本發(fā)明提供了一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法，屬于生產(chǎn)管理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

作為提高制造系統(tǒng)可靠性與可用性進而保證生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、企業(yè)利潤的關(guān)鍵措施，制造系統(tǒng)的維修策略一直是制造型企業(yè)關(guān)注的重點。據(jù)統(tǒng)計，通常設(shè)備維修費用占制造成本的15％-40％，并且隨著自動化、智能化技術(shù)的發(fā)展，其年增漲幅度高達10％-15％。因此，制定合理的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修策略已成為企業(yè)降低運營成本，提高市場競爭力的重要手段。

隨著信息技術(shù)與計算科學(xué)的快速發(fā)展及其在智能制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，工業(yè)企業(yè)的設(shè)備日益復(fù)雜化、精密化、智能化，制造系統(tǒng)的維修策略面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。從系統(tǒng)工程的角度來看，制造系統(tǒng)的直接服務(wù)對象是生產(chǎn)任務(wù)，穩(wěn)定運行的制造系統(tǒng)是保證產(chǎn)品質(zhì)量與交貨期的先行條件，制造系統(tǒng)維修策略的制定過程中生產(chǎn)計劃和設(shè)備任務(wù)是不可忽視的，維修活動與生產(chǎn)活動之間存在天然的相互影響關(guān)系?，F(xiàn)代制造系統(tǒng)多為復(fù)雜的多工位制造系統(tǒng)，由于設(shè)備在運行過程中時刻發(fā)生的磨損老化現(xiàn)象，制造系統(tǒng)本身具有固有多態(tài)性特性，加之多變的生產(chǎn)任務(wù)要求，使對制造系統(tǒng)生產(chǎn)狀態(tài)的描述更加困難。此外，制造系統(tǒng)中各設(shè)備之間存在著由生產(chǎn)工藝決定的功能結(jié)構(gòu)關(guān)系，各設(shè)備的維修活動存在任務(wù)相關(guān)性、經(jīng)濟相關(guān)性等復(fù)雜關(guān)系，這些現(xiàn)象為維修工作帶來了巨大的挑戰(zhàn)。合理的制造系統(tǒng)維修策略在生產(chǎn)過程中具有舉足輕重的地位，是保證企業(yè)進行高質(zhì)量、低成本生產(chǎn)的前提，如何預(yù)測制造系統(tǒng)生產(chǎn)狀態(tài)，進而根據(jù)具體生產(chǎn)任務(wù)制定針對性的預(yù)測性維修策略以適應(yīng)生產(chǎn)活動的動態(tài)調(diào)度是制造領(lǐng)域公認(rèn)的科學(xué)難題。

現(xiàn)階段，事后維修已不能滿足生產(chǎn)要求，制造系統(tǒng)維修策略的研究以預(yù)防性維修為主，可分為視情維修與周期性(定期)維修。視情維修方法更多的是關(guān)注設(shè)備本身退化狀態(tài)，基于設(shè)備基本可靠性狀態(tài)建立制造系統(tǒng)維修策略，這種方法無疑忽略的來自生產(chǎn)任務(wù)及產(chǎn)品質(zhì)量的要求和限制，缺乏實用性；周期性維修則是基于系統(tǒng)運行時間，建立制造系統(tǒng)的最佳預(yù)防性維修周期，這種方法在實際生產(chǎn)中被廣泛使用，但是忽略方法本身忽略了系統(tǒng)運行狀態(tài)，常常導(dǎo)致維修過剩造成不必要的經(jīng)濟損失，或者維修不及時影響生產(chǎn)，甚至造成安全事故。針對已有的研究思路不能從系統(tǒng)工程角度綜合考慮制造系統(tǒng)的多態(tài)性，無法為企業(yè)制定切實可行的維修策略的局限性，本專利提出一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法：通過定義制造系統(tǒng)任務(wù)可靠性(制造系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定生產(chǎn)任務(wù)的能力(即R_d))融合設(shè)備性能狀態(tài)與實際生產(chǎn)任務(wù)需求，以科學(xué)地描述制造系統(tǒng)的生產(chǎn)狀態(tài)，進而以最小綜合費用為準(zhǔn)則，結(jié)合任務(wù)要求在制造系統(tǒng)各相關(guān)工位之間的傳遞，依次分析了當(dāng)前制造系統(tǒng)各設(shè)備的最佳預(yù)測性維修策略。該方法從根本上彌補了傳統(tǒng)預(yù)防性維修方法不足。本發(fā)明給出的一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法，從總體上關(guān)注了整個制造系統(tǒng)的生產(chǎn)狀態(tài)，以此保證企業(yè)的生產(chǎn)效益。以這種理論指導(dǎo)制造系統(tǒng)設(shè)備維護活動的實施，既能滿足提高設(shè)備可靠性與可用性、保障生產(chǎn)安全、保證生產(chǎn)任務(wù)按時完成的要求，又能降低企業(yè)生產(chǎn)費用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(1)本發(fā)明的目的：

