间接状态监测下基于设备最小平均费用与残余寿命最优维修决策研究

摘要

现代制造业设备是企业的核心，为了保证生产能够顺利进行，企业多采用状态维修（Condition Based Maintenance）的方式对设备进行保养。状态维修是指在不同时刻点通过对设备运行状态进行跟踪并对与其相关的指标值进行收集以诊断设备的老化情况，最终对其易损件提前置换的一种预防性维修方法。
　　在以往的国内外文献中，许多学者针对直接状态监测的情况提出了最优维修策略，本文旨在针对间接状态监测下劣化状态并不能直接诊断的设备制定费用最优的设备预防性维修策略。其中，设备的故障率采用威布尔比例故障率模型来表示；设备的状态概率采用贝叶斯公式进行计算；决策标准的制定过程采用部分可观测马尔可夫决策过程和动态规划相结合的方法。
　　本文为了讨论的方便引入了决策标准这一概念。事实上，设备预防性维修的决策标准取决于设备的已使用年龄、设备劣化状态的概率分布和设备置换的最小平均维修费用。本文假设设备的劣化状态用马尔可夫链表示，并运用贝叶斯规则和隐马尔可夫模型建立了指标值和老化状态之间的随机概率关系。对于决策标准中最小平均维修费用的确定本文引入了递归计算方法，并通过算例验证了该迭代方法的合理性，而且对比了直接和间接状态监测下的设备长期平均费用，第三章最后还研究了参数取值不同条件下的设备长期平均维修费用的变化特性。
　　鉴于传统维修决策模型中较少考虑设备可用度这一问题，本文第四章还给出了在设备的老化状态不能直接测得但通过状态监测可获得某些有用信息情况下的设备可靠度函数及其残余寿命的建模方法。最后通过具体案例说明了间接状态监测下基于最小维修费用和残余寿命相结合的方法制定最优维修策略的实施步骤，运用最小维修成本和残余寿命相结合的方法制定设备状态维修决策标准不仅可以节约维修费用还可以有效防止设备突然停机。

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1 绪论

1.1 问题的提出和研究意义

1.2 国内外研究现状与评述

1.3 研究目的、内容及总体框架

2 间接状态监测下的设备状态维修及故障函数

2.1 设备状态维修的概念

2.2 间接状态监测下的设备状态维修的内容

2.3 间接状态监测下的设备状态维修的流程

2.4 间接状态监测下的设备失效过程描述

2.5 间接状态监测下的设备故障函数

3 间接状态监测下基于最小平均费用的最优决策研究

3.1 间接状态监测下的设备老化过程分析

3.2 间接状态监测下的设备劣化状态分析研究

3.3 间接状态监测下设备状态概率分布研究

3.4 间接状态监测下设备维修费用模型研究

3.5 间接状态监测下设备维修最优策略研究

3.6 间接状态监测下设备状态维修最优策略

3.7 算例验证

4 间接状态监测下基于残余寿命的设备维修决策模型

4.1 间接状态监测下设备残余寿命研究

4.2 间接状态监测下设备残余寿命算例分析

5 间接状态监测下的维修策略在YTE公司的应用

5.1 应用背景

5.2 间接状态监测下基于平均费用和残余寿命的维修决策

6 结论与展望

6.1 论文研究成果

6.2 存在的不足和展望

致谢

参考文献

附 录