威布尔分布下系统全寿命周期成本建模与决策

系统可靠性设计优化与经济性密切相连.针对部件寿命服从威布尔分布的同质部件组成的系统,引入经济的预防性成组维修策略,构建设计费用、制造费用和维修费用函数,从而建立可靠性约束下的系统全寿命周期成本的优化模型.通过与无预防性维修下系统全寿命周期成本模型的比较分析,效用曲线充分验证所建优化模型的经济性和有效性.接着,给出包括系统全寿命周期成本、部件可靠性设计水平和预防性成组维修频率在内的系统设计均衡区间的决策方法.最后,以某大型科学装置的开关系统为例,说明该方法在工程应用上的实效性,为系统工程师开展可靠性设计优化提供系统的思路和方法.     

基于可用度的预防性维修间隔优化综述

预防性维修是可修装备的主要维修方式之一,预防性维修间隔的决策涉及到装备的可靠性、维修性和保障成本等多重因素,是装备设计、生产、使用和保障部门共同关心和亟待解决的重要问题.可用度是衡量装备完好性的顶层指标,可反映出装备可靠性、维修性和保障性等多种通用质量特性.全面梳理了基于可用度的可修装备预防性维修间隔优化的现状,重点总结了可用度建模的基本要素、建模方法以及基于可用度的预防性维修间隔优化等方面的研究成果,分析了该领域未来的发展趋势和研究挑战.对复杂可修装备在全寿命周期内的预防性维修间隔决策有一定的指导意义.     

企业生产装备系统维修决策分析

企业生产装备系统的维修管理在企业管理中的地位日益突出,企业为管理维修生产装备系统所耗费的成本也日益高昂。如何确定装备系统的维修周期、维修次数及最优经济寿命周期,成为企业最重要的决策活动之一。针对企业生产装备系统运作实际,提出了基于最低可接受可靠度的可变维修周期的装备费用维修决策策略,并提供了决策模型。通过模型可以科学合理地确定装备系统的维修周期及维修次数,并实现装备系统全寿命周期内系统维修费用最小。     

模型驱动的复杂反应式系统顶层设计与验证

为克服复杂系统传统丈档驱动式设计方法的不足,实现复杂系统的全数字化设计,研究了用于数字化设计顶层环节的模型驱动式系统设计与验证方法.该方法强调在复杂系统设计的初期即对系统进行建模,建立系统的电子样机(可执行模型),并通过仿真消除其中的歧义和错误,验证设计满足用户的要求,避免将系统开发早期引入的错误带入后续开发过程中;以某型无人机飞控系统为实例,利用模型驱动开发平台设计其电子样机.设计实例表明该方法能显著缩短研发周期,提高研发质量,降低研发成本,对实现复杂系统全数字设计具有重要意义.     

新书架

系统可靠性工程在不断发展,出现了许多分支,诸如可靠性优化、寿命周期成本、可靠性增长模型等。工程技术人员在系统设计和操作中,必须了解可靠性的各个有关领域,而这方面的信息一般都分散在各种读物     

面向SBA的系统综合决策方法研究

针时复杂武器装备虚拟采办SBA中的决策问题,对SBA系统综合决策中的效能、费用、风险、周期模型进行研究,提出综合运用这四维指标作为单目标函数的武器装备SBA综合决策依据的思路和方法.该方法可以全面而系统地与武器装备采办过程紧密结合,有效缩短武器装备开发周期、降低全寿命周期成本、减小采办风险、提高武器装备技战术性能.最后通过一个实例分析,表明该方法可操作性强,能够满足虚拟采办中综合决策的需求.     

