自动生产线的同步维修模型及实例研究

自动生产线故障停机时间长、停机费用高,其原因在于:设备种类多且相关联,存在各设备协同维修的难题。首先,寻求生产线故障时间和检查时间之间的平衡点,建立检查周期与总停机时间之间关系的目标函数。其次,借鉴同步维修的"对故障隐患集中式批处理,减少分散维修的停机时间"思想,以及时间延迟维修理论,建立生产线的同步维修模型,该模型利用生产线每天停机次数、每次停机时间及检查时发现的缺陷数,计算出合理的生产线检查周期,并以此为依据制定维修计划,实现"提高维修批量,减少生产线停机时间"的目标。最后,实例研究。收集某生产线近十年的故障记录数据,在分析生产流程、设备布局、各设备停机影响的基础上,提出对策指导生产线维修管理。     

考虑质量相关性需求与完全预防性维修的EPQ决策

在经典EPQ模型基础上，考虑质量相关性需求和周期性完全预防性维修策略，以单位时间利润最大化为目标，构建经济生产批量的决策模型。在企业单位时间利润模型的构建中，结合质量相关性需求以及设备退化这一实际问题，进行动态预防性维修成本、恢复成本、次品修复成本以及产品需求率的构建。考虑目标函数的复杂性，本文采用遗传算法对模型进行数值求解，并通过与不考虑质量相关性需求的EPQ决策的比较分析，验证其合理性。     

基于时间延迟理论的预防维修模型及案例研究

本文旨在解决设备维修决策过程中预防维修检查数据缺乏情况下如何确定出合理的维修间隔期问题。首先,通过预防维修技术经济分析,提出了有关维修间隔期和总的停机时间之间关系的预防维修模型。其次,根据时间延迟维修理论,利用故障记录数据和预防维修检查数据的估计值,建立了统计模型并用来计算维修间隔期内故障次数的期望值。计算机仿真检验证明统计模型正确后,采用最大拟然法估计有关参数,这些参数包括缺陷发生率、时间延迟分布、检查出缺陷的概率等。最后是案例分析,应用估计参数和预防维修模型,计算出最佳的维修间隔期。     

两级供应链订货批量联合决策

本文针对单供应商和单零售商的两级非一体化供应链，分析了供需双方的订货批量、生产批量优化问题，比较分析了分散决策和联合决策过程，证明了联合决策能降低供应商和整个供应链的成本，但是会增加零售商的成本。     

运用延迟时间理论建立汽车维修优化模型

本文在对车队维修现状及维修数据进行分析的基础上,阐述了包括缺陷、故障两个因素的时间延迟模型的概念以及延迟时间建模的原理,提出了检查的时间和次数影响汽车故障的关系,进而建立了汽车维修优化模型.在满足一些假定的检查原则下,这一模型能够确定设备的维修周期等重要维修保养要素.文中最后运用这一优化模型对汽车维修进行了实例研究,得出了优化的汽车维修周期.     

无偏好市场下制造/再制造系统最优生产决策

尽管再制造可以重新获得产品的附加价值,但是再制造产品和新产品具有一定的替代性,厂商在各期应该采用何种生产策略?本文选取单一制造厂商,首先讨论无偏好市场下两期再制造最优生产策略,建立厂商利润最大化的经济优化模型;然后给出了再制造成本节约临界值,以便厂商在不同的再制造成本区域内采取合适的价格和产量决策策略;进而将模型拓展,研究无限期的最优产量和定价策略。由于不同产品的再制造成本节约s的比例并不相同,本文通过优化所得的结论进行数据模拟,研究产品回收率和降级率对s*的影响,s对厂商的产量、定价决策及利润的影响,进而分析降级率对产量和价格的影响,为厂商制定产品设计、生产和回收决策提供依据。     

不确定交货条件下两供应商-单制造商协同供货模型

研究了不确定交货条件下两供应商-单制造商系统基于惩罚策略的协同供货模型。首先建立了基于惩罚策略的供应商和制造商模型,接着对模型中供应商和制造商的最优决策进行了分析,得出两供应商的最优生产批量决策存在唯一纳什均衡,且最优期望利润间接地受其单位缺货成本的影响,而制造商最优订货批量大于等于市场需求。其次建立了集中决策下供应链利润函数模型,并证明了该函数是决策变量的联合凹函数,存在唯一的最优解。为了达到集中决策下的供应链利润最大化,推导出基于惩罚策略的供应链协同机制。制造商通过调整订货批量和零件单位缺货惩罚成本,在供应链利润最大化前提下获得最大的剩余利润。最后数例分析说明制造商如何通过控制该惩罚成本系数使得供应链协同并获得最大的剩余利润。     