針對以往基于生產(chǎn)設(shè)備本身性能狀態(tài)或者設(shè)備運行時間的制造系統(tǒng)預(yù)防性維修策略的不足，本發(fā)明提供一種新的制造系統(tǒng)維修策略制定方法——一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法。以給定規(guī)劃時間段內(nèi)且明確及具體生產(chǎn)任務(wù)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修策略的制定為視角，根據(jù)制造系統(tǒng)任務(wù)可靠性內(nèi)涵，建立任務(wù)可靠性與設(shè)備性能退化狀態(tài)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；進而估算在一定的任務(wù)可靠性閾值下，規(guī)劃時間內(nèi)的可能產(chǎn)生的由糾正性維修費用、計劃維修費用、設(shè)備生產(chǎn)能力損失、無法按時完成生產(chǎn)任務(wù)導(dǎo)致的間接經(jīng)濟損失以及產(chǎn)品質(zhì)量損失構(gòu)成的綜合費用，進而得到在不同任務(wù)可靠性閾值下，生產(chǎn)規(guī)劃周期內(nèi)產(chǎn)生的綜合費用的變化曲線，確定設(shè)備最佳維修策略。進一步的，基于任務(wù)要求在制造系統(tǒng)中的逆向傳遞，建立多工位制造系統(tǒng)的預(yù)測性維修策略。

(2)技術(shù)方案：

本發(fā)明是一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法，提出的基本假設(shè)如下：

假設(shè)1制造系統(tǒng)每臺加工設(shè)備后都有一個檢測工位，且檢測結(jié)果是絕對可靠的；

假設(shè)2只有質(zhì)量檢測合格的在制品能夠進入下一工位；

假設(shè)3制造系統(tǒng)各設(shè)備之間相互獨立；

假設(shè)4設(shè)備發(fā)生故障時立即進行糾正性維修，采用最小維修方式，其作用是恢復(fù)設(shè)備運行，不影響設(shè)備性能的變化趨勢；

假設(shè)5預(yù)測性維修為提前設(shè)定的不完美的計劃維修，能夠改善設(shè)備性能但不能使設(shè)備恢復(fù)如新；

假設(shè)6設(shè)備在規(guī)劃時間開始時為全新狀態(tài)，且設(shè)備的故障率服從威布爾分布；

假設(shè)7設(shè)備發(fā)生的各類型故障模式的比例是恒定的，并且各類型故障的修復(fù)時間與設(shè)備當(dāng)前的性能狀態(tài)無關(guān)；

基于上述假設(shè)，本發(fā)明提出的一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法，其步驟如下：

步驟1、建立制造系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；

步驟2、利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對設(shè)備性能變化趨勢及各相關(guān)參數(shù)進行分析，并分析任務(wù)可靠與設(shè)備性能退化之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系；

步驟3、預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的糾正性維修費用；

步驟4、預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的計劃維修費用；

步驟5、預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的加工能力損失費用；

步驟6、預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的間接損失費用；

步驟7、預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量損失費用；

步驟8、預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的綜合費用，確定該設(shè)備任務(wù)可靠性閾值，進而確定最佳預(yù)測性維修策略；

步驟9、根據(jù)步驟8的結(jié)果，確定上一臺設(shè)備任務(wù)要求，重復(fù)步驟2-8，直至完成整個制造系統(tǒng)預(yù)測性維修策略的制定；

