基于时间延迟的预防维修模型及其决策支持系统研究

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3.0 牛悦 2024-11-19 4 4 999.79KB 53 页 15积分
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摘 要
设备是企业组织生产的重要物质技术基础，是构成生产力的重要要素之一。
加强设备管理对保证企业增加生产、确保产品质量、发展品种、产品更新换代和
降低成本等，都具有十分重要的意义。
预防维修是目前维修管理中采用的主要维修方式，实施预防维修的关键在于
预防维修周期的确定。从而有效解决目前普遍存在的维修不足和维修过剩两大难
题。本文研究包括：
首先，阐述设备可靠性理论，在此基础上分析了几种典型的预防维修策略的
适用范围和求解思路，并论述了几种常用的预防维修模型。
其次，着重研究了周期预防维修策略下的预防维修模型。应用时间延迟维修
理论，建立以可用度最大和费用最低为目标的预防维修模型，并以威布尔分布为
例，计算出最佳维修间隔期。
最后，为了辅助管理人员方便应用上述建立的预防维修模型进行维修决策，
构建维修决策支持系统。着重点在于设计出更为开放、集成度更高的维修决策支
持系统。
关键词：预防维修 维修间隔期 时间延迟 决策支持系统
ABSTRACT
Equipment is the important material and technological foundation for the
production of enterprise organization, and it is also one of the important essentials
constituting the productive force. To strengthen the management in the equipment is of
great significance to guarantee the increase of the increase of enterprise, ensure the
product quality, develop new products, upgrade the products and reduce the costs.
Maintenance Prevention is one of the important ways of maintenance commonly
adopted now, and the key to conducting the maintenance and prevention is to determine
the cycle of maintenance prevention. In order to effectively solve the problems of lack and
excess of maintenance prevention, this paper carries out the researches on the following
aspects:
Firstly, the paper discusses the reliability theory of equipment. On the basis of the
discussions, analyzing a few types of typical maintenance prevention and discussing
some types of maintenance prevention models commonly used.
Secondly, the paper places much emphasis on the research on the maintenance
prevention model. Through the use of the theories of delay time, the model is
established with the maximum availability and minimum costs as the object to
determine the optimum interval by taking weibull distribution as an example.
Lastly, in order to assist management applications to employ above maintenance
prevention models for decision-making, building maintenance decision support system.
The focus is to design a more open and more integrative decision support system of the
maintenance prevention.
Key Word: maintenance prevention, inspection interval, delay time,
decision support system
I
目 录
摘 要
ABSTRACT
第一章 绪 论 ......................................................... 1
§1.1 研究背景 ................................................... 1
§1.1.1 维修管理的意义 ........................................ 1
§1.1.2 维修中存在的问题 ...................................... 1
§1.2 国内外研究现状及评价 ....................................... 3
§1.3 研究内容和技术路线 ......................................... 5
