南水北调工程交叉建筑物可靠度与投资最优配置问题

南水北调中线工程是长距离串联系统,工程的防洪风险较大,投资规模巨大.如何在结构可靠度与工程造价这对矛盾体中寻求最佳组合,往往是工程规划关注的焦点.以可靠度理论为基础,通过考虑随机因素的随机特征,建立了长距离输水工程交叉建筑物的综合可靠度估算方法,并通过优化算法探讨了南水北调中线工程河北段12座渡槽形成的串联系统的整体可靠度与工程造价的最优分配问题.在保证工程总体可靠度的情况下,给出了各交叉建筑物的最优投资方案和相应的可靠度.     

投资具有模糊性的鱼雷可靠性指标分配方法

鱼雷的投资是给出一个可以接受的范围,也就是说,投资具有模糊性。在鱼雷生产费用与可靠度的关系和鱼雷广义维修费用期望值与可靠度的关系基础上,建立了投资具有模糊性时鱼雷可靠性指标分配模型,提出了投资具有模糊性时鱼雷可靠性指标分配方法,并给出了该方法的工程应用算例。结果表明,方法科学合理、简单实用,具有一定的工程应用价值。     

失效率随时间而变的n中取k表决系统可靠性分析

为了解决工业系统中某些实际问题，提出了一个失效率随时间而变的载荷均担的n中取k表决系统模型．并利用马氏链原理获得一个微分方程组，解这个方程组，得到系统可靠度和可用度的计算公式．为可靠性工程人员提供了理论方法．     

失效率随时间而变的n中取κ表决系统可靠性分析

为了解决工业系统中某些实际问题,提出了一个失效率随时间而变的载荷均担的n中取κ表决系统模型.并利用马氏链原理获得一个微分方程组,解这个方程组,得到系统可靠度和可用度的计算公式.为可靠性工程人员提供了理论方法.     

关于工程系统全局全寿命优化模型的讨论

以往的优化设计理论针对的都是具体的结构,而在工程实际中,一般都是整个工程大系统的优化设计问题,其由众多子系统或者结构组成,具有高维数、多目标、变量种类多、约束耦合复杂等难点,故其子系统的独立优化并不能带来整个大系统的优化方法,如耦合法、分解协调法(模型协调法、目标协调法),都是针对特殊的数学模型而提出的,实际上工程系统的优化模型往往预先不知道,需要通过子系统或者结构的具体优化模型来构造大系统的全局优化模型,故这些方法难以应用。考虑了工程系统中的动态可靠度与模糊因素,给出了全局全寿命优化模型,构造了分解协调算法。     

基于延迟时间理论的备件维修多目标优化模型

在系统的健康管理中可靠度、可用度或维修费用的极值通常被用作确定维修周期的准则,但随着装备系统的复杂化和决策者需求的多样化,单目标决策问题已不能满足现状,由此,针对定期检测策略,建立了基于延迟时间理论且考虑不完美维修的多目标决策模型,并运用多属性效用理论对模型求解。首先建立该策略下的可靠度、可用度和维修费用模型;然后将三者视为属性,构造每个属性的效用函数;之后采用基于逼近理想解排序法思想的赋权法对属性权重赋值,通过加权获得不同维修周期的综合效用值,根据效用值确定维修周期;最后引入算例,验证模型的有效性和可行性。     

n/k(G)表决冗余多阶段任务系统可靠性优化模型

提出采用多阶段任务系统（phased mission systems, PMS）冗余故障树模型和PMS冗余二元决策图（binary decision diagram, BDD）模型来描述冗余多阶段任务系统;通过递归法实现PMS冗余故障树模型到PMS冗余BDD模型的转换,从而得到整个PMS的最小割集;在分析n/k(G)表决冗余模块在PMS中可靠度计算模型的基础上得到整个PMS的可靠性计算模型。以费用最小为目标,构建多阶段任务系统可靠性冗余优化模型,并应用微粒群算法对模型进行求解。算例通过一个三个阶段n/k(G)表决系统来阐述该方法的应用,并验证了模型的合理性及算法的有效性。     

可修的环形相邻2/n(F)系统

研究了一个环形的ｎ中取相邻２则失效的可修系统,假定每个部件的工作时间和维修时间均为指数分布且故障部件能够修复如新。利用本文引进的广义转移概率定义导出了系统的状态转移概率,当ｎ已知时,我们能够获得系统可靠度的Ｌ－变换和首次故障前的平均时间的精确表达式。最后还列表给出ｎ＝２,３,４,５及６时,各系统的可靠度和首次故障前的平均时间的结果。     

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。     

系统冗余优化设计的启发式算法

可靠性设计是系统设计的重要环节,系统冗余设计是可靠性设计的重要方法,也是提高系统可靠性的有效手段。在Sharma算法思路的基础上,考虑了新的试探方式,试图给“最有可靠度效益的级”增加冗余,并采用级替换因子判断给系统中的哪一级增加冗余对系统最有效益。在替换因子的考虑上,提出两种算法,并举例说明算法如何在部件可靠度确定的情况下,考虑系统设计代价(费用,重量,体积等),优化配置部件的冗余数。     

带冗余串联系统可靠性设计的一种高效优化技术

本文对带冗余串联系统的可靠性设计提出了一种新的优化技术。通过控制系统可靠度的取值变化来获得串联系统各阶段的冗余单元数,而系统可靠度的最优值则采用区间对分法来寻求。实例说明,这种方法计算简便,快速和有效。     

基于可靠度的多部件系统机会维护模型

采用可靠度恢复因子描述具有独立可靠度分布函数的多部件系统在不同维修方式下的可靠度演化规则,建立了基于可靠度的多部件系统机会维护模型,克服了传统模型基于运行时间建模而忽视系统劣化过程与时间之间关系非线性的不足.以服从威布尔分布系统为例,利用蒙特·卡洛仿真方法对其进行优化,结果显示,该模型符合生产系统的实际情况,能够为维护决策提供有力支持.     

