基于可靠性为中心的复杂系统预防性维修策略的优化开题报告

1. 研究目的与意义

设备是企业从事生产活动的物质基础和必备条件。设备运行状态的优劣,对企业生产的经济效益有着举足轻重的影响。随着科学技术的迅速发展,机械设备也被源源不断的投入到各种各种各样的生产活动中,机械设备的日常维护和售后服务也已越发受到人们的重视。一些大型机械设备具有体积庞大、结构复杂等特点,在功能上也越来越趋于智能化、自动化和专业化,对设备在维修、维护和保养管理等方面的费用正不断的提高,这些费用逐渐在企业运营成本中占有了很大的支出比重,成为制约企业发展和影响企业效益的重要因素。虽然我国的设备维修管理的道路发展的比较快,但其中却有很多的不足之处:最明显的不足就是缺少一个统一的系统,设备管理的各个环节之间脱节,各个子系统缺乏联系,造成了资源的大量浪费。设备管理缺少科学的合理的经济观点,我的大型企业基本都是国有企业,在国家投资过程中往往不进行预算或者经济分析,造成设备大量的盲目购置,造成资源浪费。在设备维修的方面,重修理、轻改造,过度的使用设备,减少了设备的使用寿命。在维修人员的配置方面不合理,缺乏专业化的培训。

从现实层面上,企业可以根据自身生产计划,对设备进行有效的、可靠的生产活动,然而无论是设备的自动化水平还是可靠性水平有多高,由于一些老化、磨损、腐蚀、冲击等设备自身或者外界的因素,使得很多设备的运行状态是退化的,因此设备发生故障是在所难免的。一旦发生故障就会给企业的生产活动造成巨大的影响与损失,有的甚至会危及设备本身、破坏环境及人身安全,而且设备的维修费用也会占据企业成本的很大比重。因此通过可靠性对这类退化设备的维修进行研究可以有效的提高设备运行的可靠性与安全性,降低设备维修费用,提高企业的经济效益。从理论层面上,通过可靠性理论对退化设备维修进行研究可以丰富与完善可靠性与维修的相关理论与方法。从现实层面提高设备的运行效率与安全性,可以将现实的维修控制过程转化为有效的数学模型,从而从理论上寻找最优的维修方法与策略,指导现实的维修工作。

2. 研究内容和预期目标

首先,在介绍本文研究背景和意义、分析国内外研究现状的基础上,详细阐述了维修管理理论及可靠性维修理论,包括设备故障规律分析、维修策略选择、维修模型构建和维修决策优化等;对相关概念及数学基础进行介绍。这些为本文的研究提供了理论基础。其次,以退化设备的设备完好率为约束条件,更新周期内的预防维修费用为目标函数进行了模型的构建,对设备的失效率模式进行了研究和分析,通过MATLAB软件进行了数值验证。然后,在定量化模型中引入了设备检修的概念,并在此基础上构建了以可靠性为约束的预防维修费用模型和设备完好率模型,考虑到企业在生产活动的维修决策是靠多因素条件的约束,而构建了一个以维修费用、设备完好率、设备可靠性为决策目标的多目标规划模型,通过线性规划的方法求解了该策略下的最优维修策略。通过数值验证证明了模型的可行性。

3. 国内外研究现状

可靠性在我们的日常生活中已近变得越来越重要，而可靠性作为一个概念性的词语产生于保险业的精算业务中，人们一开始接触这个概念，主要用它来研究人的生存几率问题。19世纪30年代一些数学理论的产生为可靠性的发展奠定了良好的基础和条件，如指数分布、威布尔分布概率分布函数，这些数学理论在可靠性发展过程中起了巨大的推动作用。虽然这些数学理论给可靠性的提供了一定的条件，但是可靠性成为一门正式的科学确是在“二战”以后。由于当时的设备比较复杂，而且设备的故障率较高，因此人们对它们的可靠性提出了一定的要求和重视。“二战”之后，商业航空公司成立了航空无线设备有限公司用来提高航空电子设备的可靠性。美国空军和国防部在50年代分别建立了自己的可靠性小组，来提高系统的可靠性要求和进行可靠性试验。从可靠性概念的产生到目前的发展，各国的学者们依托于可靠性对设备维修做了大量的研究与论证。从维修策略方面来看主要有以下几个方面：

年龄更换策略：年龄更换策略是一种最简单的维修策略，它所依托的是系统的工作时间，当系统运行的时间达到事先设定好的常数t时，对设备进行预防性更换，如果还没有达到规定的时间t而发生了故障，则直接进行更换。block et al在原有策略的基础上对年龄更换策略进行了一定的改进，使它更具有一般性。该策略为，从部件的上次故障维修或者部件更换时刻起，如果部件的使用寿命超过了一定的指定时间而出现了故障则对部件直接进行更换，如果在事先指定时间之前出现了故障则只对部件进行维修。nakagawa将小修的概念引入了年龄限制策略当中。他的策略为：当系统运行的时间达到事先设定好的常数t时，对设备进行预防性更换，如果在t之前发生了故障，则对部件进行小修；如果在时间t之前进行了n次小修，则在第n次小修时进行部件更换。年龄更换策略成为其他策略研究的基础。

周期预防维修策略：周期预防维修策略主要包含两类，分别为成批更换策略和带故障小修的周期预防策略。他们的核心思想是在在固定的时间间隔 kt (k = 1,2,l ) 对部件进行预防维修，若部件在固定时间间隔内发生故障，则进行小修，其中t 为常数。 barlow和 hunter对带有小修的周期预防维修策略进行了研究。zhao研究了设备的周期性预防维修工作，文中以失效率作为维修效果的影响参数，对设备的使用成本函数和设备使用率进行了研究。

4. 计划与进度安排

一、绪论

（一）研究背景

5. 参考文献

[1]胡江飞. 串联生产线脆性评估及预防性维修决策方法[d].广东工业大学,2019.

[2]赵鹏翡. 基于系统可靠度的紧急订单插单方案加工资源调度研究[d].杭州电子科技大学,2019.