不确定失效阈值影响下考虑设备剩余寿命预测信息的最优替换策略

作     者：王泽洲 陈云翔 蔡忠义 王莉莉 项华春 WANG Zezhou;CHEN Yunxiang;CAI Zhongyi;WANG Lili;XIANG Huachun

作者机构：空军工程大学装备管理与无人机工程学院陕西西安710051 中国人民解放军93920部队陕西汉中723200 

出 版 物：《国防科技大学学报》 (Journal of National University of Defense Technology)

年 卷 期：2021年第43卷第1期

页      面：145-154页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070104[理学-应用数学] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(71901216) 中国博士后科学基金资助项目(2017M623415) 

主　　题：维修决策 更新报酬理论 剩余寿命预测 不确定失效阈值 EM算法 

摘      要：为了进一步提升设备维修决策的科学性,通过建立综合设备剩余寿命预测数据与不确定失效阈值的最优维修决策模型,实现了不可维修设备的最优替换策略。构建基于非线性Wiener过程的设备性能退化模型,并采用极大似然法估计退化模型参数;提出一种基于期望最大(Expectation Maximization,EM)算法的不确定失效阈值分布系数估计方法,通过引入虚拟失效阈值数据实现对失效阈值分布系数的同步迭代更新;基于首达时的概念推导出不确定失效阈值条件下设备剩余寿命的概率密度函数,并基于更新报酬理论建立维修决策模型,从而实现设备的最优维修决策。算例分析表明,设备的失效阈值会对维修决策结果产生重要影响,考虑设备失效阈值的不确定性既有助于提升剩余寿命预测的准确性,又可以有效降低设备的寿命周期费用。