基于闭环排队网络的维修系统建模和组合优化

论文摘要

随着如制造、物流、铁路等各类大型系统不断发展，系统的复杂性越来越高。维修资源的合理有效配置，是系统达到安全、可靠、高效、经济运转状态的有力保障。大型系统通常需要关注的问题是如何在最小费用条件下满足设备可用度及可靠性的要求。系统的费用和可用度是由许多因素综合决定的，如维修频率、维修资源配置（原料、设备、人员等）、维修备件库存数等等。研究维修系统的常见方法是将系统分解成若干子系统分别进行研究和决策，但是这些子系统之间往往是具有相关性的，这种方法忽视了相关性对于系统的影响。本文应用闭环排队网络理论建立了面向维修系统整体的多目标组合优化模型，对维修、失效服从指数分布的情况进行了分析，并对维修资源的配置进行了优化。本文选取铁路机车中修系统的实际数据，对该系统的维修资源配置进行优化，应用结合模拟退火冷却机制的修正遗传算法搜索近似最优解，并用matlab编程实现了该算法，求出优化后的资源配置方案。通过比较优化前后系统的性能参数，证明优化模型的必要性和有效性。由于模型涉及到的参数众多，因此选用田口设计方法对于模型参数进行主效应和交互效应分析，初步筛选模型的敏感参数，并对筛选得到的参数进行进一步研究，分析系统性能随参数变化的规律，最后对算法复杂度进行了分析。本文的研究思路从单部件扩展到多部件，其中单部件情况的分析不仅适用于对于部件级别的研究，同样也适用于对于设备层级的整体分析。本论文对维修系统资源配置的组合优化以及性能分析，既具有一定的独立意义，更可作为探讨闭环维修系统资源配置方案的必要前提，提供对管理者决策具有指导意义的方案，并为进一步深入研究奠定良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 闭环维修系统的概念和特征
• 1.3 机车中修现状
• 1.4 文献综述
• 1.4.1 维修系统的组合优化
• 1.4.2 闭环排队网络
• 1.4.3 多部件维修模型
• 1.4.4 互换式维修模型
• 1.4.5 模型求解算法
• 1.4.6 文献综述小结
• 1.5 论文研究目标和内容
• 1.6 论文研究框架
• 第2章 单部件维修网络的建模和分析
• 2.1 单部件维修网络的建模和求解
• 2.1.1 系统描述与假设条件
• 2.1.2 CTMC 模型
• 2.1.3 系统稳态参数计算
• 2.1.4 单部件维修网络的组合优化模型
• 2.2 模型求解
• 2.2.1 求解算法描述
• 2.2.2 算法参数选择
• 2.3 单部件维修网络的组合优化
• 2.4 单部件维修网络的因素分析
• 2.4.1 用田口设计方法筛选敏感因素
• 2.4.2 单部件维修系统的性能分析
• 2.5 模型复杂度
• 第3章 多部件维修网络的建模和分析
• 3.1 多部件维修网络的建模求解
• 3.1.1 系统描述与假设条件
• 3.1.2 多部件 CTMC 模型
• 3.1.3 系统稳态参数计算
• 3.1.4 多部件维修网络的组合优化模型
• 3.2 多部件维修网络的组合优化
• 3.3 多部件维修网络的性能分析
• 3.3.1 用田口设计方法筛选敏感因素
• 3.3.2 多部件维修网络系统的性能分析
• 3.4 模型复杂度
• 第4章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果