基于延迟时间理论的设备系统预防性维修策略研究

发布时间：2017-04-18 09:07

  本文关键词：基于延迟时间理论的设备系统预防性维修策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：设备系统广泛存在于日常生活和生产企业中,一旦系统发生故障将严重危害人身安全并影响生产的顺利进行,因此为了避免故障的发生,需要对系统采取预防性维修策略。迄今为止,对设备系统预防性维修策略的研究已经取得了许多成果,但是这些研究在理论方法和实际应用方面尚存在一些不足。本文在延迟时间理论的基础上,以企业中预防性维修策略实施的实际情况为背景,深入分析预防性维修策略的制定,从四个方面展开研究,其主要研究内容和创新点如下： (1)针对退化过程服从三阶段故障过程的单部件系统,提出了定期检测和工龄更换策略：每隔固定周期对系统进行检测且检测能完美识别系统状态；一旦系统寿命到达规定工龄,立即更换。如果检测识别系统处于初始缺陷状态,则存在两种不同的决策：立即更新或不采取任何维修活动；然而当检测识别系统处于严重缺陷状态或系统发生故障时,则立即更新。采用更新报酬理论对系统存在的更新情况进行建模,通过最小化单位时间内的期望成本确定最优的检测周期和工龄更换周期,并通过算例分析进行验证。 (2)考虑到实际企业中常采用不同水平的检测,对单部件系统进一步提出了包含小检和大检的多重点检策略：小检不能完美地识别初始缺陷状态,但能够完美地识别严重缺陷；然而大检能够完美地识别任一状态。当点检(小检或大检)识别系统处于缺陷状态时或一旦系统发生故障,则立即更新。为了证明多重点检策略的有效性,并提出了仅含有大检的单一点检策略,并将这两种策略模型进行比较,推导出多重点检策略有效时小检成本的阈值水平,最后在算例分析中进行时论。 (3)考虑到单部件系统中通常存在预防性维修窗口用来处理以前识别而未消除的缺陷,提出了多重点检策略的预防性维修模型。该模型考虑了两种延迟更新的情况：点检识别系统处于初始缺陷状态时,缩短小检周期以频繁地检查系统状态；点检识别系统处于严重缺陷状态时,如果距离下次预防性维修窗口的时间间隔小于阈值水平,则延迟更新到预防性维修窗口,否则立即更新。在算例分析中,将多重点检策略的预防性维修模型与单一点检策略的预防性维修模型、多重点检策略模型分别比较,结果表明：在一定条件下多重点检策略的预防性维修模型能够有效降低单位时间内的期望成本。 (4)以上研究都是针对单部件系统,但多部件复杂系统在企业中更为普遍。以钢厂中的复杂系统——转炉系统——为研究对象进行案例分析,系统采用定期的预防性维修策略且每隔1年进行更新,由于原材料不足引起的生产等待也为系统提供机会维修。考虑到该复杂系统中存在不同类型的缺陷,提出了小缺陷和大缺陷的概念；生产等待仅能识别且消除小缺陷,预防性维修能够识别且消除小缺陷和大缺陷。通过对系统实际维修和停工数据进行分析,采用两阶段延迟时间理论建立最大似然函数,估计模型参数并通过仿真检验和拟合优度检验进行验证；最后构建了最小化更新周期内总停工时间的预防性维修模型,以确定最优的预防性维修周期。结果表明：当前的预防性维修策略(2或3个月)不是最优的,而且一旦生产等待过程发生变化时,需要重新考虑最优的预防性维修策略。
【关键词】：设备系统 延迟时间 预防性维修 检测 更新 参数估计
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：F273.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-17
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究意义12-13
• 1.3 论文框架和主要研究内容13-17
• 2 理论基础和文献综述17-31
• 2.1 维修策略理论基础17-20
• 2.1.1 恢复性维修策略17
• 2.1.2 预防性维修策略17-20
• 2.2 可靠性理论基础20-22
• 2.2.1 可靠性理论的研究背景20
• 2.2.2 评定系统可靠性的数量指标20-22
• 2.3 设备系统预防性维修策略研究22-30
• 2.3.1 经典的检测策略模型22-24
• 2.3.2 基于马尔可夫决策过程的预防性维修策略24-26
