PBC模式下单部件加速退化系统的视情维修策略优化

随着制造业向高质量服务型制造方向的转化,售后保障服务收入在企业收益中的比重不断增大,近年来PBC(Performance-BasedContract,PBC)模式在国外逐渐兴起,成为资本密集型企业的主要售后保障模式。针对一个单部件退化系统,提出了一种新的基于服务性能合同(PBC)的视情维修策略。首先,以Gamma分布对退化过程建模,考虑系统退化速度会随役龄或维修次数的增加而逐渐加快的情况,采用完美维修和不完美维修两种维修操作,不完美维修的维修时间会随着系统的退化水平和维修次数而随机改变。在此基础上,以利润最大化为目标,通过评估系统的长期维修成本率和平均可用性,基于改进的粒子群算法得到了最优视情维修策略。最后,通过数值算例和模型参数敏感性分析,验证了模型的适用性,相比传统成本模型,绩效模型在利润收入上提高了11.6%,在系统可用度上提高了2.4%。

不同两部件系统生产调度与视情维修联合决策

针对不相同两部件的单设备生产系统,提出基于0-1规划的单机调度和视情维修的联合策略。以调度作业的序列和不相同两部件视情维修的0-1逻辑变量作为决策变量,建立最小化加权总期望完成时间为优化目标的联合决策模型。推导了不同两部件组合的维修概率和概率密度的计算通式。通过数值分析实验,验证了该联合模型的准确性和有效性。

基于可变需求的EPQ与视情维修联合优化

针对实际生产过程中的不确定性会导致产品需求发生变化的问题,设计了基于可变需求的经济生产批量和视情维修的联合策略。根据该策略,运用更新报酬理论,构建联合决策模型。该模型以预防性维修阈值和设备状态检测间隔期为决策变量,以单位时间内平均利润最大化为决策目标。利用遗传算法对该模型进行求解,得到最佳决策方案。通过算例分析和敏感性分析,验证了模型的可行性和有效性。结果表明,该策略能够降低生产和维修成本,可为企业制定合理的生产和维修的联合决策方案提供借鉴。

柔性作业车间调度与视情维修的联合决策

针对设备状态可直接或间接检测获得的生产系统,提出柔性作业车间调度和视情维修的联合策略,决策变量分别为调度序列与视情维修序列,并建立两者的联合决策模型。进而根据联合策略,推导了相应的概率密度函数。通过数值分析,对比联合决策与独立决策的优化结果,表明了所建模型的有效性,并进行设备劣化参数的敏感度分析,验证了模型的正确性。

批量生产模式下基于客户满意度的设备视情维护策略优化

针对批量生产型企业面临来自不同客户的不同要求订单时的设备维修决策问题,提出了基于客户满意度的视情维护策略模型。首先,使用Gamma分布刻画设备的加速劣化过程,并给出产品质量和设备故障率的函数关系式。其次,结合单次批量生产结束后设备故障率和维修阈值,确定维修策略和维修方法。再次,以预防性维护阈值、质量更换阈值和批量生产大小为决策变量,分别构建设备运行成本模型和满意度模型,求和后得到总成本模型。最后,使用鲸鱼算法对模型进行寻优求解,并通过算例验证了模型的实际有效性,且对模型中的各成本参数进行了灵敏度分析。

基于维纳退化过程的装备视情维修策略研究

在利用维纳退化过程对装备进行建模时,为更加准确地描述其关键部件的退化过程,提出考虑维修活动对装备性能退化速率和初始退化量的影响;在所建模型的基础上,基于首达时间的概念得到剩余寿命的概率分布,根据剩余寿命的预测值作为时间间隔开展非周期性能检测,将得到的退化量同故障阈值和维修阈值相比较,做出相应维修活动;然后,以维修阈值为变量,在关键部件的视情维修策略中,应用蒙特卡洛循环仿真方法选取最优值实现效费比最小,进而降低装备在使用过程中的效费比;最后,以舰船关键部件陀螺仪为例,仿真得到剩余寿命预测值的相对误差小于0.3%,当设置维修阈值为8.02°/d时,效费比达到最低为199.996元/天,与传统周期检测视情维修策略相比,节约了检测成本,降低了事后维修的次数,减少了维修费用,有效地降低了效费比。

保修非更新产品检测和非完美视情维修建模与优化

针对退化服从两阶段故障过程的保修非更新产品,提出了有剩余保修时间阈值的非完美视情维修策略。在该策略下,产品保修期分为两阶段:检测预防维修期和最小维修期。在检测预防维修期内,针对检测时刻系统的状态(正常和缺陷)实施不同的维修策略。在最小维修期内,不进行检测,对发生的故障实施最小维修。以生产商承担的平均保修费用为目标函数,对检测间隔、预防维修水平及剩余保修时间阈值进行了联合优化。通过数值算例及对比分析验证了模型的有效性。

基于动态需求的多部件批量生产系统的视情维护策略模型

针对当前以市场和客户需求为导向的批量生产订单需求数量的波动性、系统运行的连续性和产品质量稳定性等特点下的设备维护问题,提出了基于动态需求的多部件批量生产系统的视情维护策略模型。首先,利用Weibull分布描述各部件的故障率水平,引入故障率加速因子和役龄减少因子说明不完美维护的特性。其次,利用最小维护成本率确定各部件的初始预防维护时间点和时间间隔,并定义维护成本—时间比率函数评估预防性维护的经济性。再次,基于以批量为周期滚动更新的生产计划,以提前延后维护成本节约值为依据对各部件预防维护时间点进行动态调整,并在此基础上建立多部件机会维护模型。最后,通过算例验证了所提多部件批量生产系统视情维护策略模型的有效性。

