Joint optimization of sampling interval and control for condition-based maintenance using availability maximization criterion

Most of the maintenance optimization models in condition-based maintenance(CBM) consider the cost-optimal criterion, but few papers have dealt with availability maximization for maintenance applications. A novel optimal Bayesian control approach is presented for maintenance decision making. The system deterioration evolves as a three-state continuous time hidden semi-Markov process. Considering the optimal maintenance policy, the multivariate Bayesian control scheme based on the hidden semi-Markov model(HSMM) is developed, the objective is to maximize the long-run expected average availability per unit time. The proposed approach can optimize the sampling interval and control limit jointly. A case study using Markov chain Monte Carlo(MCMC)simulation is provided and a comparison with the Bayesian control scheme based on hidden Markov model(HMM), the age-based replacement policy, Hotelling’s T2, multivariate exponentially weihted moving average(MEWMA) and multivariate cumulative sum(MCUSUM) control charts is given, which illustrates the effectiveness of the proposed method.

军队装备维修工程CBM综述

军队维修体制从传统的定期维修、预防性维修向以可靠性维修（reliability centered maintenance，RCM）为指导的状态维修（condition based maintenance，CBM）和设备健康状态管理（equipment health management，EHM）方式过渡，是军队维修工程信息化、智能化管理进程中的必经之路。介绍了状态维修的基本概念及层次结构，对其国内外应用现状及主要应用价值进行了分析，阐述了CBM在我军维修工程中的实施对策及对三级维修体制的影响。

基于CBM策略的航空发动机在翼寿命预测研究

为了给航空公司制定航空发动机拆换计划提供科学合理的依据,基于视情维修方式,对航空发动机的在翼寿命进行了研究。首先,根据发动机历史拆换记录,基于比例危险-比例优势模型建立了发动机维修决策控制限的数学模型。然后,利用基于最小二乘支持向量机的时间序列预测方法对发动机状态参数进行了趋势预测,进而结合维修决策控制限模型便可得到发动机在翼寿命的预测结果。最后通过实例验证了该方法的有效性和实用价值。

基于CBM的航空装备保障费用动态分析

目前航空装备的保障普遍存在保障费用高和装备可用度低的问题。针对视情维修(Condition-based Maintenance,简称CBM)在新一代航空装备中的应用,以保证航空装备的战备完好性,降低维修保障费用为目标,应用系统动力学原理,建立基于视情维修的航空装备保障费用的动态反馈结构模型。仿真结果表明,将视情维修方法应用到航空装备保障,可有效降低保障费用,提高战备完好率。

基于SOAP的CBM系统通信模型设计与实现

基于状态的维护(CBM)是一种新的设备维护方式,它综合运用多种技术通过对设备工作状态的实时监测来对设备健康状况进行评估并诊断和预测设备未来的有效工作寿命及可能发生的故障。OSA-CBM研究小组制定了一套完整的实现CBM系统的标准框架,该框架根据不同的功能将CBM系统划分成7个模块,每个模块可以作为一个单独的子系统独立开发,独立运行,模块间通过通信实现数据的交换。传统的通信方式存在很多不足,如异构环境中通信实现的复杂性、难以通过防火墙的阻塞等。参照OSA-CBM标准,设计并实现了基于SOAP的CBM系统通信模型。SOAP技术的应用使CBM模块能更好地协同工作,增强了系统的开放性和兼容性,改善了以往模块间单一系统、单一厂商、单一网络的实现机制,弥补了在Internet异构环境中通信困难的不足。

滚动轴承多目标维修决策优化研究

为体现合理的维修时机在决定轴承使用效率与经济效益方面的重要作用,以滚动轴承为研究对象,基于威布尔比例风险模型,分别建立单一可用度决策模型,单一维修费用决策模型,综合利用可用度、维修费用、可靠性指标建立的模糊多目标规划维修决策模型,用层次分析法中的比例标度对模糊多目标规划模型约束条件进行改进,实现对滚动轴承的维修决策的优化,对比3种模型的计算结果。通过试验数据验证表明,改进的模糊多目标优化决策模型比单一目标模型更具优越性。

军用装备CBM应用研究

本文在介绍CBM基本原理和应用关键技术的基础上，结合我军现行维修管理体制，采用总体目标驱动，分层逐步实施的思路，设计了军用装备CBM应用流程，明确了组织机构与人员分工，探讨了军用装备CBM应用流程的功能实现，为军用装备采用基于状态的维修方式建立基础，从而提高装备维修效率与效益。

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,描述任务背景下系统演化过程,建立不完全维修后的剩余损伤模型,提出随机漂移系数更新公式;然后,结合可用度约束给出系统维修或在3种时机更换的概率公式,并建立CBM优化模型;最后,通过数值实验对模型进行对比和敏感性分析,验证了该模型的可行性和应用价值。

SOAP技术在OSA-CBM系统中的应用

基于状态的维护(CBM)是一种新的设备维护方式,国际上的研究小组正致力于CBM系统开发标准的制定,提出了一种开放式体系结构OSA-CBM。本文探讨了SOAP技术在开放式CBM系统中的应用,设计了基于SOAP的CBM系统通信模型,并给出了实现该通信模型的具体方法和步骤。

断路器故障预警装置研制与健康评估系统开发

目前国内外关于断路器的状态检修均采用计划停电的模式,存在不能及时发现断路器存在的潜伏性缺陷的缺点,从而导致断路器故障引起的电网事故。研制了由机械振动测量终端、电场强度测量终端、回路电流测量终端以及智能诊断模块4套组件构成的断路器故障预警装置并开发了由健康评估、智能定级2个模块组成的断路器健康状态量化评估系统。对研制的故障预警装置和健康状态评估系统进行了现场验证,结果表明:所提故障预警装置首次实现了运行状态下高压开关振动、电场以及回路电流信号的非侵入式融合采集,大幅降低了测量装置安装工艺复杂度和安装风险,实现了断路器3类17种故障的精准预警;开发的健康状态量化评估系统实现了断路器近远期健康度的实时评估,降低了断路器运检成本。

