两级维修保障下k/N系统使用可用度模型

为满足一定的可靠性或精度要求,通常将装备系统设计成k/N结构的冗余系统,该类系统维修一般要等到失效部件达到一定数量时才进行.使用可用度是装备战备完好性的重要指标,能很好地反映装备系统的可靠性及维修保障系统的保障水平.因此以k/N系统为研究对象,结合装备两级维修保障模式,建立了m维修策略下两级维修保障的装备系统使用可用度模型.通过模型实例分析了两级备件储备对系统使用可用度的影响,验证了模型的有效性.     

基于Markov过程的冗余系统备件与冗余度联合优化

为了合理有效地降低冗余系统全寿命周期费用,同时考虑部件的故障过程、维修周转以及备件的订购补给过程,结合混合准则提出了基于Markov过程的k/n冗余系统可用度模型,实现备件库存配置与冗余度联合优化。首先,通过热备份和冷备份模式下的系统故障率和修复率计算公式,建立了使用可用度模型。然后,基于稳态概率计算全寿命周期费用,并运用备件库存配置与冗余度联合优化算法实现模型的求解。最后,通过数值计算验证可用度模型的正确性以及联合优化的有效性。通过数值计算结果表明,所提出的可用度模型是传统模型的有益改进并且具有普适性。联合优化算例结果显示,冗余系统可用度随冗余度或备件库存的增加而得到提升,而当可用度接近1时若要进一步提高可用度将导致费用急剧增长;全寿命周期费用中备件存储费用的所占比例最高,而备件订购费用最低;算例表明,与仅考虑备件库存优化的方法相比,联合优化使全寿命周期费用降低了8.01%。     

贮存可用度约束下的可修系统寿命评估与优化

针对长期贮存复杂可修系统的特点,提出一种以可用度为约束的系统贮存寿命评估方法。该贮存系统由三类部件串联构成:第一类部件为高可靠产品,具有给定故障时间分布且不进行检测;第二类部件为等时定检维修产品,且修复如新;第三类部件为定期预防性更换产品,更换周期与检测周期相同。在分析上述三类部件瞬态贮存可用度变化规律基础上,推导了此类系统的平均贮存可用度,并以其作为约束条件,建立了该类系统贮存寿命的评估与优化模型,给出了满足系统寿命最大化的检测与更换策略。     

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。     

周期性检查的二部件装备可用度研究

针对周期性检查的二部件可修系统的可用度建模问题,论文假设系统故障时间和修复时间服从任意分布形式,采用完全维修策略,以递归的方法构建了该类装备可用度的计算模型,并对串联、并联和备份3种典型结构形式的可用度进行了计算和验证,计算结果表明该模型符合系统的物理规律,可以实现对二部件周期性检查装备的可用度计算,为周期性检查的复杂装备可用度计算奠定了技术基础.最后以故障/维修时间服从威布尔/正态分布的周期性检查装备为例对系统检查周期、可用度的关系进行了分析,为合理确定装备检查周期、提高装备可用度提供了很强的指导意义.     

导弹储存维修性统计分析

根据建立的导弹贮存维修模型,结合实际应用讨论了导弹系统维修性的优化。根据导弹在储存期间的实际数据和维修性模型对其进行了统计分析。通过应用极大似然估计方法,解决了产品寿命和维修时间分布中未知参数估计的问题。以导弹系统瞬时可用度和稳态平均可用度作为维修策略优化目标,进行了检测周期的优化。对常用的4种情况,给出了在满足可用度条件下的最优检测周期,并通过一些数值例子给予了说明。结果说明模型是满足导弹维修性实际应用的。     

(m,NG)维修策略下可修系统的使用可用度模型

k/N系统已被广泛应用在现代高科技装备中,对于该类系统,维修一般要等到失效部件达到一定数量之后才进行,(m,NG)维修策略就是实际中采用的一种维修策略,因此初始备件的数量、配备的维修分队数量以及参数m和NG的选取都影响该类系统的使用可用度.本文给出了(m,NG)维修策略下k/N系统的使用可用度模型,通过该模型可以分析系统在不同初始备件和维修能力条件下的最佳维修策略,为该类系统的维修保障提供决策支持.     

多维修类型下汽车的可用性仿真

分析了影响可有性的多种因素,研究了汽车的多维修类型问题。建立了可用度仿真分析模型,并以某轻型汽车为实例进行分析,得到了汽车整个寿命周期中不同截面的可用度,并研究了可用度随行驶里程变化的关系。控制有显著影响的因素进行了仿试验,研究了汽车的最佳运行环境温度和最佳的保养间隔里程,对维修决策提供了有力支持。     

独立维修两不同型部件冷储备系统可靠性分析

考虑具有独立维修规则的两不同型部件冷储备系统的可靠性.在一个部件的维修分布为Erlang分布,另外3个分布均为一般连续型分布的假定下,利用补充变量法和拉普拉斯变换工具,得到了系统主要可靠性指标的拉普拉斯变换表达式,如:系统的首次失效时间分布,系统的可用度,修理工空闲的概率和(0,t]时间内系统的平均故障次数等.     

