随机环境应力冲击下基于多参数相关退化的导弹部件寿命预测

为了解决某型导弹部件的贮存寿命预测问题,提出了一种随机环境应力冲击下基于多参数相关退化的寿命预测方法。针对产品存在退化失效与突发失效两种失效模式,利用Wiener、Gamma及Inverse Gaussian等随机过程模型拟合各性能参数的退化数据,并采用Copula函数进行相关性退化失效建模;利用随机环境应力冲击解释突发失效的机理,并采用非均匀泊松过程对突发失效建模;进而建立退化失效与突发失效竞争的贮存寿命预测模型。实例应用说明所提方法能够反映出导弹部件的失效规律,比传统预测方法具有更高的预测准确性,具有较好的工程应用价值。     

考虑预防性维修的离散时间单部件系统的可用度模型

对预防性维修的单部件离散可修系统,假定系统寿命、修复性维修和预防性维修的修复时间均遵从离散的一般分布,修复为完全修复,利用概率分析的方法详细讨论了系统正常、修复性维修和预防性维修3个状态之间的转移关系,在此基础上建立了该系统的瞬态可用度模型,最后进行了仿真校验。结果表明,预防性维修对系统瞬时可用度的影响较大,特别是当系统故障率为单调递增时,合理的预防性维修将起到提高系统可用度的效果,该模型能较好地反映工程中的情况,具有良好的工程应用前景,可以帮助维修人员更好地完成工程系统的保障和维修。     

基于Copula函数的单冷贮备串联结构可靠性分析

传统的系统可靠性模型不能很好地反映子系统间性能相依性对整机可靠性的影响,需要忽略系统组合初始可靠度问题。以串联结构为研究对象,研究了具有多个相依工作子系统和一个冷贮备单元的系统可靠性及平均失效前时间(MTTF),应用Copula函数描述了工作子系统之间复杂的寿命相依性,基于条件概率理论,建立了具有初始可靠度和冷贮备的子系统相依的系统可靠性模型,并给出了系统的MTTF显式。以单冷贮备的两串联结构系统为例,基于Farlie-Gumbel-Morgenstern(FGM)Copula函数及边缘寿命指数分布函数,分析了子系统之间的工作相依程度对整机系统可靠性的影响,将系统可靠性表示成不同失效率的指数可靠性函数的线性组合,验证了该建模方法的有效性,为工程系统的可靠性设计和可靠性管理提供了理论依据。     

基于Semi-Markov模型的多态系统不完全维修决策

为提高复杂多态系统的任务完成能力,降低维修资源消耗,提出了基于Semi-Markov模型的预防性维修和修复性维修相结合的多态系统不完全维修决策方法。采用Semi-Markov模型描述部件的性能衰退过程,利用通用生成函数方法对系统的可靠性指标进行分析,在不完全维修模型基础上,从"系统级维修的角度"出发,提出了预防性维修和修复性维修相结合的不完全维修决策方法,确保系统在有限的服役期内,获得最大净效益。并以某航空发动机压气机子系统的维修决策为例进行分析,该方法可以有效的结合预防性维修和修复性维修的优势,提高了系统的任务完成能力,具有很强的通用性和工程应用价值。     

复杂冗余系统的预测维修决策

针对多状态、多冗余复杂系统的预测维修问题,提出一种以系统可靠性为中心的预测维修设计方法。利用GO法建立了系统的可靠性分析模型,基于马尔可夫过程理论获得部件的可靠性参数随时间变化的状态转移方程,并给出了部件和系统动态可靠性的计算方法。综合部件退化度、维修成本、对系统可靠性的影响等因素提出维修优先数(MPN)的概念,以定量描述部件的维修重要性。以系统可靠性是否达标为准则设定维修时刻,以维修时刻部件的MPN为依据确定维修顺序,以维修的单位时间成本最小为目标优化维修范围和维修项目。最后以某捷联惯性导航系统(SINS)为例进行了算法验证,仿真结果表明该预测维修方法的设计是可行的、有效的。     