基于性能退化的复杂系统视情维修技术研究

针对当前传统维修手段给复杂系统带来的故障难以定位、维修过量或出现备品备件配置不合理、资源调度不及时、维修效率低等问题,研究了基于性能退化的复杂系统视情维修技术,梳理了预防性维修和修复性维修相综合的视情维修决策流程。以复杂系统性能退化数据为基础,提出了基于趋势滤波的故障早期预警模型和基于数据驱动的故障诊断模型,考虑了故障早期预警、故障诊断、维修决策等多方面因素,构建了基于性能退化的复杂系统视情维修技术架构,对复杂系统维修保障能力和作战能力的提升具有重要意义。

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。

机载设备视情维修及其决策建模分析

针对传统维修方式因"维修不足"或"维修过度"而不可避免地造成安全风险和投入浪费等问题。首先,介绍了视情维修产生的背景及视情维修的实施依据,并分析了视情维修的特点;然后,为方便机载设备视情维修决策建模,明确了视情维修决策的内容及目标;最后,从机载设备劣化模型的角度,研究并分析了比例危险模型、冲击模型、延迟时间模型及随机过程模型等常用的视情维修决策建模方法。研究对视情维修方式在机载设备中的应用具有一定的理论价值。

船舶视情维修与检验的发展及实施对策

在介绍船舶维修及检验制度的发展和变迁的基础上，重点分析了推行船舶视情维修和检验的必要性和可行性，指出了目前所存在的问题，提出了相应的对策和建议。

作物水胁迫声发射检测及视情灌溉系统的研究

研究和开发了利用声发射技术检测作物的水胁迫并视情实施自动灌溉的系统 ,以西红柿作物为目标在温室内进行了试验研究。结果表明 :在一定程度范围内 ,作物受水胁迫时发出悲鸣的频次随作物水胁迫的程度的增加而增加 ,并与作物的蒸腾加速度有关 ;为避免作物受水胁迫的影响 ,可通过声发射传感器所获得的作物信息实现对作物视情灌溉和调节 ;使作物的蒸腾量和灌溉量达到平衡调节 ,力求使作物在最佳的土壤水环境下生长 ,提高水的利用率 。

基于比例风险模型的航空发动机视情维修决策

基于航空发动机在翼监控信息来合理确定视情维修(CBM)决策是航空公司安全运营中的重要内容。本文利用Weibull比例风险回归的建模思想,分析了航空发动机因性能衰退而换发的历史监控数据记录,并据此建立了反映该类发动机性能参数与在翼时间之间的函数关系;进而采用最小维修成本、最大可用度策略确定最优维修决策阈值,为同类型在翼发动机进行维修决策的优化提供了一个客观的量化方法。最后对CF6型发动机历史故障数据进行了实例分析,表明该方法在发动机视情维修决策中的实用价值。

基于机会策略的复杂系统视情维修决策模型

针对部件间存在经济相关性的复杂系统,提出一类基于机会策略的视情维修优化模型。模型从部件本身的失效规律分析出发,确定不同失效模式下部件的维修方式及对应的预防性维修阈值。对于整个复杂系统的维修决策问题,借鉴机会维修思想,通过增加机会维修阈值,将时间和状态两类不同度量空间上的维修控制参数组合起来,解决系统层事后维修与视情维修的综合优化问题。同时利用更新过程理论,提出一类基于马氏决策过程的值迭代算法,确定系统的最优检测时间间隔与机会维修状态阈值。以某机械设备为例对机会维修决策模型和值迭代算法的有效性进行了验证。通过对比分析发现,应用模型能够降低系统的运行维护费用,如果部件级失效率之比在适当范围内,其经济相关性越强,节省费用的效率越高。

支持视情维修的故障预测技术研究

详细介绍了故障预测技术的定义、研究内容、研究方法、研究难点及其研究趋势。结合分析设备健康退化过程提出了故障预测的研究内容,并且按照故障预测实现所采用的方法将现有的文献分类进行了详细综述。

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Gamma过程的加速劣化系统模型及其最优视情维修策略

针对系统劣化速度会随役龄或维修次数的增加而逐渐加快的情况,将Gamma过程与几何过程相结合,提出一种加速劣化模型,研究了加速劣化系统的最优视情维修策略。利用更新过程理论求得系统平均费用率表达式,并给出最优检测、更换策略的数值求解算法。通过算例演示,从定量的角度分析了系统劣化速度的变化对最优检测、更换策略和系统平均费用率的影响。

基于视情维修策略的航空发动机调度方法

基于现代排序理论的建模思想,分析了飞机对发动机的需求特性和发动机使用维修的周转特点,引入工作节的概念,建立了基于视情维修策略的航空发动机调度模型,提出了求解模型的改进在线LPT算法,并以CF6型发动机的使用数据验证了本方法的有效性。发现排序规则是调度计划的重要影响因素,LPT规则与传统的FCFS规则相比,发动机在翼时间长,送修次数少,保障率高,租赁损失成本低。分析结果表明:LPT规则优于传统的FCFS规则,基于视情维修策略的航空发动机调度模型有效、可行。

一种基于马尔可夫链的多设备串并联系统视情机会维修策略

针对一类有多种不同设备的多设备串并联系统,提出了一种新的视情机会维修策略,在该策略中,设备劣化过程建模采用连续参数马尔可夫链,设备的劣化过程为全新、轻度劣化、重度劣化3个状态点;在考虑设备维修经济关系的基础上,基于设备实际劣化状态进行维修决策。以轿车发动机车间缸体生产线设备维修优化问题为背景,建立了基于eM-Plant的缸体生产线仿真模型,详细给出了该策略下基于eM-Plant的蒙特卡罗仿真算法。通过数值算例,得到了该策略下轿车发动机车间缸体生产线在有限时间区段内的平均维修费用,给出了最优的决策变量值。