考虑性能可靠度约束的单机调度与视情维修的集成优化模型

针对劣化状态可离线检测的单设备生产系统,考虑其在性能可靠度的约束下,进行了生产调度与视情维修的集成优化研究.以调度任务的加工序列和视情预防性维修的0-1逻辑变量作为决策变量,加工任务的总加权期望完成时间最小为优化目标,建立了随机期望值集成优化模型.在对单设备系统生产调度与视情维修联合策略分析的基础上,推导了调度任务完成后,基于设备状态的预防性维修的维修概率及其概率密度函数表达式,并给出了概率密度函数的求解方法.数值实验表明,在集成优化模型中引入系统的性能可靠度约束,可以保证设备在安全生产的前提下,得到最优的集成调度方案.     

基于隐半马尔科夫退化模型的非等周期预防性维修优化

以单位时间维修费用率最小化为目标,研究非等周期下预防性维修优化问题.采用隐半马尔科夫模型(HSMM)完成退化过程时间序列的动态建模,采用多维特征变量描述设备退化状态,建立设备性能退化评估模型.为减小信号噪声对HSMM训练的影响,采用经验模态分解(EMD)分析传感器信号,获得降噪后的退化特征;将多维特征样本作为模型观测值完成HSMM训练,并获取状态转移函数矩阵;以役龄回退因子描述维修效果,采用增强精英保留遗传算法(SEGA)求解维修优化模型,得到维修次数和维修间隔的优化解.以某航空发动机全寿命周期检测数据为例,完成案例分析.结果表明:针对4个退化状态下的非等周期维修模型,初始维修周期和维修总次数分别为13.79、19,每个作业周期费用率为257499美元,为预防性维修计划的制定提供理论依据.     

基于NSGA-Ⅱ 的医疗设备预防性维护与病人调度联合优化

[目的]针对病人进行核磁共振成像预约检查过程中出现的调度与设备维护计划相互影响的问题,提出一种联合优化模型,研究对象是单机系统,多位病人等候进行检查.[方法]考虑到设备失效服从威布尔分布,设备具有堕化效应,引入役龄递减因子、失效率递增因子、维护时间递增因子和维护费用递增因子对设备的劣化过程做了模拟,构建了合适的维护方案.接着考虑到病人就诊过程中设备必须保持足够的可靠度,保证病人就诊检查全过程的安全性,制定了一种提前式预防性维护方案.[结果]以总成本最低、总延误时间最少、总就诊时间最少为 目标,采用NSGA-Ⅱ算法求得Pareto最优解,采用层次分析法使医院的预约系统能够根据实际情况排布出合适的调度方案,有效协调病人就诊调度与设备维护计划.[结论]通过实际算例证明了所提出的联合优化模型的有效性.     

有限时间区间预防性维修策略的优化

运用役龄回退因子的概念，建立了预防性维修前后故障率的递推关系，并以故障时间分布符合威布尔分布的设备为例，构建有限时间区间的预防性维修策略的优化模型，克服了无限时间区间优化模型不可操作的缺点．该模型为维修计划的制订和现场的作业调度提供了决策支持．     

基于时变可靠度的列控中心预防维修周期研究

铁路列控中心设备预防维修周期及更换周期的合理确定可以提高设备的可靠性和铁路运营的安全性。在引入役龄回退因子和考虑维修费用的基础上,建立基于时变可靠度的列控中心预防维修周期模型。以铁路某列控中心设备为例进行预防维修周期和更换周期的优化仿真,以时变可靠度为约束,给出设备预防维修周期和维修费用的计算公式;以可靠度收益为优化目标,确定其最佳预防维修次数;以维修总费用为优化目标,给出最佳预防维修周期和计划更换周期。研究表明：列控中心设备的最佳预防维修次数为14次,最佳更换周期为2.4年,且该模型能有效保障设备高可靠运用、合理安排维修计划、缩减维修费用以实现盈利,可为制定最佳维修策略提供技术支持。     

考虑租赁双方的租赁设备多目标预防维护策略

针对当前租赁市场上设备承租方对租赁服务要求提高的市场环境,综合考虑设备出租方和设备承租方的经济利益,建立了考虑租赁双方的租赁设备多目标预防维护模型。首先,基于设备故障状态对设备多维护方式进行决策,考虑设备承租方生产计划与产品质量的需求,利用承租方产品质量需求描述其满意度。其次,建立设备维护的总成本、设备维护活动时长以及设备维护活动对产品质量影响的多目标联合优化模型,最小化设备维护成本的同时,最小化设备总的加工时间,最大化承租方满意度,优化了设备的预防性检测维护周期。最后,通过数值分析验证了这一模型的有效性。联合考虑租赁双方对维护活动的要求更加符合实际的市场需求,降低了设备总维护成本和总加工时间,并且提高了承租方的满意度。     

