可靠性约束下系统全寿命周期成本优化建模

单纯依据全寿命周期成本最小或系统可靠性最高进行系统设计具有一定的局限性.在系统寿命服从Weibull分布的条件下,给出预防性维修策略,构建设计费用、制造费用和维护费用函数,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;接着完整地提出包括系统全寿命周期成本、可靠性设计水平和预防性维修次数在内的系统设计均衡区域的决策方法.最后,以某大型装置的光学系统为例,说明该方法在工程应用上的实效性,也为系统设计均衡区域的决策过程提供系统的思路和方法.     

基于寿命周期费用技术的备件采购方案优选方法

备件费用在装备维修费用中占据较大的比例,是影响装备寿命周期费用的重要因素。为了控制装备寿命周期费用、提高装备的费用效益,提出基于寿命周期费用技术的备件采购方案优选方法。分析了外购、内购、研仿和换装等4种备件采购方案的基本理念和关系,构建了4种采购方案下的备件寿命周期费用计算模型。以某船舶进口部件的备件采购为应用案例,通过寿命周期费用技术获得采购方案的优先次序。案例表明,寿命周期费用技术是辅助备件采购的有效决策技术之一,值得在工程中应用和推广。     

基于延迟时间理论的备件维修多目标优化模型

在系统的健康管理中可靠度、可用度或维修费用的极值通常被用作确定维修周期的准则,但随着装备系统的复杂化和决策者需求的多样化,单目标决策问题已不能满足现状,由此,针对定期检测策略,建立了基于延迟时间理论且考虑不完美维修的多目标决策模型,并运用多属性效用理论对模型求解。首先建立该策略下的可靠度、可用度和维修费用模型;然后将三者视为属性,构造每个属性的效用函数;之后采用基于逼近理想解排序法思想的赋权法对属性权重赋值,通过加权获得不同维修周期的综合效用值,根据效用值确定维修周期;最后引入算例,验证模型的有效性和可行性。     

基于神经网络的装备可靠性与维修费相关性建模

维修费用在装备全寿命周期费用中的比例很大,可靠性是装备的主要特性之一,二者存在着密切的联系。运用神经网络的方法,针对某型装甲车辆的故障以及维修费用数据,对装备维修费用与可靠性之间的关系进行了深入地研究,建立了二者的相关性模型。研究成果对于可靠性设计和维修费用控制都具有重要意义。     

K:N系统可修复备件两级供应保障优化研究

备件供应保障优化是提高武器装备的战备完好性和降低寿命周期费用的重要途径。通过分析复杂装备可修复备件两级供应保障系统,研究了备件保障与装备战备完好性的关系,建立了以备件购置费用为约束、系统供应可用度最大为目标的冗余度系统可修复备件供应保障优化模型,并运用边际效能法进行求解。实例应用证明,模型可以优化备件库存以及评估备件库存量、两级维修能力、系统自身可靠性等因素对系统保障效能的影响。     

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.     

虚拟采办全寿命周期管理技术研究及应用

复杂武器装备的虚拟采办是实现人员/组织、管理、技术协同工作的系统工程,其全系统、全寿命周期的各项活动需要管理全方位的支持,针对虚拟采办全寿命周期管理技术开展研究,分析并建立虚拟采办风险评价指标体系,提出基于全寿命周期费用分解结构的费用估计方法,及利用网络图建模及蒙特卡罗仿真方法的全寿命周期进度预测方法。最后,结合某航天复杂装备虚拟采办应用背景,对所提出的管理技术进行应用验证。     

K:N系统可修复备件两级供应保障优化研究

备件供应保障优化是提高武器装备的战备完好性和降低寿命周期费用的重要途径.通过分析复杂装备可修复备件两级供应保障系统,研究了备件保障与装备战备完好性的关系,建立了以备件购置费用为约束、系统供应可用度最大为目标的冗余度系统可修复备件供应保障优化模型,并运用边际效能法进行求解.实例应用证明,模型可以优化备件库存以及评估备件库存量、两级维修能力、系统自身可靠性等因素对系统保障效能的影响.     

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。     

装备使用保障费用灰色建模分析

使用保障费用的估算是寿命周期费用管理的重要部分。通过分析装备使用保障费用的信息特点及其要素特征,建立了费用分析模型。考虑到装备使用保障费用数据量有限、复杂多变,用一般方法准确地预测很困难,因此提出用灰色系统理论进行费用预测的方法,建立了GM(1,1)模型及GM(1,1)预测模型。并用实际数据进行了验证,表明该方法具有很好的预测精度,可用于装备使用保障费用的预测和估算。     

考虑修理延误情况下的最优维修策略

研究了具有修理延误情况的产品维修决策问题,运用概率和随机过程原理建立了产品故障模型和寿命周期费用模型.提出了以经济性为目标的检查与修理优化策略,分析了功能检查间隔期最优解的性质.该模型适用于分析在非周期性检测条件下的维修策略,可同时优化检查间隔期和修理延误时间.提出了一种基于迭代的优化算法,给出了应用该方法的具体步骤,并通过示例说明了该模型的求解过程和算法的有效性.     

