基于多参量退化数据的可靠性建模与维修策略优化

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1、IIHIIIIIIII㈣舢UJIIIHIIIIY2439098隶．初大·饵3-．硕士学位论文基于多参量退化数据的可靠性建模与维修策略优化研究生姓名：导师姓名：矍鑫浏苏春办香级。产科幸‘称扭拯王墨论文侉辩I嗍】!Q!；生!旦!!旦级学科}‘称剑量些王些王疆学忙投r，lⅢj!Q!§生旦旦评l蒯人许哒秋熬攫疋“陔咒会卜席业—；夏[2013年5JRESEARCHoNI通LIABILITYMODELINGANDMAINTENANCEPOLICYOPTI心ⅢZATIoNoNTHEBASISOFⅣ兀Ⅱ，TIPLEDEGRADATIoNPARAM

2、ETERSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofScienceBYQUZhongzhouSupervisedby叁iuoervmed19VAssociateProfessorSUChunSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversityMay2013慨东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标

3、注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：猩红圭!冽日期：圣!!主：苎竖东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分

4、内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：疆左丛二】导师签名：Et期：乏缈、岁、Z午摘要基于多参量退化数据的可靠性建模与维修策略优化研究生：瞿众洲导师：苏春副教授学校：东南大学可靠性是产品的关键性能指标之一，也是产品市场竞争力的重要体现。科学技术的进步使得现代机电产品的寿命越来越长，也给产品的可靠性评估带来挑战。此外，随着产品结构及功能复杂性的增加，可靠性评估指标趋于多元化。利用产品性能退化数据来评估产品的寿命及可靠性评估，并由此制定产品的维修策略，是当前可靠性领域热点的研究课题。本论文研究基于多参量退化数

5、据的可靠性建模问题，并在此基础上研究多部件系统的维修策略。论文的研究工作如下：(1)研究产品在相关竞争故障条件下的可靠性评估问题。冲击不仅会造成产品硬故障，也会加速产品的性能退化过程并造成软故障。因此，冲击与性能退化之间存在一定的相关性。论文考虑冲击对产品性能退化过程的影响，建立了两种考虑软故障和硬故障的相关竞争故障可靠性概率模型。第一种模型定量分析了累积冲击模型下软故障过程中由冲击造成的额外退化增量；在此基础上，第二种模型讨论硬故障阈值变动对产品可靠性的影响。案例研究表明：随着运行时间的增加，冲击对退化的影响变得更加明显。参数灵

6、敏度分析显示：变更阈值与冲击频率均会导致可靠度曲线发生漂移。(2)离散状态下多态系统可靠性建模研究。基于通用生成函数方法，以单部件系统为对象，考虑多性能参数建立系统可靠度评估模型。在模型中，系统的性能水平被分割成若干区间，利用概率质量函数计算各区问对应的状态概率，获得系统可靠度特征值。对于多部件系统，考虑状态概率随时间变化，建立了系统动态可用度评估模型。基于马尔可夫状态平衡方程，得到串并联系统各部件在不同状态下的对应概率，并考察不同维修策略下系统可用度随时间的变化情况。(3)多部件系统维修决策优化研究。利用半马尔可夫决策过程，以长

7、期折扣成本最低为目标，建立单部件维修决策模型。在模型中，考虑“不维修”、“小修”、“大修”以及“更换”等四种维修选项，计算相应的维修成本。利用策略迭代算法对模型进行求解，得到不同检测间隔下单部件折扣成本最优维修决策。在此基础上，引入机会维修的概念，利用单部件检测、停机维修的机会对其它部件采取维修措施，以机会维修成本最小为目标，实现多部件系统维修优化决策。以风力机叶片、齿轮箱和发电机为例，验证模型的有效性。论文以多部件、同时存在软故障和硬故障现象且受冲击载荷作用等条件下的系统可靠性评估为目标，综合采用数理统计、半马尔可夫决策过程、通

8、用生成函数等方法，完成了相关模型的建立与求解，案例研究结果为多参量退化数据的可靠性评估提供了可行途径。关键词：可靠性：相关竞争故障；多态系统：通用生成函数：多部件维修；半马尔可夫决策过程AbstractResearchonReliabilityMo