考虑批量生产的设备视情维护策略优化研究

针对目前市场环境对批量生产中的交付时间、产品质量以及企业信誉愈发看重的情况,提出了考虑三者联合的设备维修策略。首先,在已知产品质量和设备劣化状态存在一定函数关系的情况下,将其衍生至次品率上并将单位周期生产结束后的设备状态与生产时间相结合,进行预防性维护和设备更换的维修方式选择。其次,根据时间阈值和预防性维护阈值,以经济效益最优为决策目标,建立考虑批量生产的视情维护总成本模型。针对提出的优化模型,将蒙特卡洛仿真法和响应面分析法中的中心组合设计法相结合,对模型进行求解。最后,通过算例分析,证明了模型的有效性和可靠性。     

基于健康指数的预防性维护与多目标生产调度联合优化建模

以健康指数逐渐衰退的单机生产设备为研究对象,引入役龄递减因子和故障率递增因子,建立了设备的修复非新模型.在此基础上,综合考虑维护方案与生产调度间的相互作用与决策实际,在预防性维护建模中拓展分析作业延误平均成本率,在生产调度中提出最小作业中断成本目标,并结合最小最大期望延迟时间、最小总期望延迟时间,以实现多目标全局决策优化.通过实例分析,结果表明,建立的基于健康指数的预防性维护与多目标生产调度联合优化模型可有效地规划出统筹维护周期与生产排程的综合优化方案.     

单机系统的生产调度与预防性维护的集成优化

针对单机系统,提出一种综合考虑生产调度和设备维护的联合决策模型.该模型利用目标规划的方法联合优化生产与维修部门各自的目标,决策工件的加工顺序和机器维护的方式.设计了遗传算法对模型进行优化求解,并与枚举算法相比较,证明其有效性.通过不同问题规模下联合决策与独立决策相比较的数据实验结果表明,所提出的决策模型表现优异,能有效解决生产调度与设备维护的集成优化问题.     

一种考虑风险的机会维修模型

基于对部件故障导致设备停机的风险评价,建立了考虑风险的机会维修模型.该模型采用役龄残余因子描述不同维修方式对部件故障率的影响,并推导了多次维修时故障率演化的递推关系.克服了以往模型仅考虑运行时间,忽视设备劣化过程非线性以及部件故障导致设备停机损失的不足.以故障率服从威布尔分布的多部件设备的算例分析结果表明,该模型符合实际情况,能够为维修决策提供有力支持.     

考虑质量的退化生产系统可用性中心维护决策

为了减少系统非计划停机时间,控制产品质量,提出了以设备可用性为中心的多机维护策略.首先定义三种维护方式,研究其对设备状态的影响机理,从而建立可靠性模型.在对系统进行马尔科夫状态分析的基础上,建立产品质量与系统退化状态之间的关系,构建包含质量损失成本的总成本模型.从实际应用的角度出发,综合考虑设备的可靠性和维护性,以可用性为中心、以总成本最小为目标规划系统的预防性维护策略.实验表明,提出的维护策略可有效地应用于多部件生产系统,且多操作预防性维护方式的效果优于单一操作.     

基于特征单元的设备选型状态空间理论与方法

提出零件特征单元加工过程的状态空间理论,并将之用于解决零件加工的工艺设备选型问题.基于复杂零件特征具有多样性和复合性的特点,定义特征单元,以便于分析零件特征.针对单一特征单元,提取特征单元加工前和加工后两个状态,通过分析两个状态变换原因,构建状态变换矩阵,得出状态变换矩阵代表工艺设备加工能力的结论.通过构建状态变换方程描述加工过程.建立状态空间,将工艺设备选型问题转换为加工前和加工后两个状态在状态空间中的路径规划问题.在实际生产的约束条件下,将状态空间中路径规划问题转化为现有工艺路线的优化问题,并且建立工艺设备选型优化模型,优选出较理想的工艺路线,从而选出与该条工艺路线对应的一套工艺设备.应用算例验证了该方法的可行性.     