基于MBSE的民机研制过程管理

为保证在基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)背景下民机研制的高效过程管理, 分析了当前民机研制的过程特征与面临的挑战, 在此基础上规划了基于模型的民用飞机研制整体框架与基于模型的过程全寿命周期管理(model-based process lifecycle management, MBPLM)概念。基于过程模型及其语义结构和类的定义, 提出了广泛适用于民机研制全过程的MBPLM方法, 并设计相应的并行架构。最后,为提升可操作性, 在典型系统民机舱内压力控制系统设计中演示了系统建模过程的管理时序、过程分析评估与异同构模型管理。所提方法可应用于以民用飞机为代表的复杂系统研制, 能够在MBSE背景下实现模型开发与过程管理关联与协同, 统筹管理研制全寿命周期过程。     

碳交易政策下低碳技术异地协同共享策略及减排收益研究

基于中国碳排放权交易市场背景,文章综合考虑了低碳技术创新(共享)对减排收益的影响,以及本地区域技术创新和外部区域技术共享行为跨期效应特征.采用微分对策方法分析由本地区域低碳技术创新的努力程度和外部区域低碳技术共享努力程度共同决定的区域低碳技术存量动态策略问题.在相关假设的基础上,分别构建了无成本分担的分散式决策、成本分担下的分散式决策及集中式决策三种情形下的动态博弈模型,得到了各自的最优反馈均衡策略、低碳技术存量以及利润函数随时间变化的最优轨迹.通过对比三种情形下的反馈均衡策略、成本分担机制和合作创新机制对主体减排收益帕累托改进程度发现,集中决策情形下,本地区域和外部区域的低碳技术创新(共享)的努力程度较高,整体减排收益也比非合作时高,实现了Pareto最优;成本分担机制能够小范围地提高各主体的努力程度,适度改善减排收益.最后,通过数值仿真分析,验证了模型的有效性,并分析了在低碳技术合作创新情形下相关参数的灵敏性,为推进区域低碳技术异地协同共享长期合作提供了理论依据.     

基于网络层次分析的多属性预防性养护决策

为解决路面预防性养护决策目标和方案属性的依存关系和反馈作用, 提出了基于网络层次分析理论的多属性预防性养护决策方法. 该方法将决策问题分为控制层和网络层, 控制层包括问题目标与决策准则, 网络层包括受控制层支配的元素组, 构成了相互依存反馈的网络结构. 通过实例, 以效益、成本和风险为约束, 抗滑能力、平整度、 裂缝、业主成本、用户成本、质量、资金和工期为准则, 对6种预防性养护方案进行了决策. 结果表明, 网络层次分析法更接近于实际决策环境, 是一种实用的预防性养护决策工具.     

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.     

基于SysML的载人登月可靠性安全性需求分析

为了将可靠性安全性分析融入基于模型的航天任务设计,也必须开展详细的可靠性安全性需求分析.首先,在从需求分解、系统设计的过程中,推导得出各层系统的可靠性安全性需求;结合系统正常需求,在完成系统顶层架构设计的同时,开展功能危害分析、故障树分析等,以验证各层的可靠性安全性需求;依据可靠性安全性需求及对其的验证情况,指导设计故障处置措施,完善系统设计.以美国阿尔忒弥斯载人登月任务设计为例进行了方法验证,为开展基于模型的载人登月系统设计与可靠性安全性一体化分析提供了一种方法.     

基于混合Gamma分布的机载产品可靠性建模

针对研制生产阶段的可靠性试验和评价方法并不能准确推断出复杂机载产品在真实服役环境下的可靠性，而且单一寿命分布模型如指数、正态、威布尔等也不能准确反映机载产品在复杂环境下的故障特征的问题，通过舰载机机群在服役过程中产生的故障数据，利用有限混合Gamma分布可以逼近任意概率分布的特性，根据不同样本容量分别构建了以均方误差和皮尔逊统计量为优化目标的优化模型。采用自适应权重粒子群优化算法对混合分支数和分布参数进行优化，从而获得产品的可靠性模型。研究结果可较好地表征产品故障的统计特征，为系统的可靠性评估、预防性维修周期优化等提供决策依据。     

机电系统全寿命数值/物理模拟研究

重大机电产品全寿命研究具有广阔的工程背景和较高的经济效益，但传统的全寿命可靠性试验常造成资源浪费和环境污染．为使此类系统可靠性研究可持续发展，论文介绍了以小样本开发为目标，以GM(gray model)数值模拟和VP(virtual prototype)物理模拟为手段的全寿命模拟研究方法，并通过某传动装置的可靠性设计实例说明物理模拟方法的可行性和有效性．两种方法交互验证可成为小子样复杂系统开发的重要途径．     

