劣化系统最优维修策略：基于推广累积冲击模型

研究一个遭受累积冲击的劣化系统的最优维修策略. 在系统的工作时间内,任一冲击都将对系统造成损害,其损害效应具有累加性. 当累积冲击损害超过某给定水平时,系统失效. 在每个失效时刻,系统可以维修或者更换. 对一个劣化系统来说,假设引起系统失效的冲击量关于维修次数是几何递减的,并且连续的维修时间构成了一个几何递增过程. 这是一个推广的累积冲击模型,更符合可靠性的客观实际. 采用系统在前N-1次失效后维修,而在第N次失效后被替换的更换策略N,推导了长时间运行后平均费用率的精确表达,并精确地确定了最优维修策略N^*. 最后给出一个数值例子.     

不完全维修下的单部件系统视情维修及更换策略

实际装备维修工程中,系统并不总能够通过维修恢复如新,并且修后工作时间和维修时间会随着系统年龄增加而分别呈现缩短和延长趋势。针对这个问题,利用连续时间马尔科夫链理论建立单部件系统在不完全维修条件下的视情维修及更换策略模型。根据马氏过程平稳状态下统计平衡原理得到状态概率方程组,并给出相应的递归求解算法。分别以系统稳态可用度最大、长期运行费用率最低以及规定可用度约束下平均故障前时间最长为目标,确定系统最优检测频率、视情维修阈值和更换策略。最后通过算例说明系统在最优维修及更换策略下达到的性能指标与系统劣化属性和维修能力水平的关系,验证了该模型的可行性。     

不完全维修条件下的视情维修优化模型

针对实际工作中系统无法通过维修手段恢复如新的情况,利用离散状态的马尔可夫过程,将一类基本的不完全维修模型与视情维修理论相结合,建立了劣化系统在不完全维修条件下的视情维修模型。根据马氏过程平稳状态下的统计平衡原理,提出了求解系统稳态可用度的一类解析算法,并在此基础上,以系统稳态可用度最大为优化目标,确立了不完全维修条件下劣化系统的最佳检测间隔时间和视情维修阀值。最后,通过具体算例验证了了模型与算法的可行性。     

基于不完全维修的可修系统平均故障次数研究

为了研究可修系统在不完全维修状态下的故障发生次数,使用广义更新模型(generalized renewal process,GRP)的思想建立的Kijima虚寿命模型来描述不完全维修模型,使用极大似然参数估计得到了上述过程的相关参数,使用Monte Carlo(MC)模拟得到了故障时间,计算不同时间段的不完全维修时平均故障次数.根据文献结合了一组零件故障服从两参数威布尔分布的数据,进行了上述方法的模拟.并将结果与相同数据的完全维修和一般维修得到的系统不同时间的平均故障次数进行比较,模拟表明在7000h前可以使用不完全维修模型确定平均故障次数,7000h后用不完全维修和一般维修平均故障次数曲线的平均值确定平均故障次数.     

基于周期性不完全预防性维修的最优经济生产批量决策

在经典EPQ模型基础上,考虑周期性不完全预防性维修策略下,以单位产品总成本最小化为目标,构建最优经济生产批量的决策模型.在产品生产总成本模型的构建中,结合设备故障率及次品率随时间增加这一实际问题,引入役龄回退因子和等效役龄概念进行动态预防性维修成本、故障维修成本及次品修复成本的构建.考虑目标函数的复杂性,本文采用粒子群算法对模型进行数值求解,并验证其合理性.     

基于不完备检测的并联系统维修决策研究

为了提高系统的可靠度,并联技术在重要系统上被广泛地采用.针对并联系统中的两冗余部件在物理性能、工作环境等方面的相似性以及检测时存在不完备的特点,提出了不完备交叉检测策略.为此研究了并联系统在此策略下的不同更新情况和相应的更新概率,以检测间隔和检测次数为优化变量、可靠度为约束、期望维修费用率为目标函数,建立了并联系统的优化维修模型.最后,通过实例验证了模型的有效性和经济性.     

基于延迟几何过程的可修劣化系统最优更换策略

研究了可修劣化系统的更换策略,对劣化系统建模常用的几何过程加以改进,提出了延迟几何过程的概念,认为系统维修后以概率p恢复至前一修复状态,而以概率q发生劣化。选择系统的故障次数N为更换策略,利用延迟几何过程建立了系统长期运行的平均费用率模型,并给出了系统最优更换策略的解析表达。最后给出了数值算例并将结果和基于传统几何过程的更换策略进行了比较,验证了该方法的合理性。     

考虑维修任务分配的装备选择性维修决策优化

在紧迫的战场环境下,如何利用有限的时间、人力和资源保持或恢复装备战斗力,使装备具有连续执行任务的能力,是装备保障指挥人员最关心的问题之一。本文以装备执行多个作战任务为背景,综合考虑维修保障时间、不完全维修效果、维修人员技能水平、装备性能状态等因素,以最小阶段任务可靠度最大化为决策目标,建立考虑维修任务分配的装备选择性维修决策模型,采用遗传算法进行优化求解。结合算例,分析了任务持续时间、维修人员技能水平对决策目标的影响,验证了所提模型及算法的有效性。     

基于二元不完全偏好的群决策方法

分析了群决策过程中不完全区间数互反判断矩阵和不完全区间数互补判断矩阵的集成方法.基于决策者给出的允许偏差,定义了群决策满意度隶属函数,建立了求解群体偏好满意程度最大化的权重模型,提出了群体偏好一致性程度的衡量指标,研究了对一致性程度较差的决策者判断进行交互调整的方法.为解决模型存在多组最优解以及因决策者判断误差波动造成的决策误导问题,建立了群体偏好权重分布范围的估计模型.通过算例分析,证明了方法的有效性及实用性.     