步驟10、結(jié)果分析。

其中，在步驟1中所述的“建立制造系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫”，是指根據(jù)產(chǎn)品關(guān)鍵質(zhì)量特性的分解映射識別制造系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備，然后基于工業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)，收集各相關(guān)設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括設(shè)備故障數(shù)據(jù)、歷史維修數(shù)據(jù)、質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)以及運行檢測數(shù)據(jù)等。在智能制造背景下，該類數(shù)據(jù)可輕易從網(wǎng)絡(luò)云端獲取。

其中，在步驟2中所述的“利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對設(shè)備性能變化趨勢及各相關(guān)參數(shù)進行分析”，是指根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定設(shè)備故障率變化趨勢λ_k+1(t)＝b_kλ_k(t+a_kt_k)，這里a_k表示壽命遞減因子，0＜a_k＜1；b_k表示故障增加因子，b_k＞1；t_k表示第k次預(yù)測性維修周期時間。根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定合格率變化趨勢ρ_k(t)＝ρ₀-γλ_k(t)，這里ρ₀表示全新狀態(tài)下設(shè)備的制造合格率，γ表示一個常數(shù)系數(shù)。那么，設(shè)備在第k次預(yù)測性維修周期內(nèi)的制造合格率期望可表示為：

其中，在步驟2中所述的“分析任務(wù)可靠性與設(shè)備性能退化之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系”，是指根據(jù)制造系統(tǒng)任務(wù)可靠性內(nèi)涵建立任務(wù)可靠性與設(shè)備性能(累積故障概率)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并提出基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的設(shè)備維修機理，如圖1所示；制造系統(tǒng)任務(wù)可靠性與加工能力狀態(tài)分布及概率直接相關(guān)，加工能力狀態(tài)分布及概率與設(shè)備累積故障概率之間的關(guān)系可表示為：

${\stackrel{\‾}{A}}_{k+1}\left(t\right)=downtimewithin\[0,t\]/t=\underset{x=1,2...M}{\Σ}{P}_{ix}\·(C_{iM}-C_{ix})/C_{iM}=\mathrm{\τ}{\∫}_0^t{\mathrm{\λ}}_{k+1}\left(t\right)dt$

這里，表示設(shè)備不可用度，C_iM表示最大加工能力狀態(tài)，P_ix表示設(shè)備加工能力狀態(tài)為C_ix的概率，τ表示單次糾正性維修時間期望這里δ_(i,e)表示故障模式e發(fā)生的概率，故障模式e的維修時間。

其中，在步驟3中所述的“預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的糾正性維修費用”，是指根據(jù)某一給定的任務(wù)可靠性閾值，計算在規(guī)劃時間段內(nèi)設(shè)備發(fā)生故障而進行糾正性維修所產(chǎn)生的費用c₁，表示式為這里c_c表示單次糾正維修費用的期望值，E表示規(guī)劃時間段(0，T)內(nèi)預(yù)測性維修周期數(shù)，ε表示最后一次預(yù)測性(計劃)維修結(jié)束到規(guī)劃時間段末端的剩余時間這里N_k＝1，τ′表示單次計劃維修所用時間。

其中，在步驟4中所述的“預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的計劃維修費用”，是指基于任務(wù)可靠性閾值，計算在規(guī)劃時間段內(nèi)的計劃維修次數(shù)，進而計算計劃維修所產(chǎn)生的費用c₂，表達式為這里c_p表示單次計劃維修費用的期望值。

其中，在步驟5中所述的“預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的加工能力損失費用”，是指估算設(shè)備由于維修活動導(dǎo)致停機所產(chǎn)生的損失c₃，表達式為這里l_p表示單次計劃維修造成的生產(chǎn)力能損失，θ表示單位生產(chǎn)能力降低對應(yīng)的損失成本。

其中，在步驟6中所述的“預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的間接損失費用”，是指由生產(chǎn)任務(wù)不能按時完成所造成的企業(yè)間接經(jīng)濟損失c₄，包括逾期賠付、企業(yè)信譽下降導(dǎo)致訂單減少等。表達式為：

