部分可观测信息条件下系统最佳检修策略分析

针对部分可观测信息条件下的退化系统,提出利用部分可观测马尔可夫决策过程模型解决系统视情维修问题。采用隐马尔可夫模型对系统进行状态评估,得到系统的转移概率和观测概率矩阵;利用比例故障率模型对系统进行可靠性分析,得到系统的故障率和可靠度函数,不仅考虑系统的工作时间,也考虑系统的退化状态。最后,以系统长期运行的最小平均费用率为目标,得到最佳的检测周期和最优的更换策略。实例研究表明,该方法可为保障人员提供科学的维修决策依据。     

考虑退化相关的装备多部件系统维修决策优化模型

针对装备多部件系统维修决策优化问题, 考虑分析系统中多部件之间的退化相关性, 将系统连续退化过程离散化为有限个状态空间, 计算给出系统稳态概率分布。在此基础上,建立长期运行下系统可用度最大为目标的维修决策优化模型, 采用改进人工蜂群算法进行求解, 以获得各部件最优机会维修阈值、预防性维修阈值和系统最优检测间隔期。最后, 通过算例验证了所提模型的可行性和有效性。     

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。     

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。     

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。     

半导体设备预防性维护建模与优化方法研究

半导体生产线造价昂贵,制造工艺复杂.其维护具有维护费用高、维护难度大等特点.为了降低生产系统的整体维护成本,保证整个生产系统的稳定运行,本文通过伽马过程描述设备退化规律,对设备的衰退情况进行分类维护.针对随机退化的生产线提出考虑机会维护的预防性维护建模方法.以总维护费用最小化为目标,建立了维修费用模型,结合更新定理给出了模型求解的方法,对检测周期等参数进行优化分析.并分析了检测成本、间隔时间相互影响关系.仿真结果表明建立的预防性维护模型可行且有效.     

考虑不完美维修的定期检测与备件策略联合优化

针对退化过程服从三阶段故障过程的单部件系统提出了定期检测与备件订购策略联合优化.该策略下,根据检测时系统的状态执行不同的维修活动:当系统处于正常状态,不执行任何维修活动;若识别轻缺陷进行不完美维修并采用比例役龄回退模型描述不完美维修效果;若识别严重缺陷则更换系统.当更换系统时需考虑备件状态:若处于存货状态则立即更换,若正处于途中则到货时更换,若未订货需立即订货并在到货时刻更换.考虑所有更新事件采用更新报酬理论建立以最小化单位时间内期望成本为目标的模型,同时优化检测周期和订货点.最后,设计枚举优化算法和离散仿真算法求解模型,并在算例分析中验证模型的有效性和适用性.     

基于风险的劣化系统最优检测策略

建立基于Gamma过程的退化模型, 在此基础上研究劣化系统的最优检测策略.提出一类基于风险的最优检测模型, 该模型以风险为优化目标,将系统检修或故障带来的经济损失、对人员的影响、对环境的危害等统一到风险框架当中.为了有效的利用检测数据调整退化模型, 基于贝叶斯方法对模型进行更新,算例表明更新后的模型能够更好的刻画系统在使用、检修过程中退化规律的变化.     

贮存装备检测周期优化模型研究

针对现有装备贮存定期检测测试效率以一个先前经验值来表示的不科学性,依据工程实际,提出用模糊综合评判法确定测试效率;利用装备在贮存中性能退化的性质,建立考虑模糊测试效率的模糊可靠度预计模型;结合模糊可靠度函数给出贮存费用的积分表达式。最后以模糊可靠度模型为约束,以费用最小为目标函数建立检测周期的优化模型。运用遗传算法对某型水下航行器贮存期电参数的故障检测周期进行优化,结果表明了此方法的合理性和实用性。     

基于性能退化的产品组合维修策略优化分析

为准确掌握产品性能退化规律,合理安排维护与视情修理组合的维修活动,根据维护条件下产品的性能退化过程,利用累积失效理论,分析产品的性能退化特点.建立基于复合泊松过程的产品性能退化模型,并对水泵转子的失效规律进行了拟合,验证了模型的有效性.建立了定期维护与视情修理组合的维修活动概率模型,给出了失效风险的解析表达式.以长期运行条件下产品费用率为目标,失效风险为约束,确定了组合维修策略优化模型.通过对平台惯性导航系统进行数值分析,优化结果能够有效地延长工作时间,实时控制失效概率,使产品具备较高的安全等级,避免失效带来的不利影响,降低了维修费用.     