• 2.3.3 基于延迟时间理论的预防性维修策略26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 3 单部件系统的定期检测和工龄更换策略模型31-43
• 3.1 问题描述和建模假设31-33
• 3.1.1 问题描述31-32
• 3.1.2 模型假设和符号说明32-33
• 3.2 基于三阶段故障过程的定期检测和工龄更换策略模型33-40
• 3.2.1 模型Ⅰ34-38
• 3.2.2 模型Ⅱ38-40
• 3.3 算例分析40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 4 单部件系统的多重点检策略模型43-57
• 4.1 问题描述和模型假设43-46
• 4.2 基于三阶段故障过程的多重点检策略模型46-50
• 4.2.1 系统更新的各种概率46-49
• 4.2.2 更新周期内的期望成本49-50
• 4.2.3 更新周期的期望长度50
• 4.3 单一点检策略模型50-52
• 4.3.1 故障更新的期望成本和期望长度50-51
• 4.3.2 点检更新的期望成本和期望长度51-52
• 4.4 模型比较分析52-53
• 4.5 算例分析53-56
• 4.5.1 单一点检策略的最优点检周期54
• 4.5.2 小检成本的阈值水平分析54-56
• 4.6 本章小结56-57
• 5 单部件系统的多重点检策略预防性维修模型57-81
• 5.1 模型假设和符号说明57-59
• 5.2 基于三阶段故障过程的多重点检策略预防性维修模型59-67
• 5.2.1 故障更新的概率59-63
• 5.2.2 点检更新的概率63-64
• 5.2.3 预防性维修更新的概率64-65
• 5.2.4 更新周期内的期望成本65-66
• 5.2.5 更新周期的期望长度66-67
• 5.3 单一点检策略的预防性维修模型和多重点检策略模型67-71
• 5.3.1 仅有小检的单一点检策略预防性维修模型67-69
• 5.3.2 仅有大检的单一点检策略预防性维修模型69-71
• 5.3.3 多重点检策略模型71
• 5.4 算例分析71-79
• 5.4.1 仿真算法72-76
• 5.4.2 不同模型的结果比较和分析76-79
• 5.5 本章小结79-81
• 6 多部件复杂系统的预防性维修模型—案例研究81-101
• 6.1 设备和维修策略介绍82-83
• 6.2 数据分析83-86
• 6.3 建模假设86-87
• 6.4 参数估计87-96
• 6.4.1 最大似然函数87-92
• 6.4.2 仿真检验92-93
• 6.4.3 拟合模型结果93
• 6.4.4 卡方拟合优度检验93-96
• 6.5 基于两阶段延迟时间的预防性维修模型96-99
• 6.6 本章小结99-101
• 7 结论与展望101-104
• 7.1 本文主要研究内容101-103
• 7.2 进一步研究工作103-104
• 参考文献104-116
• 作者简历及在学研究成果116-120
• 学位论文数据集120

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 孙立贤;孙磊;张乐;;多部件系统延迟时间维修建模与应用[J];四川兵工学报;2009年08期

2 孙立贤;孙磊;张波;;故障停机时间不可忽略情况下的延迟时间维修建模[J];四川兵工学报;2009年10期

3 吕文元;朱清香;;单元件系统预防维修模型的建立及应用[J];上海理工大学学报;2006年04期

4 陈贤;张帼奋;;存在修理延迟的可修系统在不完全维修下的可用度[J];浙江大学学报(理学版);2008年01期

5 吕文元;郑睿;张乐;;非齐次缺陷发生率情况下时间延迟模型比较研究[J];计算机集成制造系统;2008年08期

6 苏春;周小荃;;基于半马尔科夫决策过程的风力机状态维修优化[J];机械工程学报;2012年02期

7 程志君;郭波;;劣化系统的最佳检测与维修周期分析[J];机械与电子;2007年02期

8 程志君;郭波;;基于半Markov决策过程的劣化系统检测与维修优化模型[J];自动化学报;2007年10期

9 吕文元;;时间延迟维修理论在制定设备维修计划中的应用[J];中国设备工程;2006年09期

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本文编号：314509