基于效用和成本的状态检修维修方式选择研究

提出了一种利用状态检修信息的基于效用和成本分析的维修方式选择决策模型。定义效用由状态健康指数、可靠性和可用性三个因子组成,给出了每个因子的计算公式,并分析了不同的维修方式对于各因子的影响。给出了维修成本的组成及计算方法,以及效用计算模型,最终导出了以单位成本提高的效用量最多为目标的维修方式选择模型。算例给出了某变压器在某种状态下进行维修方式选择的过程,结果表明该模型是合理可信的。该模型适用于电力设备维修管理,能够帮助维修人员作出经济、有效的维修方式选择。

浙江电网输电线路智能化建设分析

输电线路智能化建设是构建智能电网、满足新能源发展需要、实现能源资源大范围优化配置的关键环节之一。介绍了浙江电网输电线路智能化的建设目标及规划方案;结合应用实例,从输电线路状态监测系统、直升飞机智能巡检系统、地理信息系统(GIS)、输电设备状态评价等方面,分析了支撑浙江电网输电线路智能化建设的关键技术,指出了输电线路智能化建设对提高输电线路检修工作效率和运行管理水平具有重要意义。

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。

基于状态评价及风险评估的输变电设备状态检修策略的研究

针对传统的输变电设备定期检修存在的问题,提出以状态检修策略取代定期检修。比较了基于全寿命周期管理、基于可靠性和基于状态评价及风险评估的3种状态检修技术,认为基于状态评价及风险评估的状态检修技术优点较为突出。设备状态评价包括状态量的选取、设备状态的评价、设备状态等级的确定等方面,设备风险评估以风险值为指标,包括资产的量化、资产损失程度的确定等内容。

基于多域特征与高斯混合模型的滚动轴承性能退化评估

视情维修可避免维修不足与维修过剩等问题,滚动轴承性能退化程度量化评估是实现视情维修的基础。提取滚动轴承早期无故障振动信号的时域、频域特征构建多域特征矢量,建立无故障轴承高斯混合模型(GMM)。将轴承后期振动信号的多域特征矢量输入该GMM模型,得到测试样本与无故障样本之间的量化相似程度,以此建立多域对数似然概率(MDLLP)值作为滚动轴承性能退化定量指标。MDLLP的取值上限为1,便于实际使用中确定轴承性能退化状态。轴承疲劳试验表明,该方法能及时发现轴承早期故障,并能很好地跟踪故障发展趋势,最优特征的选择与变换对评估效果具有较大影响。

航空装备综合状态维修框架研究

在研究国外状态维修发展历程、航空装备特点和国内维修现状的基础上,根据外军维修变革的特点和规律启示,指出航空装备实施状态维修(CBM)的必要性和存在难点。分析了状态维修的内涵,指出状态维修实施中存在的不足。基于以上分析,从航空装备现状出发,提出综合状态维修的框架,对其基本内涵、技术途径以及核心的状态维修决策模型进行了研究,并以某控制系统为例对实施综合状态维修的流程进行了案例分析,验证了对航空装备开展综合状态维修的有效性和可行性。

±800kV特高压直流输电系统运行检修技术体系

目前世界上尚无±800kV特高压直流输电工程运行,为了做好±800kV特高压直流输电系统的运行检修工作,在总结葛南、龙政、江城、宜华等±500kV直流输电工程运行经验的基础上,分别对±800kV直流输电系统检修标准化作业和事故抢修预案、±800kV直流输电生产运行管理技术指标、±800kV直流输电运行维护安全工器具、±800kV直流输电技术监督及其体系、±800kV直流输电在线监测及状态检修等方面进行研究,建立了±800kV直流输电系统运行检修框架体系。

故障预测与健康管理系统相关标准综述

随着故障预测与健康管理(prognostics and health management,PHM)技术的快速发展和实际应用的不断深入,PHM相关标准的建立就显得非常重要。首先给出了PHM的概念和技术内涵,指明PHM标准应该规范的内容,并介绍了国内外的研究现状;其次综述了现有国外标准化组织和机构中与相关的标准,并按照视情维修(CBM),故障预测与健康管理(PHM),综合航天器健康管理(IVHM)和状态使用和管理系统(HUMS)对PHM相关标准进行了深入分析;最后对我国PHM标准开发提出了几点建议,并指明了下一步工作的重点和研究方向。

动车组维修体制现状分析及展望

回顾了现代轨道装备维修体制的发展历程,对动车组维修体制的现状及存在的不足进行了阐述,指出计划预防修存在维修不足、过度维修、次生灾害风险高、维修成本高的弊端,分析了我国动车组开展视情维修的可行性并对此进行了论证,绘制了动车组维修逻辑决断流程图,提出了动车组修程修制的优化建议。

集成状态监测和故障诊断的设备管理平台的建立

针对目前设备状态维修中故障诊断和维修管理相互脱节的问题,在状态维修思想的指导下,构建了实施状态维修的设备管理平台,给出了系统平台的集成架构。结合发电企业设备维修的实际,提出了状态维修实施的信息模型。运用IDEF方法对整个设备管理平台的总体功能进行了详细分析,建立了系统的功能模型。在构建系统模型的基础上,综合采用网络技术、计算机技术和数据库技术等开发出了集成状态监测和故障诊断的设备管理系统,为企业成功开展状态维修提供了有效的管理平台。