基于定期维护的产品维修策略研究

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252013V01．34No．51101—1107ISSN1000．6893ON11-1929／Vhttp：#hkxb．buaa．edu．cahkxb@buaaedu．on基于定期维护的产品维修策略研究李大伟，张志华*，刘天华，钟强晖海军工程大学兵器工程系，湖北武汉430033摘要：维护是保持产品技术状态、降低失效发生的重要手段。通过分析维护对产品技术状态和失效变化规律的影响，利用复合Poisson过程描述了产品的维护效果，得到了定期维护条件下产品的寿

2、命分布规律。在此基础上，提出了一种定期维护与视情维修相结合的维修策略，通过优化该维修策略下的产品维修费用，给出了最优的定期维护周期和预防性维修阈值。通过算例分析，表明该维修策略可以有效延长产品的维修间隔，从而大大减少产品全寿命期间的维修次数，产品在全寿命周期内的维修费用也得到了有效降低。关键词：维修策略；定期维护；视情维修；复合Poisson过程；优化中图分类号：V267；THJ37文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)05—1101—07为了有效保持产品的技术状态，通常需要对产品进行定期维护。在对产品进行定期维护时，

3、需要将产品的技术状态恢复到规定状态，使产品处于最佳工作状态，同时也可有效延缓产品的失效。因此，维护作为延长产品有效使用时间、降低产品发生失效可能性的有效手段，许多产品都有明确的定期维护要求，比如武器装备的日常保养，桥面定期维护等[1。2]。合理确定产品的维护周期，并根据维护时的产品技术状态判断是否需要进行维修对减少全寿命周期内的维修费用具有重要的意义[3。4]。随着检测技术的发展，视情维修已成为产品维修的重要方式[5。]。视情维修实际上是通过实时或定期检测产品的性能状态，并根据产品性能状态的变化趋势预测其失效时间，以便在失效之前及时采

4、取维修行为，避免产品失效造成损失。如文献E8]采用Markov方法对产品的失效时间进行预测并对预防性维修阈值进行了研究，而文献[9]则利用Gamma过程描述了产品性能状态的变化趋势并研究了检测周期。上述方法在研究产品性能状态变化趋势时直接根据检测到的性能状态，并没有考虑定期维护对性能状态的影响，导致上述方法无法准确地预测定期维护条件下的产品失效时间。因此，研究维护对产品性能状态变化趋势的影响，将维护与视情维修有效结合起来，合理制定产品的维修策略是一个需要解决的问题。本文对产品要求定期维护时，如何合理地制定维修策略进行了研究。通过分析产

5、品的性能状态变化规律，给出了一种维护与视情维修相结合的维修策略，建立了以维修费用最优为目标的优化模型并进行了分析，确定了产品在定期维护条件下的维护周期以及预防性维修阈值。1维护效果分析使用中的产品会不断受到外界因素的冲击，收稿日期：2012-06—25；退修日期：2012—08—08；录用日期：2012-08．29；网络出版时间：2012-08-3009：29网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／11．1929V20120830．0929．001．hlmI基金项目：总装预研项目(51327020105，51304

6、010206)*通讯作者Tel：027—83442731E—mail：ZZh-

7、i@sinacom}

8、角格武}LiDW，ZhangZH，LmTH，eta1．Productmaintenancestrategyresearchbasedonscheduledservicing．ActaAeronauticaetAs—tronauticaSinica，2013，34(5)：110l—1107．李大伟，张志华，朝天华，等．基f定期维护的产品维修策略研究．航空学报，2013．34(5)：110

9、-1107航空学报在自身属性与外界因素共同作用下

10、口””]，性能状态会不断退化，当超过一定数值时(通常结合工程经验给出，记为失效阈值L。)，认为产品已无法完成规定的任务，判断为失效。为了避免失效，视情维修通过对性能状态的监控，预先设定一个阈值(记为预防性维修阈值L。)，在达到失效阈值之前进行维修，该过程如图1所示。由于此时没有维护行为的参与，产品的性能状态为单调连续变化。图1视情维修条件下的产品性能状态Fig．1Productperformancestateinthecaseofcondition—basedmaintenance如果产品进行定期维护，维护后的产品性能状态会得到恢复，

11、通常会将性能状态调整到初始值。但是由于维护无法改变外界因素对产品的作用效果，所以产品性能状态仍保持原有退化速度继续退化，直观表现为相同维护间隔情况下的产品性能状态退化幅度随维护次数增加而越来越大，该过程如图2所示。LP燃