$c_4=\mathrm{\σ}\left(\frac{\underset{k=1}{\overset{E}{\mathrm{\Σ}}}{N}_k{t}_k}{T-\underset{k=1}{\overset{E}{\mathrm{\Σ}}}{N}_k{\mathrm{\τ}}^{\′}}\right(1-R_{iT})+\frac{\mathrm{\ϵ}}{T-\underset{k=1}{\overset{E}{\mathrm{\Σ}}}{N}_k{\mathrm{\τ}}^{\′}}(1-R_{i\mathrm{\ϵ}}\left)\right)$

這里，σ表示間接損失期望，與具體生產(chǎn)任務(wù)相關(guān)，由專家評測后給出；R_iT表示設(shè)備(i)的任務(wù)可靠性閾值，R_iε表示在剩余時間ε內(nèi)的任務(wù)可靠性。

其中，在步驟7中所述的“預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量損失費用”，是指估算由于產(chǎn)品質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的生產(chǎn)損失c₅，表達式為：

這里，d表示生產(chǎn)任務(wù)要求(單位時間內(nèi)輸出的合格產(chǎn)品數(shù)量)，表示預(yù)測性預(yù)測周期內(nèi)設(shè)備(i)的制造合格率期望，表示剩余時間段ε內(nèi)設(shè)備(i)的制造合格率期望，表示單個缺陷產(chǎn)品對應(yīng)的生產(chǎn)損失。

其中，在步驟8中所述的“預(yù)測設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的綜合費用”，確定該設(shè)備任務(wù)可靠性閾值，進而確定最佳預(yù)測性維修策略，是指借助MATLAB軟件計算不同任務(wù)可靠性閾值下的綜合費用c＝c₁+c₂+c₃+c₄+c₅，以綜合費用最低為原則確定最佳任務(wù)可靠性閾值，進而得到預(yù)測性維修策略(t₁，t₂，t₃，…，t_E-1)。

其中，在步驟9中所述的“根據(jù)步驟8的結(jié)果，確定上一臺設(shè)備任務(wù)要求，重復(fù)步驟2-8，直至完成整個制造系統(tǒng)預(yù)測性維修策略的制定”，是指根據(jù)當(dāng)前設(shè)備的任務(wù)可靠性閾值，確定當(dāng)前設(shè)備在規(guī)劃時間段內(nèi)的制造合格率期望利用(帶有返工操作的設(shè)備)得到當(dāng)前設(shè)備的輸入要求，即為上一臺生產(chǎn)設(shè)備的輸出要求，依次完成每臺相關(guān)設(shè)備的預(yù)測性維修策略的制定。

其中，在步驟10中所述的“結(jié)果分析”，是將本方法所得結(jié)果與傳統(tǒng)視情維修、周期性維修方法的結(jié)果作對比。

通過以上步驟，建立了基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的多工位制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法，達到了設(shè)備性能狀態(tài)結(jié)合實際生產(chǎn)任務(wù)的工程目的，解決了傳統(tǒng)視情維修僅關(guān)注設(shè)備自身狀態(tài)而忽略實際生產(chǎn)狀態(tài)的問題以及周期性維修的盲目性問題，進而降低生產(chǎn)活動中由于決策偏差導(dǎo)致的經(jīng)濟損失，提升企業(yè)生產(chǎn)效益與競爭力。

(3)本發(fā)明所述的一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法，其使用方法如下：

步驟1、根據(jù)產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量特性，利用質(zhì)量功能展開進行關(guān)鍵質(zhì)量特性的分解映射，識別相關(guān)工藝及生產(chǎn)設(shè)備，進而建立面向該生產(chǎn)任務(wù)的制造系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；