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。     

考虑多维修台异步单重休假的温贮备冗余系统可靠性模型

本文针对多维修台保障多个系统时维修力量调度规律对系统稳态可靠性的影响,引入多维修台异步单重休假策略,以包含c个维修台的温贮备冗余系统为研究对象,根据维修台所处的维修、休假、空闲3种状态将系统整体工作情况进行状态划分,建立系统状态转移矩阵。引入Phase type分布描述系统工作部件、贮备部件寿命以及维修台维修时间、休假时间、空闲时间等随机变量,构建考虑多维修台异步单重休假的温贮备冗余系统可靠性模型,得出系统稳态可用度和稳态忙期维修台数量等指标的解析表达式。最后利用算例对模型的适用性以及准确性进行分析,并探讨了维修台工作速率和系统可靠性之间的关系。     

Reliability Analysis of Some Typical Repairable Systems with Arbitrary Repair-Time Distribution

In this paper, reliability of some typical non-Markov repairable systems, including series systems, m-out-of- n or majority vote systems, and n : m cross-strapping standby redundant systems with general repair-time distribution, are studied by applying the generalized Markov renewal process (GMRP). The stochastic behavior of the typical systems is analyzed here. Formulas for mean time to first system failure, MTBF, MTTR, and availability are then developed.     

基于可用度改进方法的多状态串并联可修系统优化设计

基于不同的系统可用度改进方法,研究了多状态串并联可修系统的优化设计问题.在系统部件具有常数失效率和修复率的假定下,分别利用减小因子法、增加因子法、热备冗余法、温备冗余法和冷备冗余法改进系统可用度,提出了混合法改进系统可用度的优化设计模型.在一定可用度水平及体积和重量约束下,以改进系统可用度所需成本最小为优化目标,给出了系统可用度改进方法的优化设计方案.基于遗传算法处理离散设计变量的灵活性和其较强的搜索功能,利用遗传算法求解所建立的优化设计模型.     

典型非马尔柯夫型可修系统的可靠性分析

本文应用可修系统可靠性分析的GMRP模型,研究了修理时间服从一般分布的串联、并联、“n中取m”表决、贮备冗余可修系统的可靠性。通过对上述典型可修系统的随机特性分析,给出了系统稳态可靠性指标的计算公式。     

任意分布的冷备表决系统可靠度求解

k/n: M(G)冷备表决系统包含n个工作部件, M个冷储备件, 至少有k个部件工作时系统工作。然而, 现有对于k/n: M(G)冷备表决系统的研究集中在同型指数分布的情况, 缺乏针对其工作部件非同型且服从任意分布的情况的研究。本文研究了k/n: M(G)冷备表决系统的可靠度, 系统部件服从任意分布, 冷备件服从同一分布。对k=n的情况, 给出了M取任意值时部件同型和非同型情况下的系统可靠度解析式。对于k＜n的情况, 考虑了两种不同的冷备件替换策略, 给出了部件同型情况和非同型M取特定值情况下的系统可靠度解析式。蒙特卡罗仿真实验证明了所提方法的准确性。     

修理工可多重休假的带有一个冷贮备部件的Gaver 并联系统

研究了修理工可进行多重休假的带有一个冷贮备部件的Gaver并联可修系统.假定部件的工作时间服从指数分布,修理时间和修理工的休假时间均服从一般连续分布.利用向量Markov过程理论和Laplace变换的方法,求出了系统可靠度的Laplace变换,系统首次故障前平均时间的表达式,系统的稳态可用度和稳态故障频度等可靠性指标;此外,还通过数值比较考察了系统参数对系统稳态可用度的影响,并对系统进行了效益分析.     

Availability equivalence analysis of a repairable multi-state series-parallel system

The availability equivalence of different designs for a repairable multi-state series-parallel system (RMSPS) is discussed in this paper. The system components are assumed to be independent, and their failure and repair rates to be constant. The system availability is defined as the ability of the system to satisfy consumer demand. Factor improvement method and standby redundancy method are used to improve the system design. To evaluate availability of the both original and improved systems, a fast technique, based on universal generating function, is adopted. The availability equivalence factor is introduced to compare different system designs. Two types of availability equivalence factors of the system are derived. A numerical example is provided to illustrate how to utilize the obtained results.     

随机Petri网在系统可用性分析中的应用

Petri网自1962年提出以来，倍受工业界和学术界的广泛关注。经过几十年的时间，Petri网的理论不断的完善，Petri网在各行业中不断的被应用。本文主要讨论了Petri网在系统可用性分析中的应用。首先从Petri网的基本概念和基本模型出发，讲述了随机Petir网模型（SPN）、广义随机Petri网模型（GSPN）和随机回报网模型（SRN）。然后以冗余备份系统为例，讨论了随机Petri网在系统可用性分析中的应用以及随机Petri网模型的分析。最后讨论与其它建模方法相比，利用随机Petri网来建立系统可用性模型的优点。     

预防维修决策分析

针对现代地空导弹武器系统维修时间不服从指数分布的特点,在系统寿命、预防维修时间和修理时间均服从一般分布的情况下,研究了系统的不完善预防维修策略问题。利用半马尔可夫过程建立了不完善预防维修模型;给出了不完善预防维修可用性的计算方法;在系统稳态可用性最大化原则下,提出了一种判别是否采用预防维修的有效方法。