基于Semi-Markov模型的多态系统不完全维修决策.pdf

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaFeb．252017V01．38No．2SSN1000-6893ON11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaaedu．cahkxb@buaa．edu．cn基于Semi—Markov模型的多态系统不完全维修决策潘刚1’2，尚朝轩1，蔡金燕1，梁玉英1，孟亚峰1’*1．军械工程学院电子与光学工程系，石家庄0500032．洛阳电子装备试验中心，洛阳471000摘要：为提高复杂多态系统的任务完成能力，降低维修资源消耗，提出了基于Se

2、mi—Markov模型的预防性维修和修复性维修相结合的多态系统不完全维修决策方法。采用SemiMarkov模型描述部件的性能衰退过程，利用通用生成函数方法对系统的可靠性指标进行分析，在不完全维修模型基础上，从“系统级维修的角度”出发，提出了预防性维修和修复性维修相结合的不完全维修决策方法，确保系统在有限的服役期内，获得最大净效益。并以某航空发动机压气机子系统的维修决策为例进行分析，该方法可以有效的结合预防性维修和修复性维修的优势，提高了系统的任务完成能力，具有很强的通用性和工程应用价值。关键词：多态系统；Se

3、mi—Markov模型；预防性维修；修复性维修；维修决策中图分类号：V233；TBll4．3文献标识码：A文章编号：1000—6893(2017)02—320178一15大型复杂装备系统中广泛存在着多态(多状态)可修系统，当前，多态系统主要分为两类：多工作(失效)状态系统和多性能水平系统。多工作(失效)状态系统是指系统除了“正常工作”和“完全失效”两种状态外，还具有多种工作(或失效)状态[1]。例如，在航空航天领域中常用的k／n(G)系统就是典型的多工作(失效)状态系统。多性能水平系统是指系统可以在多种性能水

4、平下运行。例如，对于一个300Mw的发电机组，当完全正常时，其发电水平为300MW，当通风机或粉碎机发生故障时，会使得发电机组的发电水平降低，可能为i50、200、225Mw等口‘2]。性能退化系统在工作时可呈现多种性能水平，也是一种典型的多性能水平系统。例如，航空发动机随着工作时间的积累，由于自然磨损、疲劳、腐蚀以及积垢或维修管理不当等原因，部分部件的性能会出现退化，整个系统的技术状态呈现下降的趋势，具有多种性能水平E“。本文将针对退化型多态系统的相关维修决策问题进行研究。对于性能退化系统，会因系统中部件的

5、失效或性能退化而由性能高的状态向性能低的状态演变，倘若整个系统的性能不能满足最小任务性能需求水平，则可认为系统失效口]。对复杂多态系统的维修决策进行研究，有助于揭示系统退化和维修措施对系统状态性能影响的潜在规律，从而制定更加合理、高效、经济的维修计划。多态系统的维修决策研究首先由Levitin和Lisnianskic5]提出，而后引起学者们的广泛研究。从维修效果的角度来分析，针对复杂多态系统的维修决策研究主要分为两类：一是基于“完好维修”和“最小维修”假设的多态系统冗余和维修决策研究[5。71；二是基于“不完

6、全完好维修”假设的多收稿日期：2016—03—02；退修日期：2016—03—23；录用日期：2016—06—13：网络出版时间：2016—11—0415：06网络出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／111929．V201611041506．002．htmI基金项目：国家自然科学基金(61271153，61372039)*通讯作者．E-mail：myfrad@163．com翻用格芪：潘鼬，尚朝籍，蔡金燕，等．基于Semi-Markov模型的多态系统不完全维修决策￡西航空学报．2017．3

7、8(2)：320178PANG．SHANGCX，CAIJY．eta1．Imperfectmaintenancedecisionformulti-statesystembasedonSemi-Markovmode

8、￡JI．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica．2017，38(2)：320178，320178．1航空学报态系统维修决策分析[8’13I。从维修方式的角度来分析，针对多态系统的维修决策研究主要分为3类：一是多态系统预防性维修决策研究[8’1。”3；二是多态系统修复性维

9、修更换决策研究[10113；三是预防性和修复性维修相结合的多态系统维修决策研究口8。”]。由上述研究不难发现，关于多态系统的维修决策研究从维修效果的角度分析经历了由理想的“完好维修”和“最小维修”假设，到更贴近实际的介于“完好维修”和“最小维修”之间的“不完全维修”假设；从维修方式的角度分析经历了单一预防性维修、修复性维修到预防性和修复性维修相结合的维修方式。鉴于此，对当前关于“不完全完好维修”、预