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。     

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。     

基于功能检测的备用系统维修优化研究

为了减小或消除主系统故障的后果,机械中经常采用备用系统在主系统故障时代替其完成功能。根据某些机械设备的备用系统故障具有延迟性的特点,提出了不等间隔的功能检测策略;建立了该策略下备用系统的可用度模型和费用率模型;以系统可用度为约束,维修费用率为目标,建立了不等间隔功能检测维修策略下的维修优化模型;最后给出了优化模型的求解算法,得到了维修间隔的确定方法并进行了实例验证分析,结果表明：当首次检测间隔是重复检测间隔的3倍时采用不等间隔的功能检测优化模型比采用等间隔的功能检测优化模型节约9.55%。     

飞机视情维修策略及模型研究

首先介绍了飞机视情维修策略的基本理论和关键技术,然后针对目前飞机视情维修检测周期决策缺乏理论支持,只能依据经验进行判定的现状,基于延迟时间模型理论,以系统潜在故障状态以及P-F间隔为出发点,以功能故障发生的风险小于可接受水平为目标,建立了单部件系统检测周期决策风险模型.着重考虑了由于检测设备及人为因素造成检测不完备性对...     

空间站维修性系统设计与验证方法研究

空间站在轨运行时间长,因此需采用维修性设计和在轨维修的方法实现长寿命高可靠在轨运行。根据维修性设计理论,结合工程实际,提出了基于产品特性分析的维修需求分析方法和维修支持下的可靠度计算方法。明确了系统维修性设计应包括布局、供电、信息、故障检测、维修工作模式等设计内容。并根据维修难度,提出了四级维修策略。最后根据在轨维修特点,提出了地面试验验证和仿真验证的方法。为空间站系统维修性设计提供了一个技术途径。     

航空维修策略研究

归纳了基于时间的维修、基于状态的维修、故障发现、基于设计的维修、基于故障的维修等5种基本的维修策略及其优缺点,研制了选择维修策略的流程,并对相应的维修工作进行了解释。     

发动机控制系统时间限制派遣分析的若干可靠性理论问题

面向民用飞机与商用航空发动机的型号合格审定,需研究发动机控制系统时间限制派遣(TLD)分析的可靠性理论问题。基于TLD分析的开环与闭环马尔可夫模型,利用连续时间马尔可夫过程理论推导了发动机控制系统平均完整性水平的定义,该定义应当准确表述为不考虑维修时间的推力控制丧失(LOTC)频率;分别构建了单故障与多故障TLD分析的马尔可夫模型,分析了单故障与多故障TLD模型的特点。结果表明:与单故障模型相比,多故障TLD模型具有瞬时LOTC率是时间的函数、存在非派遣(ND)状态以及多故障状态有多种维修策略等特点;针对周期检查维修方式,利用条件寿命分布推导了检测间隔期发现故障条件下的平均故障前时间,进而求得平均故障暴露时间的计算公式。最后,结合某型实际FADEC系统给出了本文所提出理论的应用实例。     

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。     

以可用度为目标的民用飞机不完全预防性维修间隔优化

民用飞机制造商推荐的初始预防性维修间隔通常不考虑运营环境和维修能力的差异,在满足飞机安全性要求的同时,难以达到可用性的最优状态。基于不完全维修理论,采用役龄回退因子修正部件的可靠性模型,以反映维修工作对于部件性能的影响;结合航空公司运行实际情况,以部件可用度为目标函数,可靠度阈值为约束条件,提出不完全维修策略下的预防性维修间隔优化模型,并以某型飞机的空气起动机航线故障数据进行实例验证。结果表明：在满足可靠度阈值的约束条件下,所建立的维修间隔优化模型得出的最优维修间隔与实际相符,该模型合理可行。     

飞机针对性维修策略及决策模型研究

本文综合应用系统论、管理学、模糊数学、计算机科学等理论，针对飞机维修提出了“针对性维修策略”，确立了其理论依据及要点、具体实施的内容以及建立了“劣化度”维修决策数学模型，并在发动机维修检测中进行了具体实施．     

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。     

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。     

基于隐马尔可夫的航空发动机视情维修研究

针对传统航空发动机维修方式存在的＂维修过剩＂或＂维修不足＂的弊端,研究了航空发动机的视情维修决策模型。采用隐马尔可夫过程对航空发动机劣化过程建模,解决了传统马尔可夫过程中故障率均假定服从指数分布的局限,同时考虑了检测过程中的不完全信息情况,更贴近实际工程,相关结果可为视情维修提供辅助决策支持。通过具体示例,验证了方法的有效性和合理性。     

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。     

基于故障检测的某涡扇发动机维修决策方法

为有效解决某涡扇发动机过度维修造成发动机性能衰减、维修周期长、维修成本高的难题,以某涡扇发动机大修手册和维修工艺为依据,研究了基于故障检测的发动机维修流程和修理模式,建立专家诊断系统和基于BP(back propagation)神经网络的故障诊断模型,并用数台涡扇发动机真实性能数据验证故障诊断模型的可靠性,其诊断准确率高达95%,综合两者的诊断信息,制定可靠的维修方案,优化维修流程,提出了一种基于故障检测的维修决策方法.通过某涡扇真实排气温度高发动机应用验证表明:所提出的维修决策方法,有效排除故障,提高发动机的修理质量,降低维修成本,具有良好的工程应用价值.      

共因失效条件下多状态系统选择性维修优化

共因失效（CCF）广泛存在于多状态系统（MSS）中,研究共因失效条件下多状态系统的维修优化问题,对于提高系统任务成功概率、降低故障损失具有重要意义。考虑多状态系统、任务剖面和随机共因失效的模糊特性,采用模糊马尔可夫模型（FMM）和模糊通用生成函数（FUGF）法,建立了模糊随机共因失效条件下模糊多状态系统（FMSS）任务成功概率评估解析模型（AM）,采用Monte Carlo仿真（MCS）方法对模型进行了验证;考虑维修费用约束,建立了模糊随机共因失效条件下模糊多状态系统选择性维修优化模型,为生成最优维修方案提供支持,结合实际案例,分析了随机共因失效对选择性维修优化和系统各状态的模糊概率的影响,验证了模型的有效性。研究结果表明,模糊随机共因失效和各模糊参数的α水平截集可能会影响选择性维修优化的结果,且忽略模糊随机共因失效会高估系统任务成功概率。