修理工多重休假且修理设备可更换的k/n(G)表决可修系统研究

本文将“修理工多重休假”机制和“修理设备可发生失效且可更换”策略同时引入到k/n(G)表决可修系统中, 利用马尔可夫过程理论求得了系统处于各状态的稳态概率的递推表达式. 在此基础上,给出了系统的稳态可用度、首次故障前平均时间、稳态故障频度、修理工繁忙的稳态概率、修理设备的稳态不可用度、故障部件的平均数目以及故障部件的平均等待修理时间等一系列性能指标. 最后以6/10(G)表决可修系统为例,分析了修理工的休假率和修理设备的失效率对几个主要性能指标的影响.     

具有两类失效状态和休假的并联可修系统

研究了修理工可多重休假的两相同部件并联可修系统,每个部件有两类失效状态。假定部件寿命服从指数分布,部件修理时间和修理工休假时间均服从一般连续分布,利用补充变量法求出了系统的瞬时可用度和瞬时故障频度的Laplace变换式,以及系统的稳态可用度和稳态故障频度的明显表达式,并得到了系统可靠度的Laplace变换式和首次故障前平均时间的明显表达式。此外,还对系统进行了效益分析。     

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。     

考虑修理工多重休假的并联系统可靠性模型分析

针对大型复杂装备维修力量的调度与分配复杂性,引入修理工多重休假策略,以包含n个相同部件的并联系统为研究对象,针对以往研究利用指数分布等典型分布导致模型约束条件过于严格的问题,假设系统部件寿命、维修时间以及修理工休假时间均服从连续Phase-type分布,建立了适用性更好的系统可靠性解析模型,得到了系统可靠度、系统稳态可用度、稳态故障频度、系统平均故障间隔时间等一系列可靠性参数的解析表达式,并利用算例验证了模型适用性。     

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.     

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。     

c个修理工同步多重休假的k/n(G)表决可修系统

本文首次将"多个修理工同步多重休假"规则引入到c个修理工的k/n(G)表决可修系统中,在假设部件的工作寿命、故障后的修理时间和修理工的休假时间 分别服从参数λ(>0)、μ(>0)和θ(>0)的负指数分布下,利用拟生灭过程 和矩阵几何解方法,讨论了在稳态下系统处于各状态的概率分布,以及一些刻画系统性能的可靠性指标 和排队指标,如系统的稳态可用度、稳态故障频度和故障部件的等待修理时间等,并且讨论了四种特殊情况: 1) c=1,θ→+∞; 2) c=1,k=1,θ→+∞; 3) c=1,k=n,θ→+∞; 4) c=1,k=n-1,θ→+∞.最后给出了在c=2,n=6,k=3,λ=1/10,μ=1/5,θ=1/2的数值计算例子.     

基于PH分布的温储备可修系统可靠性模型

针对以往研究利用指数分布等典型分布导致系统可靠性建模约束条件过于严格的问题,以包含n个单元的温储备可修系统为研究对象,考虑系统具有单一维修台,采用可近似拟合任意分布的Phase-type(PH)分布构建了一种描述能力更强的系统可靠性模型,假设工作单元、备用单元寿命和维修时间分别服从不同的PH分布,得出了系统稳态可用度、系统平均连续工作时间、维修台故障单元到达率等一系列可靠性参数的解析表达式。最后,通过算例分析验证了该方法的正确性和适用性。     

典型可修冗余系统的递归模型

本文应用可修系统可靠性分析的ＧＭＲＰ方法，在文献［１］的基础上，进一步研究了修理时间服从一般分布的并联、表决和贮备可修冗余系统的可靠性及其排队特征，给出了各系统的稳态可用度、故障频率、首次系统平均故障时间以及修理人员平均忙期长度等的可靠性指标和排队性能指标的递归计算公式。     

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.     

基于CTMC族的多部件装备群稳态可用度建模方法

针对复杂可修装备群稳态可用度解析计算困难的问题,提出一种通过构建多个相关连续时间马尔可夫链(continuous time Markov chain,CTMC)来求解稳态可用度的方法。通过分析装备群的使用与维修特点,采用可用装备数、备件库存数、备件短缺数来刻画部件的状态,分别建立各类部件库存状态的CTMC,进而建立用于分析装备群稳态可用度的CTMC族模型;并根据各类部件的状态转移关系及转移率矩阵,在求解各类部件CTMC模型稳态概率的基础上,给出各类部件的期望备件短缺数和装备群稳态可用度算法。最后通过构建数值案例,将提出的CTMC族模型结果分别与仿真分析和多级可修产品库存控制模型的结果进行对比,验证了提出模型和算法的有效性。     