步驟2、對設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行分析，估算各參數(shù)的取值；

步驟3、計算不同任務(wù)可靠性閾值下的糾正性維修費用；

步驟4、計算不同任務(wù)可靠性閾值下的計劃維修費用；

步驟5、計算不同任務(wù)可靠性閾值下設(shè)備加工能力損失；

步驟6、計算不同任務(wù)可靠性閾值下的間接損失；

步驟7、計算不同任務(wù)可靠性閾值下的產(chǎn)品質(zhì)量損失；

步驟8、計算綜合費用，確定綜合費用最小時對應(yīng)的任務(wù)可靠性閾值，并計算執(zhí)行計劃維修的時間節(jié)點。

步驟9、基于任務(wù)要求在制造系統(tǒng)中的逆向傳遞，確定前一工位的任務(wù)要求，然后重復(fù)步驟2-8。

步驟10、利用美國MATLAB軟件仿真，對本專利方法與傳統(tǒng)預(yù)防性維修方法對比。

(4)優(yōu)點和功效：

本發(fā)明是一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法，其優(yōu)點是：

1>.本發(fā)明著重考慮了制造系統(tǒng)的多態(tài)性問題，突破了傳統(tǒng)視情維修和周期性維修的片面性與盲目性問題。

2>.本發(fā)明充分考慮了多工位制造系統(tǒng)各設(shè)備之間的功能關(guān)系，利用任務(wù)要求的逆向傳遞，給出了多工位制造系統(tǒng)的預(yù)測性維修策略制定方法。

3>.本發(fā)明以具體生產(chǎn)任務(wù)要求為出發(fā)點，具有極高的針對性、科學(xué)性和實用性。

附圖說明

圖1是基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的設(shè)備維修機理。

圖2是本發(fā)明所述方法流程圖。

圖3是糾正性維修費用隨任務(wù)可靠性閾值的變化趨勢圖。

圖4是計劃維修費用隨任務(wù)可靠性閾值的變化趨勢圖。

圖5是設(shè)備產(chǎn)能損失費用隨任務(wù)可靠性閾值的變化趨勢圖。

圖6是間接損失費用隨任務(wù)可靠性閾值的變化趨勢圖。

圖7是產(chǎn)品質(zhì)量損失費用隨任務(wù)可靠性閾值的變化趨勢圖。

圖8是綜合費用隨任務(wù)可靠性閾值的變化趨勢圖。

圖9是綜合費用隨預(yù)防性維修周期閾值的變化趨勢圖。

圖10是設(shè)備相關(guān)總體費用隨設(shè)備累積故障概率閾值的變化趨勢圖。

圖中符號說明如下：

是指設(shè)備i的輸入載荷；

是指設(shè)備i的輸出合格品數(shù)；

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明做進一步詳細說明。

本發(fā)明是一種基于任務(wù)可靠性狀態(tài)的制造系統(tǒng)預(yù)測性維修方法，見圖2所示，其實施步驟如下：

步驟1收集某型號四缸柴油發(fā)動機氣缸蓋的產(chǎn)品質(zhì)量信息。利用質(zhì)量功能展開進行關(guān)鍵質(zhì)量特性的分解映射，識別發(fā)動機氣缸蓋制造系統(tǒng)相關(guān)關(guān)鍵工藝及生產(chǎn)設(shè)備，見下表1。然后分別搜集各相關(guān)加工設(shè)備的故障、維修、質(zhì)量檢測以及運行檢測等數(shù)據(jù)。

表1.關(guān)鍵質(zhì)量特性及其制造工藝信息

步驟2對設(shè)備a₅的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)基于任務(wù)可靠性的設(shè)備維修機理，如圖1所示，估算各相關(guān)參數(shù)的取值。

故障率服從威布爾分布：λ₁(t)＝(m/η)(t/η)^m-1，這里m＝3，η＝100，t表示預(yù)測性維修后的設(shè)備運行時間；壽命遞減因子a₁＝a₂＝…＝a_E＝0.1，故障遞增因子b₁＝b₂＝…＝b_E＝1.1；