确定系统级测试性参数的广义随机Petri网模型

测试性设计是近年来发展起来的一门新兴学科 ,对提高复杂系统的可靠性、可维修性和可用性具有重要的意义。在测试性设计的过程中 ,合理地选择和确定测试性参数是实现费效比最优设计的关键之一 ,但目前还没有有效的方法能合理地确定每个参数的门限值或目标值。基于广义随机Petri网的原理 ,将测试看作设备整个生命周期内可靠性、维修性活动的一个有机组成部分 ,建立了系统的测试性模型。采用数值分析的方法得出系统稳态可用度与系统测试性参数之间的关系曲线 ,作为确定测试性参数的依据 ;当系统需待定的参数比较多时 ,将模型转化为一个区间线性方程 ,有效地解决了计算量大的问题。这一方法对解决复杂系统的测试性设计问题具有一定的借鉴意义     

基于选择性维修的装备战场抢修决策建模

装备战场抢修决策是在战场条件下对损伤装备进行抢修决策的过程。针对传统战场抢修决策缺乏定量模型支持的问题,综合考虑抢修时限要求、抢修器材约束、复杂抢修过程等实际情况,基于选择性维修理论,建立了面向随机任务的战场抢修决策模型,为优化生成装备战场抢修方案提供决策模型支持。研究结果表明,选择性维修可有效解决多资源约束情况下面向任务的装备战场抢修决策问题;通过优化抢修任务分工,可缩短装备抢修时间,能有效提高资源利用率和装备任务可靠度。     

复杂设备BIT系统几种典型虚警的数学分析

机内测试(Built-in Test,BIT)技术是改善系统或设备测试性和诊断能力的重要途径,它能够提高设备内部检测和隔离故障的能力、简化设备维修、降低全寿命周期费用,但是较高的虚警率一直是阻碍BIT广泛应用的一个重要原因.在对复杂设备BIT系统建立数学模型的基础上,分析了BIT系统几种常见虚警的机理模式,并以此提出了相应的技术解决路线,这对BIT系统的故障诊断设计具有参考价值.     

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。     

武器系统维修性分配的规划方法研究

为给武器系统维修性分配提供较为科学的决策依据,建立了以全寿命维修性费用最小、系统平均修复时间最短等为目标并综合权衡费用、平均修复时间的规划模型。模型体现了在维修性设计时考虑全寿命维修性费用的思想,经用数学软件LINGO计算,得到系统维修性优化分配方案。通过应用实例,验证了该模型的计算过程和有效性。     

飞机复材结构的修理容限确定方法

针对民用飞机复材结构修理实践中要不要修理、能不能修理等维修决策问题,考虑损伤的发生次序、发生时间、损伤尺寸、损伤检测概率、超载分布、维修策略、强度退化与恢复等因素,以失效概率为安全性约束条件,以维修成本为经济性优化目标,提出了一种基于用蒙特卡罗仿真的飞机复材结构修理容限确定方法.案例研究结果表明:得到的修理容限及对应的检查间隔可以更加使航空公司更加经济地决策维修活动,而且能够主动控制飞机复材结构的安全性和可靠性水平,为飞机复材结构在寿命周期内的安全性和经济性分析以及损伤维修阈值决策提供了一种具有工程意义的技术方法.     

基于混合Gamma分布的机载产品可靠性建模

针对研制生产阶段的可靠性试验和评价方法并不能准确推断出复杂机载产品在真实服役环境下的可靠性，而且单一寿命分布模型如指数、正态、威布尔等也不能准确反映机载产品在复杂环境下的故障特征的问题，通过舰载机机群在服役过程中产生的故障数据，利用有限混合Gamma分布可以逼近任意概率分布的特性，根据不同样本容量分别构建了以均方误差和皮尔逊统计量为优化目标的优化模型。采用自适应权重粒子群优化算法对混合分支数和分布参数进行优化，从而获得产品的可靠性模型。研究结果可较好地表征产品故障的统计特征，为系统的可靠性评估、预防性维修周期优化等提供决策依据。     

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.     

鱼雷使用维护费用灰色模型

鱼雷使用维护费用在鱼雷寿命周期费用中占很大的比例，利用鱼雷使用维护费用近似服从指数规律的经验，对灰色系统理论的GM（1，1）模型进行了改进，将原始数据作为累加序列进行建模，同时，采用卡尔曼序贯滤波算法减弱数据序列的随机性。结合实例建立了鱼雷使用维护费用灰色模型，结果表明，这种方法能达到令人满意的精度，具有实用价值。