【摘要】：車間制造系統(tǒng)的穩(wěn)定性是保證產(chǎn)品質(zhì)量和快速響應(yīng)市場的關(guān)鍵性工程問題之一。其中,設(shè)備的穩(wěn)定性是制造系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ),而準(zhǔn)確的制造設(shè)備服役可靠性分析和合理的維修計劃是保持設(shè)備穩(wěn)定運行的關(guān)鍵因素。本文從設(shè)備故障數(shù)據(jù)出發(fā),建立了多設(shè)備可靠性分析和維修決策的統(tǒng)一框架,在綜述了目前單設(shè)備與多設(shè)備可靠性分析、維修決策模型及其相關(guān)領(lǐng)域的理論方法、模型和研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了若干針對多設(shè)備可靠性分析和維修決策的新方法,具體包括: (1)分析了設(shè)備故障數(shù)據(jù)的特點,指出其具有重復(fù)測量數(shù)據(jù)的特性。綜合考慮了同型設(shè)備之間的異質(zhì)性和重復(fù)測量之間的自相關(guān)性,建立了針對多設(shè)備可靠性分析的廣義線性混合效應(yīng)模型,克服了傳統(tǒng)單設(shè)備可靠性模型的不足。詳細論述了模型參數(shù)估計計算理論和方法,擬合優(yōu)度檢驗的新方法。模型之優(yōu)點在于不僅可以得到單個設(shè)備的可靠性變動趨勢,而且還可以得到總體的可靠性變動趨勢。 (2)分析了維修效應(yīng)和劣化趨勢對設(shè)備可靠性的沖擊影響,提出了綜合比例強度和非線性混合效應(yīng)的多設(shè)備可靠性分析集成模型。詳細討論了模型參數(shù)估計計算理論和方法。與傳統(tǒng)模型相比,該模型融合了設(shè)備相關(guān)工程信息,不僅可以對維修效果進行定量評估,而且還可以得到單設(shè)備和總體的相關(guān)可靠性指標(biāo)之封閉解。 (3)分析了選擇性維修方法在解決生產(chǎn)線多設(shè)備維修決策問題的優(yōu)勢。首次將ARI_1和ARI_∞兩種算術(shù)回退故障強度模型和選擇性維修方法相結(jié)合,給出了設(shè)備在小修、預(yù)防維修、大修等不同維修方式下的故障強度的演化規(guī)則,以此為基礎(chǔ),建立了基于約束規(guī)劃的多設(shè)備選擇性維修決策模型,并給出了結(jié)合貪婪規(guī)則和遺傳算法的求解算法和相關(guān)工程實例。 (4)分析了引入役齡回退因子和故障率因子的復(fù)合故障率計算方法,首次將復(fù)合故障率模型和多設(shè)備維修選擇優(yōu)化方法相結(jié)合。從與故障強度不同的視角,定義了設(shè)備在小修、預(yù)防維修、大修等不同維修方式下的故障率演化規(guī)則。以此為基礎(chǔ),建立了基于約束規(guī)劃的多設(shè)備選擇性維修決策模型,并給出了結(jié)合結(jié)構(gòu)啟發(fā)式規(guī)則和禁忌搜索算法的求解算法和相關(guān)工程實例。 (5)在上述研究基礎(chǔ)上,開發(fā)了汽車發(fā)動機車間生產(chǎn)線維修決策分析支持的原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)運行,采用流行的軟件架構(gòu),具有良好的擴展性和跨平臺性。詳細介紹了該系統(tǒng)的工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)體系,相關(guān)功能模塊及運行實例。最后,對全文進行總結(jié),指出進一步的研究方向。
【圖文】：

圖 5.3 維修間隔時長 Δ T和單位時間維修損失費用之間的關(guān)系表 5.3 維修間隔時間為 52 小時的最佳維修策略及費用故障小修設(shè)備 M2-6預(yù)防性維修設(shè)備 M1-1，M2-4，M2-5大修設(shè)備 M4-1，M6-2，M6-3，M8-1，M8-2總維修時間 18 小時總費用 37724.8 元單位時間費用 538.9 元/小時一個可以改變的參數(shù)是維修持續(xù)時長mT ，，一般來說，維修時長越大，更多的設(shè)備進行維修，從而減少故障損失費用，但當(dāng)mT 達到一定數(shù)值修設(shè)備都選擇進行了維修，因此再增加維修時間也無意義了，圖 5.4 顯時長為 80 小時的情況下維修時長對單位時間維修損失費用的影響關(guān)系時長達到 28 小時后，單位時間維修損失費就不再減小了。時，為了闡述本章方法的有效性，可以把本章的建模方法與文獻[133

圖 5.4 維修持續(xù)時長和單位時間維修損失費用之間的關(guān)系1) Lust 的選擇性維修模型更適合多組件產(chǎn)品而不是多設(shè)備制造系統(tǒng)，因為型中，只考慮了可靠度這個因素。在我們的模型中，經(jīng)濟成本是個關(guān)鍵的。我們同時也強度了預(yù)防維修的修復(fù)非新、并行工作中的故障設(shè)備將在一降低雖然仍在工作的加工生產(chǎn)線的產(chǎn)量等因素；2) Das 的方法綜合考慮了成本和可靠度因素，通過執(zhí)行某一設(shè)定設(shè)備可靠成組維修策略來優(yōu)化維修成本。這個方法更適合具有多工藝路線、無并行元制造系統(tǒng)。同時在這個模型中，僅僅考慮了預(yù)防維修和最小維修，也無的限制，而且預(yù)防維修的效果是使設(shè)備修復(fù)如新。在我們的模型中，包含修動作，每個維修間隔的時長時受限的，這個約束導(dǎo)致了維修工程師不得工線所有設(shè)備的某一子集來執(zhí)行維修動作。此外，預(yù)防維修前后的設(shè)備故化的，其演化規(guī)則由基于役齡回退因子和故障率增加因子的復(fù)合故障率�？傊菊略� Cassady 和 Lust 等人研究成果的基礎(chǔ)上，對加工生產(chǎn)線的選
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TH186

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