基于向量通用发生函数理论的考虑多性能参数的热力系统可用度分析

研究了将向量通用发生函数理论用于对考虑多性能参数的复杂热力系统进行可用度分析。定义了设备性能的向量通用发生函数,建立了热力系统可用度分析的向量发生函数算法模型,给出了多状态设备状态概率的计算方法。通过对系统内部多因素退化规律的随机模拟,对复合因素影响下的多性能参数热力系统可用度进行了分析计算。实例研究表明,传统的基于二态理论的系统可用度评估结果偏保守,而基于多状态系统理论考虑参数失效的系统可用度评估结果更能反映系统的实际使用特性。

基于通用发生函数与成功流法的多态系统可靠性分析算法研究

针对成功流(GO)法可靠性分析过程复杂问题,将通用发生函数(UGF)与GO法结合,提出适用于复杂系统可靠性分析的UGF-GO算法。该算法通过分析GO图中各操作符结构关系,建立相应的系统结构UGF计算公式分析系统可靠性,不仅降低了GO图的计算复杂度,而且还简化了GO图共有信号修正过程。通过对比概率公式算法与UGF-GO算法的可靠性分析结果,验证了UGF-GO算法应用于复杂多态系统可靠性分析的有效性与简便性。UGF-GO算法应用于某型飞机供电系统,结果表明从失效机理到退化建模,UGF-GO算法能完整地分析具有性能退化行为的系统可靠性。

应力—强度干涉的直方图模型及可靠度计算的发生函数法

为解决应力与强度的精确概率分布密度函数未知时的结构可靠性分析问题,提出了一种基于通用发生函数和直方图的可靠度近似计算方法。对于应力与强度的有限个实验数据,经过统计分析后绘出其直方图。对传统的通用发生函数法进行扩展,提出了一种区间值型的发生函数。用扩展后的发生函数对应力与强度的统计直方图进行数学表征,进而提出了一种基于直方图的应力-强度干涉模型。用区间值型发生函数法对结构的极限状态函数进行组合运算,获得极限状态函数的区间值型发生函数表示。定义了极限状态函数的概率质量加权系数,通过安全域内所有概率质量的加权累加获得结构的可靠度。给出了三个典型的可靠度计算实例。实例表明,所提出的方法具有较高的可靠度计算精度,是一种有效的可靠性分析新方法。

基于可用度评价的混联装配线缓冲区优化配置方法

针对具有多设备并联、多工位串联、多条子生产线串并联特征的混联装配线,提出在缓冲区总容量约束下,以最大化系统可用度为目标的缓冲区优化配置策略。通过分析缓冲区状态对各工位设备的影响,将带有缓冲区的装配线等效处理;利用通用发生函数和串并联复合算子求解系统的可用度发生函数,建立缓冲区容量与系统可用度的数学模型;最后采用遗传模拟算法求解缓冲区的优化配置方案,以某医疗公司输液针装配线为例,评估与分析算法的优化结果,验证了该方案的可行性。

基于状态熵的制造系统结构复杂性建模与评价

针对现有结构复杂性建模方法存在的不足,在考虑中间缓冲区状态对制造系统状态影响的基础上,提出一种基于通用发生函数法和信息熵理论的非串行制造系统结构复杂性建模与评价方法,从系统角度对制造系统的复杂性进行测度。通过建立中间缓冲区的状态转移方程,定义缓冲区的状态,分析中间缓冲区状态对非串行制造系统各工位加工设备状态的影响,将原制造系统转化为等效系统;利用通用发生函数法描述各等效加工设备的性能及其发生概率,并将制造系统分解成若干并联和串联子系统,引入并联和串联复合算子求解整个系统的发生函数,得到系统的状态空间及其对应的概率空间;从系统角度出发,利用信息论中的信息熵模型建立非串行制造系统的结构复杂性模型。以某车间的非串行缸盖柔性加工线为例,验证该模型与评价方法的有效性。

考虑性能依赖的元动作单元多态可靠性分析

为研究单元之间相互作用所引起的性能依赖给多态系统可靠性造成的影响.利用功能-运动-动作(FMA)分解理论将多态系统分解成多个元动作,以元动作单元为研究对象,运用非齐次马尔科夫模型描述元动作单元的多状态演变过程;通过设定状态转移系数将状态转移率与依赖特性相关联,构建新的状态转移矩阵,再运用Kolmogorov微分方程求得多态单元处于各状态的概率,并利用向量通用发生函数建立考虑单元性能依赖特性的多态系统可靠性分析模型,讨论了不同依赖情形下的模型特点;以国内某卧式加工中心的分度转台系统为例验证了单元依赖特性对系统可靠性的影响.结果表明:具有依赖特性单元的状态转移率会随着对应自立单元的性能退化而改变;与单元相互独立的多态系统相比,在单元处于高性能状态时,具有单元依赖特性的多态系统可靠度更高;在单元处于低性能状态时,具有单元依赖特性的多态系统可靠度更低.研究结果可为机械系统可靠性设计和产品维修周期设计提供相应的理论依据.

