可修系统维修的仿真分析

论文摘要

随着科学技术的高速发展,生产设备趋于功用智能化、系统结构复杂化,在提高其可靠性的同时,其购买和维修的费用也随之上升。在这个经济全球化的时代,工厂或企业不可能只注重高可靠性而忽略经费的高投入问题,因此,科学的探讨适于生产设备的维修计划或策略是很有必要的。本文主要从以下三个方面展开研究：不同维修类型的故障率变化规律及其仿真抽样方法分析、一种基于费用率最小原则的复杂系统周期性预防维修策略的优化研究和基于维修作业计划的预防维修策略研究。首先,本文对最小修、不完全维修及完全维修三种情形的故障强度变化进行了分析,探讨了不同情形的故障强度变化规律,并分别对达到预防维修周期前采取最小修及完全维修这两种情形基于最大利用度和经济损失最小原则得到了最优预防维修策略模型,然后对两种原则下的模型形式进行了比较,分析了模型的适用范围,同时对系统不同故障强度变化下是否需要进行预防维修做了阐述。进而基于连续函数的随机抽样方法,重点针对最小修及不完全维修的情形得到了故障时间抽样的递推公式。其次,针对目前仅从宏观考虑系统经济利用率的缺陷,提出一种微观考虑的思想,将每个部件每次小修的时刻点加以利用,分析部件在整个预防维修间隔中单位时间的利用率,以整个预防维修周期内所有组成部件总的单位时间平均费用率最小为准则,得到了一个求解最优维修周期的方程。并以部件故障率服从威布尔分布的复杂系统为例进行了仿真计算,得到了其最优维修周期。最后,基于现代维修控制理论的需要,本文针对企业维修作业计划的预防维修周期定额及预防维修工作定额展开研究,利用假设来对实际情形进行模拟：以不同的可靠度阈值反映系统组成部件的重要度,以变化的役龄回退因子和故障率递增因子刻画各部件在实际运行过程中故障率的变化规律,以修理设备可能出现故障来体现实际修理工作中的修理差错。在这种假设情形下,我们成功的通过可靠度阈值确定了各部件最优预防维修的周期,并通过部件全生命周期损失最小的原则得到了每一个部件的最优预防维修次数,即获得了部件的最优更换策略。进而我们引入了一个预防维修控制因子,建立了系统的动态预防维修策略模型,通过这个模型我们可以得到有限时间内的最优维修计划表。最终本文以工程部件常见的寿命分布——威布尔分布为例,对5部件串联的系统进行了算例仿真分析,成功得到了系统的年度最优预防维修作业计划,这具有一定的现实意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 预防性维修的概念及其研究现状
• 1.2.1 维修的基本概念
• 1.2.2 预防性维修理论的发展历程
• 1.2.3 复杂系统预防性维修决策研究现状
• 1.3 蒙特卡罗方法及应用现状
• 1.3.1 蒙特卡罗方法基本介绍
• 1.3.2 蒙特卡罗方法在维修决策中的应用及意义
• 1.4 本论文的结构安排
• 第二章 不同维修类型及其仿真抽样方法研究
• 2.1 基于故障率函数的维修模型
• 2.1.1 最小修情形
• 2.1.2 完全维修情形
• 2.1.3 不完全维修情形
• 2.2 基于蒙特卡罗法的故障时间仿真抽样
• 2.2.1 连续型分布的直接抽样法
• 2.2.2 最小修下的故障时间抽样
• 2.2.3 不完全维修下的故障时间抽样
• 2.3 本章小结
• 第三章 一种基于费用率最小原则的复杂系统周期性预防维修策略
• 3.1 本章引论
• 3.2 按单位时间平均费用率最小原则确定最佳维修间隔期
• 3.3 复杂系统周期性预防维修决策
• 3.3.1 系统假设
• 3.3.2 模型的建立
• 3.4 仿真步骤及算法流程
• 3.5 实例分析
• 3.5.1 单部件系统维修周期仿真及其误差分析
• 3.5.2 复杂系统维修决策的仿真分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于维修作业计划的分组维修策略
• 4.1 本章引论
• 4.2 维修作业计划的相关介绍
• 4.2.1 维修作业计划的基本内容
• 4.2.2 维修作业计划的实施
• 4.3 修理设备失效的单部件系统预防性维修策略
• 4.4 复杂系统的模型假设
• 4.5 模型的建立
• 4.6 仿真算法步骤
• 4.7 实例分析
• 4.7.1 系统最优维修作业计划
• 4.7.2 仿真及结果分析
• 4.8 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 5.1 本论文的研究总结
• 5.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文