基于生命周期风险图的设备检修策略优化

为提高设备检修策略优化的科学性,考虑检修策略对设备故障率和系统经济风险的动态影响,提出了生命周期风险图的概念,该图表征了一定检修策略支撑下系统风险随设备老化的变化趋势、刻画了经济寿命和可接受风险区间。在此基础上,建立了检修成本影响状态年龄、故障率和运维成本的函数关系,并以包括投资、运维和检修的全寿命周期成本平均值最小为目标,以可接受风险水平为约束,建立了检修次数和检修时间的优化决策模型,采用枚举和遗传算法联合进行模型求解。以区域电网变压器设备检修优化为例,验证了所提方法和模型的有效性。     

基于合作博弈的多部件设备非完美维修策略优化

非完美维修是设备维修资源受限条件下广泛采用的维修方式，然而设备非完美维修中各部件维修等级的确定随着部件数量或非完美维修等级的增加而变得困难。本文针对多部件设备非完美维修策略优化问题，以设备可靠性为基础，选择各部件的非完美维修等级为优化变量，以维修时间及任务可靠性为约束条件，以设备总维修费用最低为目标建立了设备维修策略优化问题数学模型；进而选择各部件的负责人为参与者，构建相应的合作博弈场景，提出基于合作博弈的设备非完美维修策略优化方法，通过设置每轮博弈中各参与者的策略空间构造、收益及博弈规则，能够使每轮博弈中设备维修方案的更新是朝着优化目标的方向进行；从而通过动态博弈过程获得多部件设备最优的非完美维修策略。通过仿真算例分析及与遗传算法等对比，验证了所提方法的优化结果整体上明显优于遗传算法和粒子群算法的优化结果、且能够显著提高非完美维修策略优化过程的计算效率。本研究为当前有限资源下的设备维修策略优化提供了新思路。     

基于麻雀搜索算法考虑病患流的医院诊疗设备维护优化研究

针对医院诊疗设备出现故障后对病人的影响不可控、产生的维修费用高等问题，提出了一种基于病患流分布不均的预防性维护决策模型。首先，针对医院诊疗设备退化速度受病患流分布影响的特点，采用病患流因子反映其人流量变化规律，并基于设备衰退演化规则构建了设备退化过程模型。其次，通过将量化的诊疗设备故障风险成本以及延迟或提前维护带来的变动成本纳入成本计算体系，提出了病患流分布不均状况下以故障风险值为约束的设备维护策略。最后，采用麻雀搜索算法进行寻优获取关键初始变量，并对模型进行数值仿真分析，结果表明，新维护策略在保障诊疗设备可靠度的同时，也能保持较低的维护成本。     

一种基于可靠性的设备顺序预防性维护模型

等周期预防性维护策略不可避免地会使设备的可靠性随着役龄及维护次数的增加而逐步降低．为此，结合役龄递减因子和故障率递增因子的优点，通过引入基于两类调整因子的混合式故障率演化规则，建立了基于设备可靠性的顺序预防性维护优化模型，并以威布尔分布为例，利用蒙特卡罗仿真方法对其进行了优化．结果显示，该模型符合设备的实际维护情况，可为设备的维护决策提供有力的支持．     

用折衷规划进行路面管理的多目标优化

为实现有限资源约束下路面管理效益的最大化和费用的最小化,提出多目标优化方法.应用折衷规划的数学方法建立路面管理决策双目标优化模型,目标函数为路网平均路面性能和维修设备工作时间最大化,约束条件包括维修费用、人力以及最低路面性能等;通过路网养护维修数据对模型进行验证.计算结果表明,维修费用和维修人员的使用率分别达到92.8%和99.9%.该方法是路面管理的有效优化工具,能够实现路面管理的多目标决策.     

考虑状态维护策略与工时恶化作用下的单机调度研究

为了解决单机调度问题,提高设备的可靠性和稳定性,根据连续故障检测和离散故障检测的特点,以最小化拖期成本和维护成本为目标,建立了考虑分段线性恶化和维护不可用时间的单机调度模型,基于系统可靠性理论研究考虑机器可靠性的单机调度问题,采用决策条件统一化处理方法对维护策略进行对比,通过单因素和双因素调参分析确定相关参数变化对生产调度优化的影响。结果表明：模型求解时间与单位时间拖期成本的减少呈近似指数级增长,单位拖期成本越大,求解速度越快;单位时间拖期成本的变化不会引起维护成本的大幅度改变,成本函数不存在柔性周期维护中的跳跃节点,不能“自适应”调节;预防性维护时间与故障小修比值对离散检测下的维护决策有较大影响。采用决策条件统一化处理方法,可减少计算时间和检测成本,较好地解决了离散故障检测中易出现的过度维护或维护不足等问题,有助于降低运营成本,提高经济效益。