考虑不完全维修的劣化系统最优视情维修策略

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb．252013V01．34No．2316．324ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．ca考虑不完全维修的劣化系统最优视情维修策略葛恩顺1，李庆民1’*，张光字1，杨美玲21．海军工程大学兵器工程系，湖北武汉4300332．中国人民解放军91321部队，上海200436摘要：针对实际装备维修工程中系统不能“修如新”以及修后工作时间逐渐缩短的情况，基于Gamma过程建立劣化系统的视情维修(C

2、BM)模型，以定期检测的方式获知系统状态。当系统劣化状态超过预定阈值时采取预防性维修，维修后系统恢复至“如新”与“如旧”之间的某一随机状态；经过若干次预防性维修后，当劣化状态再次超过维修阈值时则进行预防性更换；在对系统进行预防性维修或更换之前若发生劣化故障，则进行故障后更换；通过对检测周期和更换策略联合优化，使得系统长期运行费用率最低。最后通过算例说明CBM模型的可行性，并利用MonteCarlo算法仿真验证模型的正确性。关键词：维修；Gamma过程；劣化系统；更换策略；长期运行费用率；优化中图分类号：V215．7；N945．17文献标识码：A文章编号：

3、1000—6893(2013)02—0316-09预防性维修是在故障发生前通过维护、翻修和更换等手段消除故障隐患，保持装备规定状态。传统的预防性维修以时间为基准，按照规定的时间对装备进行拆卸维修，这种方式便于安排维修计划，但针对性差、维修工作量巨大且成本高。随着科学技术的不断发展和检测技术水平的El益提高，视情维修成为当前重要的一种预防性维修方式，通过对装备进行周期或非周期性的检测，当发现其劣化到一定程度或发生潜在故障时便采取相应的维修活动，能够及时、准确地预防或消除潜在故障，提高装备运行中的可靠性、安全性和可用性，把故障损失降至最低水平。维修效果是衡量

4、系统状态经维修后的恢复程度，对其进行建模是视情维修决策与优化的重要基础和必要前提。在目前的劣化系统视情维修决策研究中，维修效果主要包括最大维修(修如新)、最小维修(修如旧)和不完全维修等。基于最大维修和最小维修的维修模型因便于理论分析和计算，取得的研究成果也最为丰富口。5]。但是，实际情况中更为普遍的是维修不完全的情况，即维修使系统恢复至“如新”和“如旧”之间的某一状态[6。7]。一些学者开始在劣化系统视情维修研究中考虑不完全维修的因素，文献E8]和文献[9]基于连续时间马尔可夫链建立劣化系统视情维修模型，利用状态转移概率描述不完全维修效果；文献[10]

5、～文献[12]基于连续状态随机过程描述系统劣化过程，利用“如新”和“如旧”之间的某一确定状态或随机状态来描述不完全维修。以上文献中不完全维修模型虽然表达了“修复非新”，但没有考虑系统年龄增长对维修效果产生的影响，与现实情况不尽相符。一般而言，随着服役时间的延长和维修次数的增多，装备在维修后能够正常工收稿日期：2012—03-12；退修El期：2012-03-19；录用B期：2012—04·11；网络出版时间：2012—04—1710：04网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／111929V20120417．1004008htmI基

6、金项目：国防预研项目(51304010206，51327020105)*通讯作者．Tel．：027·83442947E-mail：lichen90001@hotmail．corn致用箍武

7、GeES，LiQM，ZhangGY，eta1．Optimizationofcondition-basedmaintenancefordegradationsystemsunderimperfectmainte．nance．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2013，34(2)：316-324葶思崩，拳庆层，璇光宇，等．考摩石完全维移

8、的劣纪采统最优视情维修策略．航空学报．20t3，34(2)：316．324．葛恩顺等：考虑不完全维修的劣化系统最优视情维修策略作的时间会呈现越来越短的趋势，发生故障的概率则呈现越来越高的趋势，待到一定程度时维修将无法满足需求，这就要求在实施若干次预防性维修后必须进行预防性更换，择机使系统恢复如新，以提高装备维修的有效性与经济性。因此在不完全维修效果建模中必须考虑和体现这种由系统年龄增长而引起的变化特征。综上所述，本文面向实际装备维修工程，基于现实中普遍采用的定期检测策略，建立不完全维修条件下劣化系统视情维修模型，其中考虑系统年龄增长对维修效果的影响，求取

9、最优维修策略，为装备维修提供辅助决策，最终达到降低装备维修费用的目的。具体方法为