【摘要】：隨著日益激烈的國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和不斷發(fā)展的先進(jìn)制造模式，現(xiàn)代制造企業(yè)中的多設(shè)備制造系統(tǒng)，正朝著生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大化、設(shè)備健康多樣化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、客戶訂單隨機(jī)化、決策需求動(dòng)態(tài)化的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)方向飛速發(fā)展。以預(yù)知維護(hù)決策為核心的健康管理理念，依據(jù)設(shè)備的健康狀態(tài)趨勢(shì)規(guī)劃維護(hù)方案，在保障制造系統(tǒng)安全性、減少維護(hù)或停機(jī)成本、提高設(shè)備可用度等方面，體現(xiàn)出綜合顯著的可靠性、效率性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)，對(duì)支撐和指導(dǎo)制造企業(yè)實(shí)施卓有成效的設(shè)備管理，具有十分重要的科學(xué)意義。 本文以由不同類型多臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備按工序需求組成的制造系統(tǒng)為研究對(duì)象，創(chuàng)新改進(jìn)健康預(yù)測(cè)方法以支撐維護(hù)決策，拓展性地建立起設(shè)備層-系統(tǒng)層交互建模的預(yù)知維護(hù)策略�；谠O(shè)備自身健康衰退、系統(tǒng)不同結(jié)構(gòu)配置、批量生產(chǎn)計(jì)劃約束，系統(tǒng)性地拓展了維護(hù)決策策略與優(yōu)化方法，優(yōu)化減少了系統(tǒng)維護(hù)總成本、有效降低了決策計(jì)算復(fù)雜性、動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)了預(yù)知維護(hù)規(guī)劃調(diào)度。本文在面向制造系統(tǒng)健康管理的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與預(yù)知維護(hù)決策研究中做出的主要研究成果如下： (1)針對(duì)現(xiàn)代制造企業(yè)普遍面臨的“信號(hào)數(shù)據(jù)冗余，有效信息貧乏”的設(shè)備健康預(yù)測(cè)難題，利用灰色理論的小樣本建模優(yōu)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)方法拓展優(yōu)化，建立等維遞補(bǔ)灰色預(yù)測(cè)方法以提高灰區(qū)間白色度和淡化灰平面灰度；挖掘灰色生成系數(shù)與背景影響因素間的內(nèi)在映射關(guān)聯(lián)，提出了動(dòng)態(tài)生成系數(shù)優(yōu)化的灰色理論健康預(yù)測(cè)方法；動(dòng)態(tài)擬合變化作業(yè)載荷與灰色生成系數(shù)以實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)模型實(shí)時(shí)重構(gòu)，解決了傳統(tǒng)灰色預(yù)測(cè)方法的純樣本序列建模局限，顯著提高了預(yù)測(cè)算法的準(zhǔn)確性，輸出的健康趨勢(shì)可有力支撐預(yù)知維護(hù)決策。 (2)針對(duì)制造系統(tǒng)中不同類型設(shè)備的健康狀態(tài)獨(dú)立性、衰退過程隨機(jī)性、決策目標(biāo)多樣性，研究了統(tǒng)籌內(nèi)部維護(hù)效果因素和外部環(huán)境工況因素的綜合衰退演化規(guī)則；引入多目標(biāo)價(jià)值理論建立全局性的決策目標(biāo)函數(shù)，建立設(shè)備層多目標(biāo)最優(yōu)預(yù)知維護(hù)規(guī)劃模型；區(qū)別于傳統(tǒng)的全生命靜態(tài)維護(hù)規(guī)劃方法，提出動(dòng)態(tài)循環(huán)的維護(hù)決策模式，實(shí)時(shí)獲得設(shè)備層各臺(tái)設(shè)備的順序預(yù)知維護(hù)周期，不僅滿足企業(yè)對(duì)于可靠性、效率性、經(jīng)濟(jì)性等維護(hù)目標(biāo)的改善要求，設(shè)備層維護(hù)規(guī)劃的決策輸出還可與系統(tǒng)層維護(hù)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)交互。 (3)針對(duì)串并聯(lián)制造系統(tǒng)維護(hù)優(yōu)化的建模復(fù)雜性，系統(tǒng)性地分析設(shè)備間相互依賴性，拓展了維護(hù)驅(qū)動(dòng)的機(jī)會(huì)策略；利用平穩(wěn)生產(chǎn)中設(shè)備停機(jī)的組合維護(hù)機(jī)會(huì)，建立了系統(tǒng)層維護(hù)優(yōu)化調(diào)度的維護(hù)時(shí)間窗策略，對(duì)關(guān)聯(lián)設(shè)備的預(yù)知維護(hù)作業(yè)采取有針對(duì)性的作業(yè)合并或作業(yè)分離，實(shí)現(xiàn)降低系統(tǒng)整體維護(hù)成本的優(yōu)化決策目標(biāo)；除輸出具有可行性、實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性的系統(tǒng)層維護(hù)優(yōu)化方案，更有效地解決了串并聯(lián)制造系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、維數(shù)災(zāi)難、動(dòng)態(tài)調(diào)度等決策技術(shù)難點(diǎn)，完善和豐富了制造系統(tǒng)的可靠性建模和維護(hù)決策理論。 (4)針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)會(huì)維護(hù)策略在生產(chǎn)約束下多設(shè)備維護(hù)優(yōu)化決策的研究短板，探索了批量生產(chǎn)與預(yù)知維護(hù)的交互決策建模方法，擴(kuò)展提出了生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)的機(jī)會(huì)策略；綜合考慮批量訂單隨機(jī)性和各設(shè)備健康演化，以生產(chǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)作為組合維護(hù)機(jī)會(huì)，建立起系統(tǒng)層提前延后平衡法；動(dòng)態(tài)循環(huán)開展成本結(jié)余擇優(yōu)，實(shí)時(shí)決策預(yù)知維護(hù)雙擺優(yōu)化調(diào)度，制定的系統(tǒng)層交互優(yōu)化方案，解決了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性保障、系統(tǒng)成本結(jié)余最大化、交互決策維數(shù)災(zāi)難挑戰(zhàn)，是對(duì)先進(jìn)制造模式下多設(shè)備維護(hù)決策理論的一種新的探索和拓展。 本文以某企業(yè)液壓傳動(dòng)裝置制造系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與預(yù)知維護(hù)決策為例，研究成果可以強(qiáng)有力地支撐現(xiàn)代制造企業(yè)的全效能生產(chǎn)，為大規(guī)模制造系統(tǒng)的設(shè)備管理、健康預(yù)測(cè)、維護(hù)決策、系統(tǒng)優(yōu)化提供有效的共性方法、技術(shù)和策略。幫助企業(yè)在各種生產(chǎn)流程下制定具有針對(duì)性的實(shí)時(shí)預(yù)知維護(hù)優(yōu)化方案，提高設(shè)備可靠性，降低維護(hù)總成本，保障系統(tǒng)可用度，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，為推動(dòng)設(shè)備健康管理發(fā)展和制造業(yè)高效生產(chǎn)提供積極有力和科學(xué)有效的理論指導(dǎo)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：F425;F273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2754293