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...     

Collaborative optimization of maintenance and spare ordering of continuously degrading systems

A collaborative optimization model for maintenance and spare ordering of a single-unit degrading system is proposed in this paper based on the continuous detection. A gamma distribution is used to model the material degradation. The degrading decrement after the imperfect maintenance action is assumed as a random variable normal distribution. This model aims to obtain the optimal maintenance policy and spare ordering point with the expected cost rate within system lifecycle as the optimization objective. The rationality and feasibility of the model are proved through a numerical example.     

基于冲击模型劣化系统的不完全维修决策

以针对冲击失效劣化系统, 提出一种新的δ-冲击失效模型, 并基于该模型研究了N型更换策略下的不完全维修决策方法. 首先通过扩充失效状态, 在δ-冲击模型的基础上建立新的δ-冲击失效模型; 其次以最小平均费用率为目标、可用度为约束, 建立了N型更换策略下系统的不完全维修决策模型; 最后用一个算例验证了该方法的合理性, 并分析了参数对策略$N$的灵敏度.     

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。     

基于逆高斯退化过程的面向任务系统CBM优化模型

针对现有单调退化系统视情维修(condition-based maintenance,CBM)优化模型中不完全维修影响考虑单一,且未同时融入可用度约束的问题,提出一种考虑不完全维修双重影响与可用度约束的单调退化系统CBM优化模型.首先,基于具有随机漂移系数的逆高斯过程,建立系统退化模型并得到相关概率分布;其次,描述任务...     

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。     

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。     

考虑竞争失效的视情维修和备件订购联合策略优化

针对单部件系统提出考虑竞争失效的视情维修和备件订购联合策略, 采用控制限维修策略和动态随机冲击阈值机制判别是否需要进行预防性维修(preventive maintenance, PM)或故障更换(corrective replacement, CR), 当退化达到PM阈值时执行不完美维修(imperfect maintenance, IPM), 且经有限次IPM后对系统进行预防性更换(preventive replacement, PR)。同时, 考虑IPM和随机冲击对退化量和退化率的影响, 进而构建基于维纳过程的多阶段退化模型; 引入备件订购阈值, 根据冲击幅值与冲击阈值的关系决定是否正常订购备件。分析更新事件并利用更新报酬理论建立最小化平均费用的联合策略优化模型, 设计离散事件仿真算法求解, 最后通过实例验证了所提模型和算法的有效性。     

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.     

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.     

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。     

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.     

劣化系统周期预防性维修策略的优化

以长期运行费用率为评估指标,研究了劣化系统的周期预防性维修策略。假定开展的周期预防性维修介于最小维修和完全维修之间,维修间隔期间的故障过程用非齐次泊松过程进行描述,在此基础上采用比例寿命回退模型对预防性维修效果进行建模,给出了最佳预防性维修周期T和预防性维修次数N的计算方法以及参数应当满足的条件,同时结合实际情况给出了(N,T)策略的优化求解算法,最后通过数值算例,验证了所提方法的可行性。     

基于熵的装备维修系统效能评估与仿真

装备维修系统是复杂的动态多尺度系统,对其进行效能评估面临着巨大挑战.从流的角度出发,按照流关系和系统拓扑将维修系统分成策略、信息和决策控制三个尺度,由此建立维修系统的流模型及其效能测度框架,并引入维修效能熵来考察维修系统效能.具体到维修策略尺度,根据维修活动触发机制,构建了包含预防性维修、修复性维修和基于状态的维修等多种策略的系统模型.仿真和计算表明,混合策略下复杂装备维修系统的特性可用二阶系统来逼近.由此得到的效能曲线显示,装备维修系统是开放系统,其运作过程是熵增过程,必须按照其效能变化而实时改变其管理和控制策略.     

基于原材料订购及预防性维修中断的EPQ模型

建立了时变需求下带有多种原材料订购及预防性维修中断的制造系统在有限计划期内经济生产批量模型．利用动态规划求得各原材料的最优订购策略，采取（tj，Q）策略给出了寻求最优生产批量，最优维修中断次数及最优生产周期数的简单算法，并用数值例子说明本模型的求解过程．     

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。     

设备低劣化状态以马尔可夫过程转移的队列维修单服务模型

研究一个维修服务台情况下多台设备的队列维修策略 .考虑设备的低劣化状态按马尔可夫过程转移 ,设备的维修时间服从负指数分布 ,设备的维修策略是选择合适的设备状态进行维修 ,评价策略的目标函数是设备运行的平均净收益率 ,设备维修策略可以用决定设备维修的进入状态与运行停止状态表示.     

修理工单重休假可修系统平均停机时间研究

针对修理工带有单重休假的单部件可修系统,提出了一种新的维修更换模型。假定系统是可修的,逐次故障后的维修时间构成随机递增的几何过程,系统工作时间构成随机递减的几何过程。在修理工休假时间分别为随机变量和定长的情况下,选取系统的总工作时间T和故障维修次数N为更换策略,以长期运行单位时间内的平均停机时间为目标函数,通过更新过程和几何过程理论建立数学模型,导出了目标函数的解析表达式。并根据目标函数的不同情况,通过最小化目标函数或设置停机时间阈值来获取系统最优的更换策略T*和N*。通过两个仿真例子验证了该方法的有效性。     

租赁设备的状态维修决策建模与优化

随着物联网技术飞速发展,租赁设备大多安装有传感系统,可以及时地对设备关键部件和整体运行状态进行检测,进而可基于设备的健康状态为其安排更为合理的维修方案,在降低租赁商维修费用的同时,尽量少地干预客户的正常施工,并且保证租赁设备在客户施工场所的可靠运行.本文研究了基于状态检测的租赁设备的最优维修问题,研究中引入了顺序状态检测,定义了基于状态的控制限维修策略,并建立了以维修开销最小为目标的解析模型,以决策系统最优的检测间隔和预防维修阈值.除检测、维修等基本费用外,模型中还进一步考虑了租赁系统的故障罚金和故障后维修超时罚金.在模型的求解中,推导了维修干预下设备任意时刻的检测概率和状态概率分布,作为模型构建和求解的依据.数值实验结果验证并表明了面向租赁设备的基于状态的维修策略的有效性.     

基于经济相关性的复杂系统维修优化模型研究

针对存在经济相关性的复杂系统,建立了以系统预防维修费用率最小化为目标、系统可靠度为约束的优化模型。该模型分析了复杂系统中存在的维修经济相关性,并考虑了实际预防维修中的不完备性,为此引入了役龄回退因子对预防维修活动前后系统性能的动态变化进行了描述。最后给出了优化模型的量子遗传算法,并通过实例对模型的客观有效性进行了验证。