多部件系统维修决策及维修与备件库存联合决策研究

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1、论文独创性声明本人郑重声明:所呈交的论文，是本人在导师指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果。对本研究所做的任何贡献的个人或集体均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本声明产生的法律责任由本人承担。论文作者签名：^-i〇分类号：TH17学校代码：10109密级：公开太原科技大学博士学位论文学位论文题目：多部件系统维修决策及维修与备件库存联合决策研究研究生姓名：张晓红导师姓名及职称：曾建潮教授培养单位：机械工程学院学科专业：机

2、械设计及理论论文提交日期：2015年6月论文答辩日期：2015年6月3日答辩委员会主席：杨兆建教授Ph.D.DissertationOptimalMaintenanceDecisionandJointOptimalDecisionofMaintenanceandSparePartsInventoryforMulti-unitSystemsbyZhangXiao-honginMechanicalDesignandTheoryintheMechanicalEngineeringCollegeofTaiyuan

3、UniversityofScienceandTechnologySupervisorProfessor：ZengJian-chaoJun,2015中文摘要中文摘要设备的维修与维修备件的库存管理互相影响和制约，将二者集成，寻找全局最优的联合策略是维修决策领域一个重要的研究方向。随着工业技术的日益发展，各类系统的复杂度不断提升，结构化和模块化的设计使得系统通常可以从功能和/或结构上划分为多个关键子系统或部件，且部件之间存在各种各样的依赖关系，为系统的维修决策研究带来了新的挑战，因此，考虑部件的相关性，研究多部

4、件系统的维修决策及维修与备件库存的联合决策问题成为了亟需解决的新课题。本文针对在考虑部件相关性的多部件系统维修决策研究中存在的联合分布构建困难、枚举建模低效易错、仿真建模耗时和分解降维求解不准确等问题，研究多部件系统的维修决策建模与优化以及维修与备件库存联合决策的建模与优化问题，其主要研究工作如下：（1）多部件系统劣化状态空间划分建模方法研究。在分析并抽象基于不同基础策略的机会维修策略共同特征的基础上，构建了多部件系统统一的劣化状态空间划分建模方法，方法给出了联合劣化状态空间的表示与划分、维修需求组合的表

5、示与划分及系统劣化状态空间区域与维修需求组合的对应关系；（2）相同和不相同多部件系统劣化状态空间划分建模研究。应用所提出的劣化状态空间划分方法，针对存在相关性的相同和不相同部件组成的多部件系统分别进行了统一的劣化状态空间划分建模，并给出了联合劣化状态稳态概率密度函数的计算模型和数值解法，推导了多部件系统维修需求组合概率的计算通式；（3）相同多部件系统和不相同两部件系统的视情机会维修决策建模与优化研究。针对不同系统的维修特性，制定了合理的视情机会维修策略，并在考虑各种维修要素的条件下，基于系统的联合劣化状态

6、空间划分模型，建立了系统长期平均费用率模型，给出了优化方法，最后通过数值实验验证和分析了模型的正确性和方法的有效性；（4）相同多部件系统的维修与备件库存联合决策建模与优化研究。在劣化状态空间建模的基础上，给出了备件库存状态稳态概率的数值计算模型与解法，推导了受备件库存状态影响的维修活动的概率和备件的订购、持有概率的计算式，建立了维修与备件库存联合决策模型，给出了相应的优化方法，并以多个相同风力涡轮机的同一部件组成的系统为对象进行了应用研究；（5）不相同两部件系统的维修与备件库存联合决策建模与优化研究。在劣

7、化状态与备件库存状态组合空间建模的基础上，给出了系统劣化与备件库存组合状态的稳态概多部件系统维修决策及维修与备件库存联合决策研究率密度函数的计算模型与数值解法，推导了系统的维修活动、备件的订购和持有概率的计算方法，建立了系统的维修与备件库存联合决策模型，给出了相应的优化方法，并以单个风力涡轮机的两个关键部件组成的系统为对象进行了应用研究。关键词：多部件系统；维修决策；备件库存；联合决策；劣化状态空间划分；联合概率密度目录ABSTRACTThemainreasonacompanykeepsaninvento

8、ryofsparepartsistoperformmaintenanceinordertorestorethesysteminsuchawaythatitcanperformitsintendedfunction.Maintenancereliesontheavailabilityofsparepartsinordertoreducefailuredowntimeandcosts.Thenumberofsparepartsin