基于马尔可夫过程的数控车床子系统预防性维修决策模型研究

发布时间：2017-09-17 00:01

  本文关键词：基于马尔可夫过程的数控车床子系统预防性维修决策模型研究

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【摘要】：数控机床是装备制造业的母机，它的发展水平体现了一个国家装备制造业的发展水平。近几十年来，国产数控机床发展迅速，尤以中高档数控机床最为突出，但与国外数控机床相比，其功能、速度及精度仍有不小的差距。在生产的过程中，故障对于数控机床来说是不可避免的，严重时甚至会危害操作人员的人身安全，这就要求数控机床在具有良好的功能性的同时，还要有其性能的延续性，而这种延续性可以用可靠性和维修性，即可用性来表征。目前国内使用的中高档数控机床主要依靠进口，究其根本原因是国产数控机床的可靠性及维修性较低，这就要求加强国产数控机床的可靠性及维修性研究。 本文以数控车床为研究对象，针对不同的预防性维修周期，提出基于马尔可夫决策方法及理论的数控车床子系统维修决策方法并建立模型，以维修费用为优化目标，采用遗传算法对模型进行优化求解，得到各预防性维修周期对应的最佳维修策略。在此基础上结合预防性维修周期及对应的最佳维修策略，建立基于不完全预防性维修理论的数控车床子系统维修费用模型，以虚拟役龄为限制条件，单位时间平均维修费用为目标函数进行模型优化求解，确定最佳的预防性维修周期、预防性维修频次及其维修策略。 论文的研究内容及方法如下： 1.对数控车床子系统进行了划分：按照电气部分、机械动力部分、液压部分对数控车床进行子系统划分。 2.建立基于马尔可夫过程的数控车床预防性维修决策及优化模型：将马尔可夫决策方法与周期性预防性维修理论相结合，考虑子系统状态、预防性维修周期及维修方式对维修策略的影响，建立数控车床子系统的维修决策模型。运用遗传算法进行模型的优化求解，得到不同的预防性维修周期对应的最佳维修策略。 3.构建马尔可夫决策下数控车床子系统维修费用及优化模型：将周期性预防性维修视为不完全维修，，修复性维修视为最小维修，对维修成本的构成进行分析。考虑役龄回复因子、维修时间、预防性维修周期及其对应的最佳维修策略等因素，构建了数控车床子系统的维修费用模型。以虚拟役龄为约束条件，以单位时间内维修成本为目标函数，采用枚举法进行模型优化及求解，得到最优的预防性维修频次、预防性维修周期及其对应的最佳维修策略。 4.算例分析：将已知数据代入所构建的模型并进行优化求解，得到最优的预防性维修方案。
【关键词】：数控车床 马尔可夫过程 预防性维修 周期性维修 维修决策
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG519.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 预防维修的国内外研究现状11-16
• 1.2.1 国外研究现状12-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.3 课题来源16-17
• 1.4 主要研究内容及技术路线17-20
• 第2章 数控车床子系统划分及不完全维修20-32
• 2.1 数控车床维修定义及分类20-22
• 2.1.1 数控车床维修定义20
• 2.1.2 数控车床维修分类20-22
• 2.2 数控车床子系统划分22-24
• 2.3 不完全维修模型24-29
• 2.3.1 不完全维修模型分类25-27
• 2.3.2 不完全预防性维修模型27-29
• 2.4 不完全预防维修模型的优化算法29-30
• 2.5 本章小结30-32
• 第3章 基于马尔可夫过程的数控车床子系统预防性维修决策及优化模型32-44
• 3.1 马尔可夫过程相关理论32-37
• 3.1.1 马尔可夫过程32-36
• 3.1.2 马尔可夫决策方法及原理36-37
• 3.2 基于马尔可夫过程的数控车床子系统维修决策模型37-40
• 3.2.1 模型提出37
• 3.2.2 模型构建37-40
• 3.3 基于遗传算法的模型优化40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第4章 基于马尔可夫决策的数控车床子系统维修费用模型44-56
• 4.1 模型假设和符号定义44-46
• 4.1.1 模型假设44-45
• 4.1.2 符号定义45-46
• 4.2 模型的构建46-54
• 4.2.1 维修成本分析46-47
• 4.2.2 预防性维修费用模型47-50
• 4.2.3 预防性维修停机损失费用模型50-51
• 4.2.4 修复性维修费用模型51-54
• 4.2.5 修复性维修停机损失费用模型54
• 4.3 目标函数优化54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第5章 算例分析56-68
• 5.1 某卧式数控车床刀架系统预防性维修方案的确定56-61
• 5.1.1 模型参数56-59
• 5.1.2 维修策略优化59-60
• 5.1.3 维修方案优化60-61
• 5.2 某卧式数控车床电气系统预防性维修方案的确定61-66
• 5.2.1 模型参数61-64
• 5.2.2 维修策略优化64-65
• 5.2.3 维修方案优化65-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第6章 总结与展望68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：866041