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。     

基于任务剖面的导弹LRU备件规划方法

研究了不同环境条件对导弹产品寿命的影响,利用Poisson过程来描述导弹现场可更换单元(line replaceable unit, LRU)在全寿命周期中的维修情况,给出了一种基于任务剖面的导弹LRU备件规划方法。通过对全寿命周期任务剖面进行分析,综合考虑不同典型任务剖面对LRU可靠性的影响,利用Poisson过程建立LRU备件量模型。通过考虑LRU备件贮存失效和定期检测损耗,对备件量模型进行了修正。结合实例表明,该方法在导弹贮存寿命剖面下对LRU备件量进行了合理规划,确保导弹满足战备完好性要求,并节约了全寿命周期费用。     

N-策略工作休假M/M/1排队系统中的顾客行为研究

考虑N-策略M/M/1排队,休假期间服务员并未停止工作而是以较低的速率为顾客服务.系统的决策主体是顾客,基于"收益-成本"结构,利用马尔可夫过程理论,采取均值分析的方法,以顾客追求利益最大化为出发点,分析了全可见和几乎可见两种情况下的顾客行为.通过求解平衡方程,得到几乎可见情况下系统的稳态概率,进而求得几乎可见状态下顾客的期望逗留时间.构建均衡社会收益函数,并通过数值模拟,分析系统的各个参数对社会均衡收益的影响.     

虚拟采办全寿命周期管理技术研究及应用

复杂武器装备的虚拟采办是实现人员/组织、管理、技术协同工作的系统工程,其全系统、全寿命周期的各项活动需要管理全方位的支持,针对虚拟采办全寿命周期管理技术开展研究,分析并建立虚拟采办风险评价指标体系,提出基于全寿命周期费用分解结构的费用估计方法,及利用网络图建模及蒙特卡罗仿真方法的全寿命周期进度预测方法。最后,结合某航天复杂装备虚拟采办应用背景,对所提出的管理技术进行应用验证。     

基于神经网络的装备可靠性与维修费相关性建模

维修费用在装备全寿命周期费用中的比例很大,可靠性是装备的主要特性之一,二者存在着密切的联系。运用神经网络的方法,针对某型装甲车辆的故障以及维修费用数据,对装备维修费用与可靠性之间的关系进行了深入地研究,建立了二者的相关性模型。研究成果对于可靠性设计和维修费用控制都具有重要意义。     

飞机复材结构的修理容限确定方法

针对民用飞机复材结构修理实践中要不要修理、能不能修理等维修决策问题,考虑损伤的发生次序、发生时间、损伤尺寸、损伤检测概率、超载分布、维修策略、强度退化与恢复等因素,以失效概率为安全性约束条件,以维修成本为经济性优化目标,提出了一种基于用蒙特卡罗仿真的飞机复材结构修理容限确定方法.案例研究结果表明:得到的修理容限及对应的检查间隔可以更加使航空公司更加经济地决策维修活动,而且能够主动控制飞机复材结构的安全性和可靠性水平,为飞机复材结构在寿命周期内的安全性和经济性分析以及损伤维修阈值决策提供了一种具有工程意义的技术方法.     

基于趋势需求的供应链订货与定价决策优化

随着竞争的日益激烈，时间已成为影响产品价格和需求量的重要因素。考虑时间对价格和需求量的影响，利用博弈理论对供应链的供需关系及其订货与定价决策作定量研究。在制造商首先确定销售价，配送商随后选择订货量的假设前提下，导出供方的最优定价和需方的最优订货量，即纳什均衡结果。在均衡状态下，供需双方在各订货周期内的利润随时间推移而减少，且当双方的订货周期相同时各方在整个经济寿命周期内的利润最大。此外，供应链的经济寿命周期随产品价格的下降速率增加而缩小。最后，通过计算实例说明上述结果。