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。     

基于损伤标尺的电子设备预测维修决策优化

基于故障预测信息进行维修决策是预测性维修等新型维修模式的主要特征之一,可以有效提高装备使用可用度、降低寿命周期费用。面向单部件电子系统,针对故障预测中的损伤标尺方法,在完美换件维修的假设下,以单位时间成本、平均使用可用度与平均效费比为指标,提出了一种预测维修决策优化模型。对于与外场可更换单元(LRU)寿命独立的损伤标尺,选择预测距离与Weibull分布的形状参数为决策变量,对于与LRU寿命相关的损伤标尺,选择累积损伤因子与随机标准差为决策变量,应用Monte Carlo方法仿真研究了各个决策变量对维修效能指标的影响。结果表明:应用与LRU寿命独立损伤标尺的预测维修策略的效果优于事后维修策略,但劣于年龄换件策略,揭示了该方法的本质特性;应用与LRU寿命相关损伤标尺的预测维修策略的效果在一定条件下优于年龄换件策略。最后分析了维修决策的优选方法。     

航空装备全寿命周期费用多路径管控策略研究

航空装备作为高新技术复杂产品,其经济性设计越来越受到重视。在满足用户需求的前提下,如何控制并尽可能降低全寿命周期费用是航空装备研究的重点。通过对全寿命周期费用管控理论和方法的研究,总结以往航空装备研制中经济性工作的经验和教训,结合我国军工产品经费管理的特点,从思想观念、管理和技术等方面入手,提出一套在设计阶段适合我国航空装备全寿命周期费用多路径管控的策略,并在某型飞机研制中试点应用。结果表明:某型飞机研制费用管控效果较好,验证了该策略的合理性和有效性。     

多状态串并联系统结构与维修策略

为准确构建生产系统中系统结构与设备维修之间的关系,以串并联系统冗余分配问题（RAP）为基础,引入基于系统可靠性的机会维修策略与基于状态的检测间隔,建立了设备购置与维修费用最少为目标的系统结构与维修策略的联合模型,从而在保证系统生产效率和可用度的前提下,降低系统运行的总成本。利用半马尔可夫过程和通用生成函数（UGF）求解出系统在检测点上各状态的稳态概率、维修费用及可用度。通过算例表明,无论在系统设计之前还是在运行之后,将系统结构与维修策略综合考虑比分开考虑更具经济价值。     

支持无人机设计的全寿命周期成本建模技术研究

在无人机设计阶段对相关成本进行分析评估，引入按费用设计理念，对于控制无人机装备指标参数与复杂程度、鉴别高费用设计、修正设计进程、提高标准化程度，进而降低全寿命周期费用，实现技术与经济的最佳匹配，达到最优效费比，将起到极其重要的作用。本文分析了一种无人机全寿命周期成本估算框架，研究了无人机全寿命周期成本体系架构，提出了无人机飞机平台全寿命周期成本估算模型，将该模型在某型无人机上进行验证，可以用于无人机研制过程中的设计方案权衡分析和基于成本的设计优化。     

航空装备研制中的限成本设计

为了有效控制航空装备研制成本,采用限价设计理念,即美国提出的定费用设计管理方法,并结合国内航空装备研制的特点,研究了限成本设计方法,分析了限成本设计和全寿命周期费用管理的关系,对比了两者优缺点。限成本设计是全寿命周期费用管理的核心部分,决定着全寿命周期费用管理的决策和措施。限成本设计对控制研制成本、提高航空装备产品研发经济性意识具有重要意义。     

自然环境对航空装备的影响及改善措施

对自然环境尤其是东南沿海气候对航空装备的影响进行了分析，指出空气温度、湿度和盐雾是影响装备正常工作的主要因素，导致装备零部件老化、失效和高故障率。针对南方某机场在飞机维护工作中的探索，总结实践经验，提出了为改进和提高现有航空装备的环境适应性应采取的管理办法和技术措施，为我军布署在东南沿海地区的航空装备的使用维护提供了参考，为提高航空装备战备完好性、降低全寿命周期费用有重要意义。     

基于状态监控的视情维修模式探讨

基于状态监控的视情维修是现阶段航空电子设备维修保障中使用的最先进的维修方式,可有效解决"维修不足"和"维修过剩"等传统维修方式存在的问题,能提高设备可用度,降低设备的维修费用。本文重点针对基于状态监控的视情维修系统中的样本数据、判定阈值、监控时间、维修目标、维修项目等要素对视情维修策略的影响进行分析。     

恒定应力无失效加速寿命试验可靠性分析方法

针对工程中缺少有效方法处理加速寿命试验中出现的无失效数据的情况,提出一种恒定应力水平下的无失效加速寿命试验可靠性分析方法.该方法首先将各个加速应力水平下的无失效寿命试验数据转换到正常应力水平,然后通过对正常应力水平下的无失效寿命数据进行分析,实现产品的可靠性评估与寿命预测.利用该方法对某型号卫星地球敏感器扰性枢轴的无失效加速寿命试验数据进行分析处理,结果表明该方法切实可行,能够充分利用各个加速应力水平下产品的无失效试验数据,较好地解决了产品进行无失效加速寿命试验的可靠性评估和寿命预测问题.      