制造合格率：ρ_k(t)＝ρ₀-γλ_k(t)，這里ρ₀＝0.99，γ＝0.03；

加工能力狀態(tài)分布及概率：

S_x＝{0,20,40,60,80,100,120,140,160,180,200}，

P_x＝{P₀,P₁,P₂,P₃,P₄,P₅,P₆,P₇,P₈,P₉,P₁₀}，

由各類故障發(fā)生概率可得：P₀＝P₁＝P₂＝3P₃＝5P₄＝7P₅＝7P₆＝10P₇＝12P₈＝17P₉且

時間參數(shù)：糾正性維修耗時期望τ＝0.424；計劃維修τ′＝0.4；

成本參數(shù)：c_c＝300,l_p＝80,c_p＝50,θ＝0.8,σ＝2000；

生產(chǎn)任務(wù)：d＝150/天；

規(guī)劃時間段：T＝150天。

步驟3計算不同任務(wù)可靠性閾值下的糾正性維修費用。由不可用度等式可知，設(shè)備累積故障概率與設(shè)備加工能力分布概率一一對應(yīng)，這樣在給定具體任務(wù)要求時，任務(wù)可靠性狀態(tài)與設(shè)備累積故障概率則呈一一對應(yīng)關(guān)系，在本案例中，基于步驟2中所得到的各參數(shù)的取值，得到兩參數(shù)數(shù)值之間存在關(guān)系：此式不具物理意義。取任務(wù)可靠性閾值優(yōu)化范圍為(0.5,1)，糾正性維修費用的變化趨勢如圖3所示。

步驟4計算不同任務(wù)可靠性閾值下的計劃維修費用。取任務(wù)可靠性閾值優(yōu)化范圍為(0.5,1)，計劃維修費用的變化趨勢如圖4所示。

步驟5計算不同任務(wù)可靠性閾值下設(shè)備產(chǎn)能損失費用。取任務(wù)可靠性閾值優(yōu)化范圍為(0.5,1)，產(chǎn)能損失費用的變化趨勢如圖5所示。

步驟6計算不同任務(wù)可靠性閾值下的間接損失費用。取任務(wù)可靠性閾值優(yōu)化范圍為(0.5,1)，間接損失費用的變化趨勢如圖6所示。

步驟7計算不同任務(wù)可靠性閾值下的產(chǎn)品質(zhì)量損失費用。取任務(wù)可靠性閾值優(yōu)化范圍為(0.5,1)，產(chǎn)品質(zhì)量損失費用的變化趨勢如圖7所示。

步驟8計算綜合費用，取任務(wù)可靠性閾值優(yōu)化范圍為(0.5,1)，其部分計算結(jié)果如下表2所示。綜合費用的變化趨勢如圖8所示。

表2.部分計算結(jié)果

優(yōu)化結(jié)果為：當(dāng)設(shè)備a₅的任務(wù)可靠性閾值取0.958時，設(shè)備a₅針對該生產(chǎn)任務(wù)的綜合費用最低，為c＝965.54，這種情況下，在規(guī)劃時間段內(nèi)需進行4次計劃維修，分別是：t₁＝39.15；t₂＝34.02；t₃＝29.52；t₄＝25.60

步驟9根據(jù)設(shè)備a₅的預(yù)測性維修策略，可得設(shè)備a₄為滿足最終任務(wù)要求，其分任務(wù)要求d₄＝151.8，然后重復(fù)步驟1-8，以此類推最終結(jié)果如表3所示。

表3.優(yōu)化結(jié)果

步驟10利用MATLAB軟件仿真，對本專利方法與傳統(tǒng)預(yù)防性維修方法對比。以設(shè)備a₅為例，使用定期預(yù)防維修方法，其綜合費用隨計劃維修周期的變化趨勢如圖9所示。使用基于設(shè)備性能的視情維修方法，不考慮具體生產(chǎn)狀態(tài)，此時設(shè)備相關(guān)總體費用僅包括糾正性維修、計劃維修和設(shè)備產(chǎn)能損失三種，其設(shè)備相關(guān)總體費用隨設(shè)備累積故障概率的變化趨勢如圖10所示。

進一步分析這三種維修方法所得的三個最優(yōu)維修策略，并對比三個最優(yōu)維修策略對應(yīng)的綜合費用，如表4所示。

表4.優(yōu)化結(jié)果對比

本發(fā)明方法較現(xiàn)有的兩種預(yù)防性維修方法具有明顯的優(yōu)勢，這是因為本發(fā)明是在充分認(rèn)識制造系統(tǒng)多態(tài)性的基礎(chǔ)上提出的，并以具體生產(chǎn)任務(wù)要求為出發(fā)點，較其他兩周方法具有更好的針對性、科學(xué)性和實用性，能夠指導(dǎo)企業(yè)制定合理的設(shè)備維修策略，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。