基于性能保障分析的飞机备件需求预测模型

基于性能的后勤保障其实质就是购买性能而不是传统的购买产品和服务。目前这已成为美国国防部首选的产品保障策略。鉴于目前飞行训练任务期间备件需求量预测方法与定期维修保障模式顶层指标相脱节,预测结果无法适应飞行训练及面向性能保障的需求,文章通过基于性能的保障性分析方法,给出了基于性能保障分析的备件需求规划流程;以维修保障费用最低为目标,飞机使用可用度、备件保障概率、备件利用率等保障性指标为约束条件,建立了基于多约束的飞机备件预测模型。实例应用表明,该方法所获取的备件需求预测量完全基于设备保障性能角度建立,能够满足用户提出的"购买性能"需求,既有利于实现某型飞机系统维修保障顶层设计要求,又增强了备件需求定量预测的可操作性。     

考虑多类维修优先权的多级维修供应系统库存控制

备件筹措与保障站点的维修能力和故障件维修机制密切相关。在经典VARI-METRIC模型上,拓宽了模型中"无限维修总体"和"先到先修"的假设条件,基于排队理论,考虑维修优先权对维修过程的影响,对故障件的维修周转时间进行了修正,建立了具有多类维修优先权的备件初始库存优化模型。构造了多站点优先权分配的目标函数,采用智能优化算法对优先权分配方案进行了优化;根据所得方案,采用边际优化算法进行了备件库存优化,提出了采用智能优化算法和边际优化算法对优先权分配方案和备件库存进行分步优化的方法,并开展了算法复杂度分析。算例分析表明,考虑优先权的备件配置方案在满足各项保障效能指标的同时,显著降低了备件购置费用;分步优化的方法在有效降低运算时间提高计算效率的同时保持了一定的计算精度。提出的模型和优化方法能够为装备保障人员制定合理的保障方案提供决策支持。     

基于遗传算法的航空备件费用优化研究

航空备件费用直接影响航空备件保障概率,而备件保障概率又直接影响到备件延误时间,进一步影响到维修保障及装备的战备完好性,因而如何利用好有限的备件费用,得到较大的战备完好率是一个重要的研究课题。本文推导了战备完好率与备件费用之间的函数关系,并利用遗传算法对航空备件优化模型求解进行了阐述。     

串件拼修对策下K/N(G)结构系统可用度评估建模

针对作战编队自主保障期间,作战单元对装备故障仅具备换件修理、保障单元对备件修复概率小于1的保障特点,扩展备件管理多级(METRIC)模型,建立了装备冗余和外场更换件(Line Replaceable Unit,LRU)冗余结构下非串件策略和串件策略两级单层备件库存保障模型。以备件贮存空间为约束,可用度为目标,对非串件策略系统建立有限解空间下的分层边际优化模型。依据备件保障流程,基于蒙特卡罗仿真方法建立了两级维修保障仿真模型。实例分析结果表明:当系统可用度较低,采用串件策略能极大提高系统可用度;仿真结果与解析结果一致,本文建模方法正确。模型可为保障决策者制定编队随行备件方案提供参考。     

基于横向转运策略的可修件三级库存优化模型

备件横向转运补给是提高装备保障效率的有效途径,针对现有研究不适应部队多级维修供应模式的问题,根据VMETRIC和生灭过程理论,建立了三级保障模式下多类可修备件的库存转运模型,运用启发式算法对模型进行求解,通过仿真验证了算法的正确性。研究了多种保障效能评估指标,以装备可用度为约束、备件购置费用最低为目标,采用边际优化算法得到最优库存方案,并与非转运条件下的方案进行比较。在实际案例中,本文构建的转运模型在提高各项保障效能指标的同时使备件购置费用降低了22.35%。     

飞机备件供应费用动力学仿真研究

以飞机维修保障中备件供应费用为研究对象,首先分析了费用产生的因果关系,然后绘制存量流量图,建立存量、流量、辅助变量、常量之间的关联方程：在确定模型合理的基础上,对备件供应费用随时间的变化情况进行仿真分析。     

航空发动机使用可靠性研究

以航空发动机使用可靠性为研究对象,结合可靠性数据,利用3种不可靠度函数,对数据进行拟合分析。在对可更换件可靠性分析的基础上,利用模糊理论对影响备件权重的故障率、重要性、可修性和国产化进行综合分析,使各个备件的权重更加合理。采用备件需求优化保障模型,给出了在满足要求的保障率时所需的最小费用和配件数量。利用发动机维修改进后使用过程中的故障数据,对发动机在使用阶段的可靠性增长情况进行分析,从而判定了维修改进的合理性。所得结果可为发动机使用维护提供一定的参考。     

基于数理统计的航材备件预测方法研究

备件预测是航空公司备件订货和供货方零部件生产计划的基础,本文提出以数理统计方法来判断附件寿命分布形式,对附件寿命和故障率进行估算,并据此给出航材备件需求量及其保障率预测模型,并运用实例进行了验证。     

某型发动机亚热带岛礁气候下的可靠性分析与保障

针对某型航空发动机及其备件驻岛礁保障数量决策困难问题,在分析发动机于亚热带气候条件下使用的可靠性基础上提出保障率概念,运用量子粒子群优化求解方法,在重点关注发动机备件重要性、可维修能力、故障程度等因素前提下,结合发动机2级维修保障体制,给出了发动机及其备件基地级保障和不同驻岛时间内的携行保障策略,为实现飞机驻岛礁的发动机常态化优化保障提供参考。     

航材后续备件订货周期优化研究

针对目前部队航材备件订货周期方面存在的问题以及在理论研究方面存在的不足,以故障统计数据为基础,建立了一种新型的数学模型,解决了一定保障率的情况下使得订货周期更加合理,保障经费最小的问题.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

多重故障并发下单部件系统视情维修建模与优化

 实际装备使用工程中,系统性能随工作时间延长而缓慢劣化并最终导致劣化故障发生而需进行更换,这一过程往往伴随着各种随机冲击,系统因故障的突然发生而失效,即多重故障并发。从维修工程的实际问题出发,考虑劣化故障与冲击故障并发以及多重故障之间存在相关性的情况,建立了序贯检测条件下基于多级控制限的单部件系统视情维修模型,给出了在预定维修策略下系统维修费用率的数学表达式,并以长期运行费用率最低为约束条件对系统维修阈值进行优化。通过实例与基于定期检测的维修策略进行对比,验证了模型的合理性和有效性。     

结构的最优预防性维修周期

提出了一种计算结构最优预防性维修周期的模型。首先将结构的初始损伤、使用过程中的损伤累积用主裂纹长度的分布加以定量描述。针对预防维修只能在离散的时间点上进行的结构,考虑结构的失效损失费和维修费用,根据使结构单位使用时间的费用（费用率）达到最小的原则,建立了选择最优预防维修周期的方法。最后对一结构作了具体计算。     

Test System Impact on System Availability

The specifications are presented for an imperfect automatic test system (ATS) (test frequency distribution, reliability, false alarm rate, nondetection rate) in order to account for the availability, readiness, mean time between unscheduled repairs (MTBUR), reliability, and maintenance of the system subject to monitoring and test. A time-dependent Markov model is presented, and applied in three cases, with examples of numerical results provided for preventive maintenance decisions, design of an automatic test system, buffer testing in computers, and data communications.     

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。