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)運行周期長、技術(shù)復(fù)雜程度高的特點。大科學(xué)裝置的建設(shè)不僅是我國綜合國力日益提高的體現(xiàn),也對我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展起到極大的促進(jìn)作用,具有廣泛的社會影響意義。在大科學(xué)裝置立項論證與設(shè)計方案論證時,通常側(cè)重考慮其性能和研制費用,會忽略系統(tǒng)運行階段的維護(hù)和保障費用支出,也對可靠性設(shè)計和全生命周期成本(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)計的綜合優(yōu)化問題。
　　針對由N個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)計值、備件儲備量和LCC的解析關(guān)系。在部件壽命服從威布爾分布的條件下,通過對設(shè)計費用模型與制造費用模型的構(gòu)建與完善,建立包括設(shè)計費用、制造費用、備件存儲費用和維修費用在內(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)計水平、LCC最小值和最優(yōu)備件存儲量。
　　針對可修系統(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)計水平與最優(yōu)LCC的關(guān)系曲線。通過對比分析未考慮預(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)計中的費效改進(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)計水平

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