基于使用可靠性模型的設備動態(tài)預防性維修策略研究.pdf

1、使用可靠性是指設備在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力?？梢砸罁O備運行過程中產生的退化信息，用數學模型對其進行定量地描述。預防性維修因能較好地改善設備的使用可靠性而被廣泛研究，而使用可靠性模型則是制定預防性維修策略的主要依據。然而設備部件間的故障相關性及檢測手段的不完備性等因素加大了設備使用可靠性建模的難度，現有的文獻多側重于考慮單個因素的建模。除此之外，設備外部隨機因素對預防性維修計劃的影響使得預防性維修行為呈現動態(tài)隨機性

2、，與現有確定性的預防性維修計劃研究相比，維修計劃的動態(tài)隨機性使得維修策略的建模和優(yōu)化更趨復雜。如何針對不同的設備建立其使用可靠性模型，并以此建模和優(yōu)化其動態(tài)預防性維修策略成為本文對預防性維修策略新的思考和探索。以此為目的，主要開展了以下工作:
　　(1)提出了動態(tài)擬周期預防性維修策略并建立了動態(tài)預防性更換策略優(yōu)化模型。動態(tài)擬周期性預防性維修策略是在周期性預防性維修策略的基礎上，將定期預防性維修計劃調整為在給定長度的時間區(qū)間內隨機分

3、布的預防性維修策略。針對單部件設備存在嚴重不可修故障時，建立了其動態(tài)擬周期預防性更換策略優(yōu)化模型，從理論上證明了一定條件下最優(yōu)策略的唯一存在性和給定預防性維修實施區(qū)間最大長度的確定性。此外，根據部分設備為達到高可靠性運行，在設備預防性維修期間對部分關鍵部件進行組合更換的現狀，提出了使用舊部件為備換件及預防性維修間隔控制在一定范圍內的組合預防性更換策略，建立了其優(yōu)化模型并簡要給出了其求解方法。
　　(2)建立了單部件及一類兩部件串聯

4、設備的動態(tài)擬周期預防性維修策略優(yōu)化模型，其中考慮了系統(tǒng)嚴重故障的可修程度及預防性維修的深度。針對單部件系統(tǒng)，建立了其動態(tài)擬周期預防性維修和動態(tài)順序預防性維修策略優(yōu)化模型，從理論上嚴格證明了一定條件下最優(yōu)策略的唯一存在性，以及實施預防性維修活動區(qū)間最大長度的確定性。針對一類存在嚴重故障及部件間壽命存在較大差距的兩部件串聯系統(tǒng)，分別研究了:a）當嚴重故障不可修時，建立了預防性維修對兩部件分別為完整維修和保養(yǎng)的動態(tài)擬周期預防性維修策略優(yōu)化模型

5、;b）當嚴重故障可通過提前實施預防性維修排除時，建立了預防性維修對兩部件分別為完整和不完整維修的動態(tài)擬周期預防性維修策略優(yōu)化模型。
　　(3)建立了存在Ⅰ、Ⅱ類故障相關性的兩部件并聯系統(tǒng)可靠性及動態(tài)擬周期預防性更換策略優(yōu)化模型。在考慮部件間同時存在Ⅰ、Ⅱ類故障相關性的情形下，從故障率變化的角度建立了系統(tǒng)的可靠性模型。根據生產中定期預防性更換計劃呈動態(tài)隨機分布的實際以及系統(tǒng)故障率在后期迅速增加的特點，建立了系統(tǒng)的動態(tài)擬周期預防性更換

6、策略優(yōu)化模型。經過優(yōu)化分析給出了最優(yōu)預防性更換區(qū)間唯一存在的證明并得到了滿足運行區(qū)間大于更換區(qū)間的條件。通過數值案例給出了最優(yōu)策略的求解過程并分析了系統(tǒng)參數的敏感性。
　　(4)建立了存在Ⅰ、Ⅲ類故障相關性及不完備檢測的兩部件并聯系統(tǒng)可靠性及（T,N)預防性更換策略優(yōu)化模型。以生產中某主輔并聯系統(tǒng)為參考背景，通過分析部件間故障相關性關系，建立了存在Ⅰ、Ⅲ類故障相關性及不完備檢測的系統(tǒng)使用可靠性模型，并以系統(tǒng)長期運行成本率最小為優(yōu)化

7、目標，建立了動態(tài)預防性更換策略優(yōu)化模型。通過數值案例分析了系統(tǒng)參數對系統(tǒng)使用可靠性、預防性更換策略的影響，分析結果可為系統(tǒng)的設計和維修策略的制定提供一定的理論參考。
　　(5)建立了機車柴油機、聯合調節(jié)器的使用可靠性模型，并有針對性地將提出的動態(tài)預防性維修策略應用于部分部件的案例分析中。根據國內某鐵路企業(yè)的維修記錄建立了柴油機的冬、夏季及聯合調解器的4個預防性維修間隔內的使用可靠性模型，并針對多重Weibull競爭風險模型提出了一

8、種近似合并算法。根據部件的實際維修背景，將不同部件應用于提出的維修策略，分析比較了忽略預防性計劃呈動態(tài)變化時制定的維修策略在實際操作中的成本率變化，以說明建模的必要性。
　　綜合上述，本文從可靠性建模與分析和維修策略建模與優(yōu)化的角度對不同設備的使用可靠性及動態(tài)預防性維修策略進行研究。建模結果表明，在一定假設下設備的使用可靠性模型和提出的動態(tài)預防性維修策略能夠通過數學模型定量表達。維修策略優(yōu)化表明，最優(yōu)策略和實施區(qū)間的最大長度是唯一