基于结构状态的飞机维护策略研究

根据飞机结构设计与维护趋势以及结构健康监测技术发展现状,提出飞机全寿命周期内基于结构状态的飞机维护策略,在保障飞行安全的前提下提升维护任务的合理性,降低维护成本。     

Performance deterioration modeling and optimal preventive maintenance strategy under scheduled servicing subject to mission time

Servicing is applied periodically in practice with the aim of restoring the system state and prolonging the lifetime. It is generally seen as an imperfect maintenance action which has a chief influence on the maintenance strategy. In order to model the maintenance effect of servicing, this study analyzes the deterioration characteristics of system under scheduled servicing. And then the deterioration model is established from the failure mechanism by compound Poisson process. On the basis of the system damage value and failure mechanism, the failure rate refresh factor is proposed to describe the maintenance effect of servicing. A maintenance strategy is developed which combines the benefits of scheduled servicing and preventive maintenance. Then the optimization model is given to determine the optimal servicing period and preventive maintenance time, with an objective to minimize the system expected life-cycle cost per unit time and a constraint on system survival probability for the duration of mission time. Subject to mission time, it can control the ability of accomplishing the mission at any time so as to ensure the high dependability. An example of water pump rotor relating to scheduled servicing is introduced to illustrate the failure rate refresh factor and the proposed maintenance strategy. Compared with traditional methods, the numerical results show that the failure rate refresh factor can describe the maintenance effect of servicing more intuitively and objectively. It also demonstrates that this maintenance strategy can prolong the lifetime, reduce the total lifetime maintenance cost and guarantee the dependability of system.     

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。     

基于浴盆曲线故障率函数的FFOP预计方法

与传统可靠性指标中假设产品的随机失效不可避免不同,无故障工作期(FFOP)内产品不会发生任何故障(即零故障)。首先阐述了FFOP的概念内涵、与平均故障间隔时间(MTBF)的区别和联系,提出了一种FFOP的预计方法。该方法假设产品的故障率函数具有浴盆曲线特征、故障发生过程为泊松过程、产品具有固定的免维修工作期。然后以一种改进的Weibull分布函数描述具有浴盆曲线函数特征产品的故障率。基于泊松过程理论,给出了FFOP的预计算法、流程和仿真验证手段。最后以某型无人机舵机为案例对研究方法的可用性进行了验证。结果表明:FFOP与免维修工作期(MFOP)、置信度水平密切相关,及时维修的产品能够保证较长的FFOP。在工程应用时,FFOP的确定应综合考虑运行维护费用进行权衡。     

A cost driven predictive maintenance policy for structural airframe maintenance

Airframe maintenance is traditionally performed at scheduled maintenance stops.The decision to repair a fuselage panel is based on a fixed crack size threshold,which allows to ensure the aircraft safety until the next scheduled maintenance stop.With progress in sensor technology and data processing techniques,structural health monitoring (SHM) systems are increasingly being considered in the aviation industry.SHM systems track the aircraft health state continuously,lead ing to the possibility of planning maintenance based on an actual state of aircraft rather than on a fixed schedule.This paper builds upon a model-based prognostics framework that the authors developed in their previous work,which couples the Extended Kalman filter (EKF) with a first order perturbation (FOP) method.By using the information given by this prognostics method,a novel cost driven predictive maintenance (CDPM) policy is proposed,which ensures the aircraft safety while minimizing the maintenance cost.The proposed policy is formally derived based on the trade-off between probabilities of occurrence of scheduled and unscheduled maintenance.A numerical case study simulating the maintenance process of an entire fleet of aircrafts is imple mented.Under the condition of assuring the same safety level,the CDPM is compared in terms of cost with two other maintenance policies:scheduled maintenance and threshold based SHM maintenance.The comparison results show CDPM could lead to significant cost savings.     

基于寿命件的民航发动机送修目标确定方法

为了科学合理地制定维修工作范围,提出了一种面向全寿命周期的基于寿命件的民航发动机送修目标确定方法.首先以全寿命周期内送修次数最少、寿命件总成本最低、目标在翼总循环最长为优化目标,建立了多目标优化模型;在分析各优化目标的基础上,提出了一种基于分步求解策略的模型求解方法;最后,采用某航空公司一台航发动机的实际数据对提出的送修目标确定方法进行了验证.结果表明提出的方法能够基于妥协系数和各优化目标权重实现全寿命期内送修次数和寿命件总成本的平衡,能够为发动机送修目标的确定提供决策支持,避免了送修目标确定的随意性.     

混合数据及未知权值下的维修策略决策方法

采用模糊偏好规划法从模糊成对比较集中求取各属性的权值,然后应用基于随机优势和模糊数质心距的ELECTREⅢ方法来对备选维修策略进行排序,以确定最佳的维修策略.最后将其应用到航空发动机的维修策略决策中.结果表明,提出的方法能有效地解决混合数据及未知权值下的维修策略决策问题.      

面向预定维修次序的人力资源分配优化研究

大型装备维修作业安排是一项复杂的系统性工作，维修项目之间存在着复杂的维修次序约束。在维修人员有限，且能力存在差异的情况下，不同的人力资源分配方案将直接影响维修任务的完成时间。本文给出了一种面向预定维修次序的人力资源分配优化模型，以维修人员数量和能力差异为约束，完成维修任务为目标，计算最优化维修人力资源分配方案，缩短维修工作时间，降低装备系统停工损失。     

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。     

损伤容限结构的最优维护策略

本文以结构损伤容限分析和可靠性评估为基础,应用动态序列规划技术,并考虑到结构的检测费用、修复费用和可能失效损失的相互关系,建立了计算结构在剩余寿命期内的期望维护费用与期望损失之和的序列递推数学模型,进而提出了以总期望维护费用与总期望损失之和最小化来抉择航空结构最优维护策略的原则和步骤。