考虑维修力量影响及载荷动态分配的k/n系统模糊可靠性分析

工程实际中,维修活动开展前往往存在一定时长的准备期,且由于环境时变性、系统长期运行后的劣化累积等因素导致部件状态性能水平存在不确定性,使得系统可靠性建模较为困难。对此,运用模糊数表征系统部件的失效转移率、修复转移率及修理工维修准备率的同时,以Power Law规则刻画部件间的故障相关关系,认为部件承担载荷超过某阈值时才会引发故障相关现象,并考虑了修理工数量与故障件数量之间关系对系统可靠性的影响,研究了载荷动态分配条件下带维修准备期的多修理工n中取k模糊多状态系统模型,建立了状态转移微分方程组,提出用逆向逐层分析的思路建立系统稳态概率系数的递推关系,应用α水平截集及Zadeh扩张原理确定了模糊状态概率的截集区间,得到了系统模糊稳态指标,最后通过算例给出了修理工数量及部件参数模糊程度对系统稳态指标的影响,验证了模型的适用性。     

基于退化失效与突发失效竞争的导弹剩余寿命预测

为了提高导弹剩余寿命预测结果的准确性,本文综合利用导弹的性能退化数据和突发失效时间数据,提出了基于退化失效和突发失效竞争的剩余寿命预测方法。在引入状态空间模型评估出整弹退化程度的基础上,采用Gamma过程建立退化失效模型;在假定突发失效概率与整弹性能退化程度相关的前提下,采用Weibull分布建立突发失效模型;进而建立退化失效与突发失效竞争模式下的导弹可靠度模型。案例应用证明了所提方法的有效性,对准确预测导弹剩余寿命,有效开展视情维修具有一定的工程价值。     

复杂退化系统的组合维修策略优化

由于现有视情维修研究中没有考虑定期维护的影响,无法准确反映定期维护下的系统性能退化规律,因而不利于合理制定定期维护与视情维修组合的维修策略。针对该问题,重点开展了该组合维修策略下的性能退化建模与维修决策研究。通过结合组合维修策略下的性能退化特点,从失效机理出发,利用复合Poisson过程建立了性能退化模型,并通过退化强度函数描述了仅恢复累积性能退化量而不改变性能退化规律的维修效果。同时,分析了该条件下的可靠度函数,说明了其具有阶梯型变化和突变性的特性。基于性能退化模型,建立了长期运行条件下以费用率最低为目标、失效风险为约束的组合维修决策优化模型,并求解确定了最优维护周期和预防性维修阈值。通过数值分析,描述了费用率随维修策略值变化的规律,说明了优化解的存在性。同时,通过与系统自身寿命规律比较,说明采用该优化模型,可以有效地延长系统的使用时间,实时控制失效概率,确保其具有较高的安全等级,进而有效地降低维修费用。     

考虑依赖性的多部件系统状态维修优化仿真建模

针对多部件系统状态维修决策建模存在的不足以及现有模型难以推广到实际应用的问题,提出考虑经济、结构和随机3种依赖性的多部件系统仿真建模和优化方法.首先,利用Gamma退化过程对部件退化进行描述,并给出模型参数估计方法.然后,结合多部件系统的维修作业流程、组成关系和故障历史等信息,分别提出经济依赖性强度矩阵、结构依赖性可达矩阵和随机依赖性概率矩阵对3种依赖性进行建模.最后,同时考虑部件级和系统级决策,构建多部件系统期望周期费用仿真模型,并针对该仿真模型特点,提出了用单纯形算法(NMA)改进的遗传算法(GA)优化求解的过程.某电传系统实例仿真结果表明:多部件系统的3类依赖关系对维修决策的影响不可忽略,考虑依赖性和成组维修的存在能够节省平均维修费用,且使得维修决策优化更加符合实际,验证了所建模型和优化方法的有效性.     