统计平衡状态下复合系统的维修理论及其优化设计

为防止产品性能退化或为了降低产品失效的概论,在统计平衡状态下讨论了复合系统(串联-并联系统,并联-串联系统,表决-串联系统,旁联-串联系统)的预防维修措施的维修理论,并给出了系统中单元的冗余数及维修人员数的最优设计方法。列举多个算例,对这些算例进行比较表明,所提出的整数规划算法非常有效。     

基于协同平衡的可靠性冗余设计优化算法

可靠性冗余设计优化是航天装备研发工作的重点之一。在系统可靠性平衡优化的基础上提出了协同平衡的新概念，即利用单元协同变化实现复杂系统可靠性冗余设计的进一步优化。所提算法充分考虑冗余单元变化对复杂系统可靠度、费用、体积、质量和功耗等性能参数的影响，可以解决各类可靠性冗余设计优化问题。计算结果表明基于单元协同平衡的可靠性冗余设计优化算法可以有效实现可靠性冗余设计的优化目标，同时具有计算成本低、效率高等优点。     

基于路径运行时间可靠度的随机系统最优拥挤收费模型

应用交通网络平衡模型和边际成本收费理论相结合的方法,研究了运行时间可靠度下的随机系统最优拥挤收费问题,建立了运行时间可靠度及内生ATIS市场渗透率条件下随机系统最优交通拥挤收费模型.分析了基于运行时间可靠度下的随机系统最优拥挤收费对用户出行行为的影响.发现了与确定性网络用户平衡流中的情形类似,对于考虑运行时间可靠度下的随机交通网络,边际成本收费理论仍然适用,即采用边际社会成本流函数代替单位路段成本流函数,可以使随机网络随机用户平衡流变为随机网络随机系统最优流.算例分析结果表明:在传统的拥挤收费模型中,拥挤收费仅与路径(路段)运行时间和路径(路段)流量有关.现实中,在确定他们的出行路线时,用户往往还会考虑网络运行时间可靠度因素,而不仅仅是路径运行时间或成本.用户对于运行时间可靠度的置信度要求越高,传统的拥挤收费执行效果越不理想.因此,现实生活中传统的拥挤收费不一定能使网络效益达到最优或缓解交通拥挤.     

考虑维修工作的装备任务成功性评估方法

针对现有方法在评估装备任务成功性时不能有效分析维修工作的影响这一问题,提出了一种考虑维修工作的装备任务成功性评估方法。研究了“不完全维修”条件下功能单元任务可靠度评估方法以及任务中维修时可修单元组合任务维修度评估方法。举例对该方法的可行性进行了验证。     

部件寿命服从威布尔分布时典型系统的寿命与剩余寿命估计

在实际工程中,对系统寿命以及剩余寿命的估计非常重要。在已知系统中部件寿命与可靠度的前提下,关于如何快速得到系统级寿命与剩余寿命的相关研究比较缺乏。针对这一问题,首先研究了可靠度、寿命以及剩余寿命的关系,进一步假设部件寿命服从同一威布尔分布,根据部件的寿命与可靠度函数,推导得到串联、并联和表决系统寿命与剩余寿命期望的封闭表达式,并给出了相应的计算方法。对于冷备系统,当部件寿命服从同一指数分布时,推得了系统寿命及剩余寿命期望的封闭表达式,而当部件寿命服从同一威布尔分布时,给出了系统寿命与剩余寿命的数值计算方法。仿真试验证明本文所提出的方法是准确高效的。最后,以卫星中的动量轮r/n(G)表决系统为例开展了实例研究,证明了该方法在工程实践中的有效性。     

装备保障对象系统任务持续性模型研究

任务持续性是装备保障对象系统在规定的任务时间内和规定的保障条件下能够连续执行训练和作战任务的能力,评估保障对象系统的任务持续性对于评估装备保障系统的保障能力具有重要意义。选取任务可靠度作为装备保障对象系统的任务持续性评估参数,研究了装备保障对象分别为装备、基本作战单元和作战单元时任务可靠度的建模方法,建立了考虑维修保障和备件补充的不同层次装备保障对象系统的任务可靠度模型。算例分析表明了该模型的实用性和有效性。     

一个具有初始失效的产品贮存最优检修方案

将贮存产品分为两子单元:定期检修与不需定期检修而连续老化两单元.考虑整个产品系统具有贮存初始失效,给出了产品系统最低可靠度RL为约束,检测消耗费用最小为目标的系统最优定期检修周期和总预期消耗费用模型,并基于指数失效时间给出了一个应用实例.     

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.