具有温储备失效和延迟修理的M/G/1可修排队系统的可靠性指标

本文考虑了具有温储备失效特征的M/G/1可修排队系统.在该系统中,服务台故障分为两类:第一类是服务台在服务员的"广义忙期"中以故障率为α(0≤α∞)的泊松过程发生故障,第二类是服务台在系统闲期中以分布函数为Y(t)的更新过程发生故障,而且发生第二类故障时不能得到立即修理.利用全概率分解技术和拉普拉斯变换工具,分别讨论了在两类故障模式下服务台的瞬态不可用度和稳态不可用度,(0,t]时间内的平均故障次数和稳态故障频度等可靠性指标,进一步还讨论了服务台由温储备失效引起等待修理的概率.最后,通过数值计算例子讨论了系统有关参数对服务台的第二类稳态不可用度和第二类稳态故障频度的影响.     

基于Markov过程的导航系统星座可用性分析

卫星导航系统星座可用性分析面临准确性和快速性的矛盾。论文在研究全球卫星导航系统（global navigation satellite system, GNSS）星座可用性分析需求的基础上,系统地定义了导航系统可用性的基本概念,给出了基于分系统部件失效计算导航星座可用性的方法,提出了基于Markov过程的单星可用度算法,建立了基于星座状态概率的服务可用性计算模型,并结合导航基本原理模型得到了导航星座的可用性。最后,基于此方法针对北斗区域卫星导航系统相关数据对其星座可用性进行了仿真和实验分析。结果表明,本文所提方法和模型能够满足卫星导航系统星座可用性分析的特殊需求。     

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%。     

应用服务器多态老化模型和最优再生策略研究

针对应用服务器组件和平台之间的老化依赖关系特征,提出了应用组件再生和应用服务器系统再生两个不同粒度的定时再生策略。通过建立应用服务器老化过程的半马尔科夫模型,获得了应用服务器的可用性和维护费用函数,分析了最优再生时间的边界条件,理论分析表明两级再生策略优于单级的再生策略。模拟实验显示的再生策略和原有的再生策略相比,不仅提高了应用服务器的可用性,同时降低了系统的维护费用。     

非对称变后掠柔性后缘飞机滚转控制分配研究

以往研究已经证明机翼后掠角和后缘弯度的单独改变均可增强飞行器的机动性,探究将后掠角作为冗余控制器后飞机滚转运动收敛特性问题。首先利用计算流体力学方法,探讨了后掠角非对称变化对气动特性的影响规律,建立了不同工况下研究对象飞机后掠角、柔性后缘两种广义操纵面的操纵效能函数。其次综合Kane方法建立的稳定滚转子系统动力学模型,在考虑飞机阻尼力矩影响下,确定了监督控制器-主控制器控制架构下系统主、从控制器控制律。最后将后掠角非对称偏转作为系统冗余控制输入,以操纵面偏转速率为特征量,分析了不同工况下后掠角非对称变化对飞行器稳定滚转运动收敛特性的影响。通过分析可知,采用冗余操纵面设计,可有效增大滚转控制力矩,避免操纵面进入饱和状态,提升飞机整体控制效能。通过两种工况下的仿真结果可知,后掠角操纵面可增强系统容错能力、提升高升力下飞机操纵性能,但会增大系统达到稳定所需的时间。     

基于仿真的武器装备研制系统性能风险评估

性能风险是指在预定的资源条件（如费用和进度）下,研制系统从原有设计水平向较高性能设计水平演进过程中技术性能水平达不到预期要求所带来的风险。根据武器装备研制过程中各子系统活动的研制失败概率及相应的多反馈分支,建立图示评审技术随机网络仿真模型,通过设定仿真时钟实现对研制工期的约束。对仿真输出结果进行统计分析,建立在研制费用与研制工期约束下子系统级和项目级性能风险概率评估模型,分析项目级与子系统级性能风险概率分布之间的关系。最后,结合某武器装备研制项目给出详细的分析过程,并已验证仿真模型和风险评估模型的实用性和有效性。     

退化相关多部件系统预防性维修决策模型

在复杂多部件系统维修决策过程中通常需要考虑部件间故障相关关系,基于部件退化速率受其自身和相关部件累积退化量影响的思想,建立退化相关多部件系统退化过程解析模型,之后在非减退化过程假设下得到系统和部件可靠度函数。在此基础上,提出针对不同部件的预防性维修策略,并以单位时间维修费用最小为目标构建维修决策优化模型。最后,通过两部件系统算例分析,对所提可靠度模型精确度进行检验,并得到系统最优预防性维修策略,验证维修决策模型的合理性和有效性。     

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.     

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.