分析,对突发失效的失效阈值进行了灵敏性分析。结果表明该模型可以有效地提高可靠性评估精度,具有较好的工程实践指导意义和理论参考价值。     

考虑竞争失效的视情维修和备件订购联合策略优化

针对单部件系统提出考虑竞争失效的视情维修和备件订购联合策略, 采用控制限维修策略和动态随机冲击阈值机制判别是否需要进行预防性维修(preventive maintenance, PM)或故障更换(corrective replacement, CR), 当退化达到PM阈值时执行不完美维修(imperfect maintenance, IPM), 且经有限次IPM后对系统进行预防性更换(preventive replacement, PR)。同时, 考虑IPM和随机冲击对退化量和退化率的影响, 进而构建基于维纳过程的多阶段退化模型; 引入备件订购阈值, 根据冲击幅值与冲击阈值的关系决定是否正常订购备件。分析更新事件并利用更新报酬理论建立最小化平均费用的联合策略优化模型, 设计离散事件仿真算法求解, 最后通过实例验证了所提模型和算法的有效性。     

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。     

柔顺复杂装备系统多状态动态退化演变可靠性建模与分析

针对复杂工况情形下,柔顺复杂装备系统内部关键零部件容易产生疲劳损伤,导致其在服役期内产生多状态退化迁移,难以评估系统动态退化过程可靠性的难题,本文通过采用齐次连续时间马尔可夫模型(homogeneous continuous time markov process, HCTMP),结合柔顺复杂装备系统动态退化机理,构建了柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型;并通过Monte Carlo模拟仿真了柔顺复杂装备系统退化失效风险.在柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型基础上,引入了动态瞬时期望、动态集成期望和状态滞留时间等敏感性测度指标来评估动态退化过程可靠度.案例研究表明,柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型能有效解决评估多状态动态退化过程的可靠性难题,为维修决策提供重要依据.     

基于比例失效率退化模型的可靠性评估方法

针对不假定寿命分布类型的长寿命可靠性评估问题,提出一种不同于传统基于退化轨迹和退化量分布的退化数据可靠性评估方法。将时间视为类加速因子并作为协变量,通过引入比例风险模型来描述产品寿命与退化量失效率之间的关系,建立比例失效率退化模型;通过考虑分布簇之间的差异度来确定退化量分布类型,求出退化量基准失效函数及比例失效率系数;采用线性回归模型拟合出类加速模型参数估计,确定已知检测时刻下的退化量失效率函数,并外推产品在退化失效阈值下的寿命可靠度函数;结合实例分析,验证方法的实用性和有效性。     

单部件加速退化系统的视情维修策略优化

针对单部件加速退化系统,研究了基于灰色模型、偏最小二乘回归和改进灰狼算法的最优视情维修策略,通过优化检测间隔和临近失效阈值最小化系统的平均维修费用率。维修策略优化中,考虑到维修数据的稀疏特性,利用适合小样本建模的灰色模型理论建立系统的加速退化模型;考虑了维修次数、系统退化状态与系统维修用时之间的多重相关性,利用偏最小二乘法建立了维修用时的多变量回归模型。在此基础上,给出基于系统平均维修费用率的目标函数,利用改进灰狼算法求解最优决策变量。通过算例说明了该最优视情维修策略的可行性。     

考虑区域冲击影响的系统竞争失效可靠性建模

冲击对系统可靠性产生一定影响,而如何量化冲击载荷的影响程度成为系统可靠性分析的关键.在退化失效与突发失效竞争的基础上,研究系统受到不同冲击强度影响下的可靠性模型精度问题.在失效阈值可变的情况下,以极值冲击描述冲击过程,Wiener过程描述两类失效的退化过程.针对不同强度冲击对系统的影响下,考虑对冲击进行载荷区域的划分,...     

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.     

基于竞争失效模型的金属化膜脉冲电容器产品可靠性研究

在确定产品性能退化量分布模型的基础上,给出了突发型与退化型失效的竞争失效的一般模型,该模型考虑了突发失效率与退化量的相关性.通过分析金属化膜脉冲电容器的退化失效机理,利用该竞争失效模型,对金属化膜脉冲电容器进行了可靠性分析,确定了该型电容器的可靠度函数.     

租赁设备的状态维修决策建模与优化

随着物联网技术飞速发展,租赁设备大多安装有传感系统,可以及时地对设备关键部件和整体运行状态进行检测,进而可基于设备的健康状态为其安排更为合理的维修方案,在降低租赁商维修费用的同时,尽量少地干预客户的正常施工,并且保证租赁设备在客户施工场所的可靠运行.本文研究了基于状态检测的租赁设备的最优维修问题,研究中引入了顺序状态检测,定义了基于状态的控制限维修策略,并建立了以维修开销最小为目标的解析模型,以决策系统最优的检测间隔和预防维修阈值.除检测、维修等基本费用外,模型中还进一步考虑了租赁系统的故障罚金和故障后维修超时罚金.在模型的求解中,推导了维修干预下设备任意时刻的检测概率和状态概率分布,作为模型构建和求解的依据.数值实验结果验证并表明了面向租赁设备的基于状态的维修策略的有效性.     

考虑随机冲击影响的多部件系统视情维修与备件库存联合优化

视情维修与备件库存联合优化是确保装备内关键部件安全运行, 降低维修保障成本的有效方法。针对现有模型忽略复杂环境中随机冲击影响的问题, 提出一种考虑随机冲击影响的多部件系统视情维修与备件库存联合优化模型。首先, 建立随机冲击影响下的退化模型及可靠度函数模型, 在首达时间的意义下利用阈值转换思想推导出剩余寿命概率分布, 采用极大似然法估计退化模型参数; 然后, 制定视情维修与备件库存联合策略, 以平均费用率最低为目标建立联合优化模型, 利用粒子群优化算法和蒙特卡罗仿真进行求解; 最后, 通过实例分析和敏感性分析验证了所提模型的有效性和应用价值。     

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.     

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.     

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PH分布近似的系统维修优化模型研究

针对故障信息监测下的多状态劣化系统,建立了一类基于PH分布近似的视情维修优化模型,解决了同一模型中检测与预防性维修策略综合优化的问题.考虑到一般分布假设带来的建模与计算困难,提出了一类位相型(PH)分布近似方法,借助于PH分布良好的计算特性简化求解过程.由于该方法扩展了原有决策模型的状态空间,为了获得适用于原有模型假设条件的检测与维修优化策略,提出了一种改进的值迭代算法.运用该算法,可以确定系统最佳的预防性维修控制限和检测策略,保证其长期运行条件下的平均费用率最低.最后,通过具体算例验证了模型与迭代算法的可行性.