第二章 设备可靠性指标及其维修理论基础 ................................ 7
§2.1 可靠性 ..................................................... 7
§2.1.1 可靠性指标 ............................................ 7
§2.1.2 系统可靠性 ............................................ 8
§2.2 零件磨损规律 .............................................. 10
§2.3 典型故障曲线 .............................................. 11
§2.4 本章小结 .................................................. 13
第三章 设备预防维修策略和及多种预防维修模型 ......................... 14
§3.1 计划预防维修体制概述 ...................................... 14
§3.2 预防维修策略 .............................................. 14
§3.2.1 年龄相依预防维修策略 ................................. 14
§3.2.2 周期预防维修策略 ..................................... 16
§3.2.3 失效极限策略 ......................................... 17
§3.2.4 顺序预防策略 ......................................... 17
§3.2.5 维修极限策略 ......................................... 18
§3.3 多种预防维修模型 .......................................... 19
§3.3.1 基于安全性要求的预防维修模型 ......................... 19
§3.3.2 基于经济性要求的预防维修模型 ......................... 20
§3.3.3 基于最大可用度要求的预防维修模型 ..................... 20
§3.4 本章小结 .................................................. 21
第四章 基于时间延迟的设备周期预防性维修模型 ......................... 22
§4.1 时间延迟的概念及其维修原理 ................................ 22
§4.2 周期预防性维修模型 ........................................ 23
§4.2.1 基本假设 ............................................. 23
§4.2.2 基于最大可用度要求的周期预防维修模型 ................. 23
§4.2.3 基于经济性要求的预防维修模型 ......................... 24
§4.3 时间延迟函数的确定 ........................................ 25
§4.3.1 参数估计 ............................................. 26
§4.3.2 分布拟合检验 ......................................... 27
§4.4 算例分析 .................................................. 28
§4.5 本章小结 .................................................. 31
第五章 设备预防维修决策支持系统 ..................................... 32
II
§5.1 决策支持系统的概述 ......................................... 32
§5.2 决策支持系统的特征 ........................................ 33
§5.3 设备预防维修决策支持系统构架 .............................. 34
§5.3.1 设备预防维修决策支持系统的结构 ....................... 34
§5.3.2 设备预防维修 DSS 的数据库子系统 ....................... 35
§5.3.3 设备预防维修 DSS 的模型库子系统 ....................... 37
§5.3.4 设备预防维修 DSS 的方法库子系统 ....................... 38
§5.3.5 设备维修计划 DSS 的知识库子系统 ....................... 39
§5.3.6 设备预防维修 DSS 的人机交互 ........................... 40
§5.3.7 设备预防维修决策支持系统体系模式的选择 ............... 40
§5.4 预防维修 DSS 框架流程及模块结构 ............................ 42
§5.5 本章小结 .................................................. 46
第六章 总结与展望 ................................................... 47
§6.1 主要工作 .................................................. 47