基于性能退化信息的系统可靠性建模分析方法

针对系统及其组成单元的性能退化问题,分析了电子产品故障特点,描述了3种基本的性能状态变化行为;研究了性能退化的系统及其组成单元的不同工作状态的确定方法;在此基础上提出了基于通用衍生函数的多状态系统可靠性建模方法。通过构建考虑单元性能退化特征的系统可靠性模型,用多状态刻画系统性能退化的动态变化特征,实现了具有性能退化特征的系统可靠性的精准描述。     

考虑不完全维修的劣化系统最优视情维修策略

 针对实际装备维修工程中系统不能"修如新"以及修后工作时间逐渐缩短的情况,基于Gamma过程建立劣化系统的视情维修(CBM)模型,以定期检测的方式获知系统状态。当系统劣化状态超过预定阈值时采取预防性维修,维修后系统恢复至"如新"与"如旧"之间的某一随机状态;经过若干次预防性维修后,当劣化状态再次超过维修阈值时则进行预防性更换;在对系统进行预防性维修或更换之前若发生劣化故障,则进行故障后更换;通过对检测周期和更换策略联合优化,使得系统长期运行费用率最低。最后通过算例说明CBM模型的可行性,并利用Monte Carlo算法仿真验证模型的正确性。     

一种改进的两单元冷贮备系统保障策略

对于采用冷贮备冗余设计的导弹指挥仪,为了满足其高可靠性和可用性要求,提出了预先维修和备件订货的联合保障策略。考虑了以预先维修为主,以改正维修为辅的维修方式,采用了近似的（S-1,S）订货策略满足备件需求。建立了非线性规划模型反映可用性约束和保障费用目标。基于马尔可夫更新过程,推导了期望费用和可用性的公式。算例表明,与参考的策略对比,改进的更换策略能够显著地节省费用。     

基于改进发生函数方法的多状态系统可靠性分析

发生函数(UGF)是多状态系统可靠性分析的重要数学手段。通过分解算子,对载荷发生函数进行展开,再结合内积算子和强度发生函数建立考虑共因失效时计算多状态系统可靠度的数学模型。提出了考虑载荷多次作用效应和多种载荷作用时的可靠度计算模型。通过实例研究了共因失效和载荷多次作用效应对多状态系统可靠性的影响。研究表明,共因失效和载荷多次作用效应均对系统及零件可靠度产生影响,而且系统可靠度随着载荷作用次数的增加显著下降。运用本文模型可以直接计算指定载荷作用次数下,存在共因失效时的多状态系统可靠度。     

可靠性及动态维修成本下的定期预防维修研究

良好的设备维修策略对企业的竞争力有着重要的影响。设备维修需要考虑可靠性和维修成本的问题。首先,假设设备的故障率服从威布尔分布,设备的预防维修成本会随着维修次数的增加而增加;随后构建了可靠性水平有限且预防维修成本变化情况下的定期预防维修模型,在使总成本最小的前提下,求出了最优的预防维修次数和预防维修周期;最后以实例验证了模型的有效性。     

民用飞机系统部件维修间隔确定方法研究

维修方案中规定了各种部件的维修类型和维修间隔,由于各部件的维修类型相对固定,所以维修间隔的确定是制定维修方案的关键。针对这种特点,同时为了能更准确的反应部件实际情况,本文采用飞机部件的使用可靠性数据来确定其维修间隔。为此,针对符合威布尔分布的部件,研究了利用中位秩及最小二乘法对两参数威布尔分布的参数进行估计,并根据其寿...     

工龄探索技术研究

工龄探索作为以可靠性为中心的维修的重要部分,一般是指在飞机服役后通过收集飞机使用维修信息从而对飞机初始维修大纲制定时的缺省问题重新回答,以合理地优化飞机预防性维修任务及其间隔的过程。工龄探索过程分为准备阶段、分析阶段和跟踪阶段,针对不同类型及故障后果的预防性维修任务具体分析了开展工龄探索的一般方法及逻辑决断流程,为我国飞机维修大纲适用性与有效性评定和预防性维修任务及间隔持续优化提供依据。     

基于RCM 和模糊综合评判的航空发动机附件维修决策分析

针对RCM理论在定量决策中的不足引入模糊综合评判方法,分析影响航空发动机附件功能的因素,采用层次分析法确定了各因素的权重,再通过专家调查表确定了各因素隶属度,进行了定量计算,确定了航空发动机附件的维修方式。根据使用中对安全性、任务性、经济性的不同要求,建立了基于可靠性的维修间隔期模型。通过收集燃油增压泵的外场故障数据并进行分布拟合,得到故障数据服从2参数威布尔分布;最后应用维修间隔期数学模型进行计算,确定其定时维修间隔期为2000 h。