不完全维修下海底腐蚀管道剩余寿命预测

本文提出了一种在考虑不完全维护影响下的腐蚀管道分阶段退化模型和剩余寿命预测方法.首先,设其全寿命周期内进行3次不完全维护,则退化过程为4个阶段;其次,在维护活动干预下的非线性分阶段随机扩散过程框架下,对其退化规律进行建模,推导首达时间意义下剩余寿命概率分布,实现实时剩余寿命估计;然后,利用状态监测数据和维护数据对模型参数进行极大似然估计和贝叶斯更新;最后通过实例验证所提参数估计和寿命预测方法的有效性.结果表明:该模型能很好地描述不完全维修下腐蚀管道分阶段退化过程,能够给出可信的可靠性评估结果,使得腐蚀管道具有较高的安全运营等级,克服了传统方法过维修或欠维修带来的不利影响,降低了维修成本.     

Optimal maintenance decisions for gamma deteriorating systems

An optimal replacement model for gamma deteriorating systems is studied.This methodology uses a gamma distribution to model the material degradation,and the impact of imperfect maintenance actions on the system reliability is investigated.The state of a degrading system immediately after the imperfect maintenance action is assumed as a random variable and the maintenance time follows a geometric process.A maintenance policy(N) is applied by which the system will be repaired whenever it experiences Nth preventive maintenance(PM),and an optimal policy(N) could be determined numerically or analytically for minimizing the long-run average cost per unit time.Finally,a numerical example is presented to demonstrate the use of this policy.     

多态退化串联可修系统的最优维修更换策略

针对工程技术领域中的多失效状态的串联退化可修系统, 提出了一种维修更换模型. 假设系统中的部件有多个失效状态, 故障时以一定的概率进入其中某个状态, 部件不能修复如新. 以系统中部件的故障次数为更换策略, 系统的平均费用率为目标函数, 利用推广的几何过程理论建立数学模型, 证明了最优维修更换策略的存在性. 最后, 通过一个数值例子验证了本方法的有效性.     

Condition-based maintenance policy for gamma deteriorating systems

A condition-based maintenance model for gamma deteriorating system under continuous inspection is studied. This methodology uses a gamma distribution to model the material degradation, and the impact of imperfect maintenance actions on the system reliability is investigated. The state of a degrading system immediately after the imperfect maintenance action is assumed as a random variable and the maintenance time follows a geometric process. Furthermore, the explicit expressions for the long-run average cost...     

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。     

修理设备可修理的几何过程模型的最优维修策略

本文研究了一个修理设备在工作过程中可能发生故障且可以被修理的系统的维修策略.当系统发生故障时用修理设备对其进行故障维修,修理设备在维修过程中也可能发生故障,并有修理工对修理设备进行维修.当修理设备恢复正常后继续对系统进行维修.系统和修理设备逐次故障维修后的工作时间都形成随机递减的几何过程,且逐次故障后的修理时间都形成随机递增的几何过程.当系统的故障次数达到N时对系统和修理设备都进行更换,利用更新过程和几何过程理论求出了系统经长期运行单位时间内期望费用的表达式,证明了最优策略的存在性和唯一性,并给出了具体例子和数值分析.     

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。     

连续劣化系统的最佳检测与维修策略分析

针对故障状态需要检测确定的劣化系统,以Levy过程描述其运行过程中状态变化,在此基础上提出了一类综合优化检测间隔期与预防性维修阈值的视情维修模型。利用更新过程理论,建立了系统的检测间隔期、预防性维修阈值与优化目标函数之间的关系式,并采用Nelder-Mead法进行优化求解,得到了系统最佳的视情维修检测和维修优化策略。在该策略下,系统长期运行平均费用率最低。最后以典型的Levy过程-Gamma过程为例,实现了此优化模型,同时验证了对应求解方法的可行性。     

考虑混合维修策略的复杂系统区间可用度

针对马尔可夫过程只能计算故障时间和维修时间服从指数分布、更新过程只能计算故障时间和维修时间服从独立同分布系统可用度的局限,以及现有可用度模型没有同时考虑不同维修策略和环境因子对系统可用性的影响的现状,构建了一种考虑混合维修策略和使用环境的复杂系统的区间可用度模型。该模型假设系统的故障和维修时间服从任意分布,不同的故障模式采取不同的维修策略。计算系统停机时间时,考虑了系统的预防性维修时间、修复性维修时间和保障延误时间。以某型无人机控制系统为例,对设计方法进行了验证。系统关键部件服从不同参数的威布尔分布,系统维修时间和延误时间均服从正态分布。结果表明,设计方法可行、正确,可为基于可用度的预防性维修周期优化、效能权衡和通用质量特性指标阈值设计提供技术支撑。