§6.2 存在的不足与展望 .......................................... 47
参考文献 ............................................................ 48
在读期间公开发表的论文 .............................................. 50
致 谢 .............................................................. 51
第一章 绪论
1
第一章 绪 论
§1.1 研究背景
§1.1.1 维修管理的意义
设备是企业组织生产的重要物质技术基础，是构成生产力的重要要素之一[1]。
加强设备管理对保证企业增加生产、确保产品质量、发展品种、产品更新换代和
降低成本等，都具有十分重要的意义。设备维修管理是设备管理的核心，只有加
强设备维修管理，才能使设备经常保持完好状态，保证企业生产的持续正常进行。
加强设备维修管理有利于提高企业产品质量。现代工业企业的生产活动是人
操纵机器设备、产品由设备直接完成的。因此，产品的质量的稳定性在很大程度
上取决于设备的技术状况。有效的维修管理有利于设备正常稳定运行，一定程度
上保证了产品加工工序的质量。
加强设备维修管理有利于提高企业生产的经济效益。由于机器设备的日益大
型化、精密化、自动化，设备投资越来越大，设备的折旧和维修费用越来越大，
在产品成本中所占的比重不断提高。据统计，设备投资占固定资产投资的 60%～
70%，设备的维修费用约占设备投资的 1/4~1/3。因此，有效的设备维修管理可以在
一定程度上延长设备的物理寿命，减少维修支出，从而降低年均折旧费用和管理
费用，降低产品成本，提高净利润。
加强设备维修管理有利于提高企业运营效率。现在企业以市场为导向，能否
快速响应客户个性化需求逐渐成为企业能否取得竞争优势的核心，这就要求企业
在接受客户订单后能够快速反应，连续生产作业，并能适应各种生产任务。现代
生产对设备的依赖已达到无以复加的地步，生产作业的持续运行离不开科学有效
的设备维修管理。
加强设备维修管理有利于进行安全生产。由于设备生产过程中的腐蚀、磨损
等，使设备的某些部位变薄、变脆，在高速运转中极易导致安全事故。合理的点
检和维修，可以在一定程度上降低由设备故障导致安全事故的概率。
§1.1.2 维修中存在的问题
在实际设备维修管理中，事后维修难以适应现代化生产的要求且使用范围非
常有限，这种维修方式的正在逐渐地退出历史舞台。在当今设备维修管理策略中
状态监测维修正逐渐受到重视，但是因为状态监测维修根据诊断技术和设备监测
来检测设备实时状况，不得不增加大量价格昂贵的检测装备，对维修人员的专业
技术要求相当高，而且存在着检测设备自身的维修问题，此外在使用范围上仅仅
用于状态检测技术可行的某些零部件上。因此普遍推广状态监测维修不符合成本
基于时间延迟的设备预防维修模型及其决策支持系统研究
2
效益原则，它只适用于状态监测费用较低、价格昂贵且利用率高的重要设备，如
精、大、稀和特种设备。
预防维修在现代工业企业中被广泛运用，仍然是企业最主要的维修方式。据
统计，我国机械行业70%以上的厂家采用的设备维护采用预防维修为主的维修方
式。在这种方式下的维修决策管理主要包括确定设备的大修期，确定设备的更新
时机。在大修期内根据设备状况选择调整维修改善维修、小修、项修等。
然而，我国制造业在计划预防维修制下往往依赖于厂家提供的原始资料展开
较为简单的定期计划维修。尽管近年来国内很多制造厂家从国外引进了大量的先
进设备，但由于设备维修的水平却没有得到相应的提高，直接导致故障率居高不
下，维修成本占整个生产成本中的比重过大，使得落后的维修与先进的设备之间
的矛盾日益尖锐，严重地制约着企业生产的发展。其现行设备维修方式的主要缺
陷表现为：
（1）维修过剩。对于处于较好状态的生产设备进行了不必要的维修，因此造
成人力物力财力的浪费和设备有效利用时间的损失。
（2）维修不足。生产设备由于各种原因在计划检修周期内产生局部故障，但
受到检修计划的制约不得不继续运行，有时故障的连续恶化造成维修费用和代价
增加，甚至造成不必要的事故损失。
（3）临时性检修频繁。由有些管理部门统一制定的计划检修安排不能适应一
些缺陷较多的生产设备，运行不到下一个检修周期就必须强制停机，进行事故性
抢修，直接打乱生产及检修计划。
（4）盲目维修。依靠经验和根据计划检修的标准项目制定的非标项目进行设
备检修，往往无法对生产设备做到对症下药，导致维修的盲目性。因此，怎样根
据设备的运行状况准确确定维修周期，选择合理的维修方式，降低维修费用提高
生产设备利用率在制造业中尤为重要。
如今，机械设备的结构趋于复杂化、精密化，性能也更为优越与多样化，这
使得维修变得更为复杂艰巨，已使诸多企业即使拥有解决故障的技术水平，却仍
难以满足生产要求。因此，有必要对其进行定量研究与分析，建立数学模型，以
提高维修计划决策的准确度。
此外，不管从效率角度还是从效益角度考虑，传统设备维修人工决策方法都
无法满足现代生产的要求。传统的人工维修决策的缺陷主要表现为：
（1）效率低。在面对结构化和半结构化决策时，人工决策远不如计算机准确、
快速。此外，人工整理数据、分析数据以及对偶发事件的应对等，需要耗费大量
的时间，不符合成本效益原则。
摘要：

摘要设备是企业组织生产的重要物质技术基础，是构成生产力的重要要素之一。加强设备管理对保证企业增加生产、确保产品质量、发展品种、产品更新换代和降低成本等，都具有十分重要的意义。预防维修是目前维修管理中采用的主要维修方式，实施预防维修的关键在于预防维修周期的确定。从而有效解决目前普遍存在的维修不足和维修过剩两大难题。本文研究包括：首先，阐述设备可靠性理论，在此基础上分析了几种典型的预防维修策略的适用范围和求解思路，并论述了几种常用的预防维修模型。其次，着重研究了周期预防维修策略下的预防维修模型。应用时间延迟维修理论，建立以可用度最大和费用最低为目标的预防维修模型，并以威布尔分布为例，计算出最佳维修...

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