可靠性約束的大科學(xué)裝置全生命周期成本建模與優(yōu)化方法.pdf

1、大科學(xué)裝置通常具有投資規(guī)模大、建設(shè)運(yùn)行周期長(zhǎng)、技術(shù)復(fù)雜程度高的特點(diǎn)。大科學(xué)裝置的建設(shè)不僅是我國(guó)綜合國(guó)力日益提高的體現(xiàn),也對(duì)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用,具有廣泛的社會(huì)影響意義。在大科學(xué)裝置立項(xiàng)論證與設(shè)計(jì)方案論證時(shí),通常側(cè)重考慮其性能和研制費(fèi)用,會(huì)忽略系統(tǒng)運(yùn)行階段的維護(hù)和保障費(fèi)用支出,也對(duì)可靠性設(shè)計(jì)和全生命周期成本(Lifecycle Cost,LCC)的綜合優(yōu)化考慮不足。
　　考慮全生命周期成本理論與可靠性設(shè)計(jì)優(yōu)化、

2、備件保障管理和維修策略的結(jié)合,提出可靠性約束下的大科學(xué)裝置全生命周期成本優(yōu)化模型,為系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供科學(xué)決策的思路和方法,是系統(tǒng)成本管理和可靠性設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)化問題。
　　針對(duì)由N個(gè)不可修部件組成的系統(tǒng),在系統(tǒng)備件保障度的約束下,研究系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)值、備件儲(chǔ)備量和LCC的解析關(guān)系。在部件壽命服從威布爾分布的條件下,通過對(duì)設(shè)計(jì)費(fèi)用模型與制造費(fèi)用模型的構(gòu)建與完善,建立包括設(shè)計(jì)費(fèi)用、制造費(fèi)用、備件存儲(chǔ)費(fèi)用和維修費(fèi)用在內(nèi)的系統(tǒng)LC

3、C優(yōu)化模型。經(jīng)過優(yōu)化求解,得到滿意的可靠性設(shè)計(jì)水平、LCC最小值和最優(yōu)備件存儲(chǔ)量。
　　針對(duì)可修系統(tǒng),采用預(yù)防性維修策略,構(gòu)建可靠度約束下的可修系統(tǒng)的 LCC優(yōu)化模型,進(jìn)而得到包含預(yù)防性維修策略的可靠性設(shè)計(jì)水平與最優(yōu)LCC的關(guān)系曲線。通過對(duì)比分析未考慮預(yù)防性維修策略的LCC曲線,揭示可靠性設(shè)計(jì)水平、預(yù)防性維修策略和最優(yōu)LCC的內(nèi)在關(guān)系,為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的費(fèi)效改進(jìn)提供思路和方法。接著完整地提出包括均衡的系統(tǒng)全生命周期成本、可靠性設(shè)計(jì)水平

4、和預(yù)防性維修次數(shù)在內(nèi)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)均衡區(qū)域的決策方法。
　　將上述方法應(yīng)用于某大科學(xué)裝置的設(shè)計(jì)階段,開展兩個(gè)案例系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)和成本管理的優(yōu)化分析,驗(yàn)證所提出方法的有效性和實(shí)用性。
　　本文提出的研究思路和方法有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段分析和解決系統(tǒng)運(yùn)行階段的維護(hù)和保障費(fèi)用支出問題、可靠性設(shè)計(jì)與全生命周期費(fèi)用的綜合優(yōu)化問題。特別是,滿足經(jīng)濟(jì)性和可靠性要求的設(shè)計(jì)均衡區(qū)域?qū)τ诖罂茖W(xué)裝置的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行維護(hù)具有明顯的理論和工程應(yīng)用