两阶段功能检查模型研究

许多产品在功能故障发生前具有潜在故障期，选择合适的时机进行功能检查，是减少功能故障造成的安全、任务或经济影响的有效措施。现有的模型多数是单一检查周期策略，而实践中常采用不等周期检测，特别是两阶段功能检查更为普遍。运用延迟时间的概念，建立了产品两阶段功能检查模型，以单位时间的平均费用最小为目标，确定最佳的潜在故障检查间隔期，并给出了该模型的应用示例。     

参数不确定性系统的鲁棒控制器数字化再设计研究

针对一类参数不确定性系统离散控制器设计问题,给出其近似离散化模型的推导过程,将采样周期作为系统参数,保证扰动和参数变化下系统模型的相容性性质。利用数字化再设计方法,把离散控制器和连续控制器的全局状态匹配转换为凸优化问题,与控制器鲁棒稳定性条件统一到线性矩阵不等式框架下进行数值求解。仿真实例验证了所提方法的有效性,表明所设计的鲁棒控制器性能优于采用常规离散化方法所设计的控制器。     

具有多维诊断参数系统的检测策略研究

研究具有多维诊断参数系统的可靠性和检测策略问题.为了判定系统是正常还是异常,每隔一段随机时间对系统检测一次,检测结果有可能出现错误,而诊断参数是多维随机变量.系统处于正常和异常状态的时间分别服从参数不同的指数分布,系统的修理时间是连续型随机变量,检测周期为任意随机变量.利用概率分析、补充变量和最优化方法,导出了系统的可靠性指标和最优检测策略.     

Optimal production lot size with process deterioration under an extended inspection policy

A mathematical model to determine the optimal production lot size for a deteriorating production system under an extended product inspection policy is developed. The last-K product inspection policy is considered so that the nonconforming items can be reduced, under which the last K products in a production lot are inspected and the nonconforming items from those inspected are reworked. Consider that the products produced towards the end of a production lot are more likely to be nonconforming, is proposed an extended product inspection policy for a deteriorating production system. That is, in a production lot, product inspections are performed among the middle K1 items and after inspections, all of the last K2 products are directly reworked without inspections. Our objective here is the joint optimization of the production lot size and the corresponding extended inspection policy such that the expected total cost per unit time is minimized. Since there is no closed form expression for our optimal policy, the existence for the optimal production inspection policy and an upper bound for the optimal lot size are obtained. Furthermore, an efficient solution procedure is provided to search for the optimal policy. Finally, numerical examples are given to illustrate the proposed model and indicate that the expected total cost per unit time of our product inspection model is less than that of the last-K inspection policy.     

基于混合Petri网的HVDC控制系统模型的研究

高压直流输电(HighVoltageDirectCurrentTransmission,缩写为HVDC)控制系统是一典型离散事件和连续动态行为相互作用的混合系统,引入混合系统的有效建模工具:混合Petri网(HybridPetriNet缩写为HPN),根据HVDC控制系统的运行特性,采用HPN对HVDC控制系统进行建模。该模型将控制系统分成离散逻辑部分、连续动态部分和状态识别接口部分来描述。由离散逻辑部分进行协调HVDC运行方式的切换,连续动态部分进行实时调节,状态识别接口部分实现对系统状态的识别并驱动离散部分的改变。通过对结合国际大电网会议CIGRE标准系统的仿真,验证了基于HPN的HVDC控制系统模型在HVDC系统在正常及故障情况下均有良好的响应特性。     

基于状态空间划分的可修系统视情维修决策

本文在构建考虑非完美维修的多部件系统联合劣化状态空间划分模型的基础上,研究了可修多部件系统视情机会维修决策问题.首先,综合考虑非完美维修效果和经济依赖,制定了基于周期检测的可修多部件系统视情机会维修策略,其次,构建了相应的联合劣化状态空间划分模型,并通过分析系统的维修需求组合及系统的状态转移,推导了维修需求的概率计算通式和联合稳态概率密度函数.然后,通过数值实验,以系统长期平均费用率最小为目标,以系统检测周期、机会及预防维修预测阈值为决策变量,建立了解析优化模型.最后,以风电机组主轴承为应用案例验证了模型的正确性和有效性,并分析了参数的灵敏度.     

长贮装备检测周期的优化研究

长贮装备检测后,其可靠性不能完全恢复。应用可靠性理论和模型来确定适合贮存装备规定要求的最佳测试周期,提出了研究这种长贮装备的检测周期的优化模型,并给出了求解该模型的算法实现。     

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.     

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。