于改进UGF算法的线性拓扑WSN系统可靠性评估

提出了面向感知数据融合的通用发生函数(UGF)改进算法,并使用该算法对线性拓扑结构的无线传感网络(WSN)可靠性进行了评估。首先对PEGASIS协议下WSN的线性拓扑结构及数据传输过程进行抽象,建立了双向连续k/n:F系统模型。然后根据WSN感知数据传输及融合方式,在改进算法中重新定义了传感节点的UGF表达式和组合算子。最后对双向连续k/n:F模型进行单向化分解,根据得到的单向模型可靠性推导出双向模型的可靠性表达式。通过具体实例对提出的改进算法进行了验证,计算结果显示改进的算法可有效解决传感网络线性拓扑结构可靠性评估问题。

基于可用度评价的混联生产线缓冲区配置优化

为快速有效地分配缓冲区容量,提高混联生产线的可用度和生产率,提出了一种基于可用度评价的缓冲区分配方法。在考虑混联生产线特性的同时,通过分析设备状态与缓冲区状态之间的转化规律,将缓冲区进行等效处理,以获得等效设备的可用度;结合通用发生函数(UGF)法,建立混联生产线的可用度与缓冲区容量关系的数学模型,以整线可用度最大为目标,利用遗传算法(GA)求解得到最优的缓冲区配置策略。多个生产线实例缓冲区优化分配结果表明,基于可用度评价的缓冲区分配方法能够在有效解决缓冲区配置问题的同时,明显减少生产线的平均在制品数量。

考虑性能退化和多级保障的核动力系统可用度分析

研究了将通用发生函数理论与Markov过程方法相结合的方法对考虑性能退化和多级保障的核动力系统进行可用度分析。基于Markov过程方法建立考虑性能退化和多级保障的设备状态概率模型,并将其嵌入由发生函数构建的系统逻辑关系模型和性能状态组合模型,从而分析系统在不同性能需求条件下的可用度,并分析不同修理条件对系统可用度的影响。所建立的模型反映了核动力系统的使用特点和维修保障特性,研究方法和分析结论能为核动力系统的使用管理、维修决策及保障条件分析提供理论指导和依据。

考虑元件温-湿关联影响的氢燃料电池系统动态可靠性分析

为了研究元件关联作用对氢燃料电池系统可靠性的影响,以集流板、扩散层和催化层的性能状态与质子膜温度失效和湿度失效的关联关系为研究对象,利用马尔科夫方法建立元件多状态退化模型。通过转移系数描述元件状态转移率与关联特性的动态关系,构建新的状态转移矩阵;基于通用发生函数导出关联系统多态可靠性分析模型,并讨论了多元件关联情形的模型特点;结合Kolmogorov方程求得多态元件各状态下的概率,分别研究了单一关联组和多关联组温-湿复合影响两种情况下的系统可靠性趋势。结果表明:质子膜的状态转移率会随着集流板、扩散层和催化层性能的退化而改变;当上述元件处于高性能状态时,质子膜的关联特性使系统的可靠度更高,而这些元件在低性能状态时,关联特性使系统的可靠度更低;冷却元件的状态对系统可靠性的影响比增湿元件状态的影响大。研究结果可为电池系统可靠性设计和寿命周期预测提供理论依据。

一种复杂可修系统的可用度计算方法

论文采用分-立的思想构建了一种复杂可修系统的可用度计算方法 ,即采用先分解后综合的方法来构建系统的可用度模型。分解主要是指分析系统包含的子系统和部件之间的故障行为特性,包括部件故障时间分布函数、故障传播路径、系统结构等内容,采用通用发生函数(UGF)建立了多部件系统的0-1状态可靠性评估模型,并对系统的可靠度进行分析,在此基础上将系统看作一个整体,通过更新过程理论建立故障时间和维修时间服从一般分布的系统可用度方程,给出并证明了系统可用度求解的一般方法。通过算例分析表明,论文设计方法严谨、科学,具有较强的可用性和通用性,在可靠性工程领域有很强的推广价值。