具有隐藏故障的多状态竞争失效系统检测策略研究

复杂工业系统的故障中有40%属于隐藏故障,若隐藏故障得不到及时消除,则可能导致巨大的经济损失。本文针对具有隐藏故障的多状态竞争失效系统,在考虑不完全检测的基础上,对其进行了维修建模。首先,基于制定的视情维修策略,分析了系统的更新情形;然后,基于所推导出的各种系统更新情形的发生概率,建立了以期望成本率为目标函数,以检测间隔时间为决策变量的维修模型。最后,以电容器组为例对所构建维修模型的适用性和有效性进行了验证,研究结果表明,检测质量对检测策略的制定有重要影响,因此研究具有隐藏故障的多状态竞争失效系统的检测策略时,有必要考虑检测误差。本文提出的维修建模方法不仅能在一定程度上丰富多状态竞争失效系统的维修策略理论与方法,还能为工程实际中复杂工业系统的维修工作提供理论基础与决策依据。     

适应市场的综合生产计划方法研究

将生产计划工作与产品市场销售决策联系起来,进行联合决策,是制定合理综合生产计划的新途径。在本文中,我们建立了综合生产计划与销售决策模型,提出了求解该模型的算法     

基于时间延迟维修理论检查模型的比较研究

主要解决设备故障停机时间较长情况下如何修正基本检查模型并优化维修间隔期的决策问题.首先阐述了时间延迟概念及其原理,建立了基于时间延迟维修理论的单元件系统基本检查模型,该基本检查模型的建立是基于设备故障停机时间相对检查周期较短的情况,提出了缺陷在故障停机期间继续发生的假定条件,该假定条件并不适合故障停机时间较长的情况,为此提出了只有在设备运行期间才会发生缺陷的假定条件并修正了基本检查模型,根据修正后的检查模型估算出检查周期内故障次数期望值.通过案例比较基本检查模型与修正模型之间的差异,计算结果表明,修正后的模型在检查周期的确定、故障停机时间期望值的计算方面具有更高的精度.     

PRODUCTION SCHEDULING OF CONTINUOUS FLOW LINES: MULTIPLE PRODUCTS WITH SETUP TIMES AND COSTS

The problem of production planning and setup scheduling of multiple products on a single facility is studied in this paper. The facility can only produce one product at a time. A setup is required when the production switches from one type of product to another. Both setup times and setup costs are considered. The objective is to determine the setup schedule and production rate for each product that minimize the average total costs, which include the inventory, backlog, and setup costs. Under the assumption of a constant production rate, we obtain the optimal cyclic rotation schedule for the multiple products system. Besides the decision variables studied in the classical economic lot scheduling problem (ELSP), the production rate is also a decision variable in our model. We prove that our solutions improve the results of the classical ELSP.     

两级供应链产品质量控制契约模型分析

基于博弈论和委托代理理论,研究在两级供应链中如何进行质量控制契约设计的问题。建立生产商和购买商的期望收益函数模型,生产商对其生产过程投资水平进行决策并确定其产品质量预防水平;购买商进行质量评价决策并确定其产品质量检验水平。生产商存在降低其生产过程投资水平的道德风险问题,在生产过程中将"削减投资",购买商为激励生产商提高其生产过程投资水平将支付"信息租金"的成本。购买商在进行产品质量检验决策时,存在夸大产品质量缺陷率的道德风险问题,在产品质量检验过程中将"过度检验"。运用最优化原理,求解生产商的最优生产过程投资水平、产品质量预防水平和价格折扣额与购买商的最优质量检验水平和外部损失分摊比例,并进行了算例分析,结果表明:当生产商提高其生产过程投资水平时,其质量预防水平将显著增加,购买商的质量检验水平将显著下降;随着购买商质量检验水平的提高,生产商所提供的价格折扣额先增大后减少,生产商所承担的外部损失分摊比例将会下降,其期望收益增加,购买商的期望收益将会减少,供应链联合期望收益将呈现"倒U"型,求解了期望收益的最大值及各契约参数的值,结果证明所提出的质量控制契约模型是可行的。     

面向关键设备维修服务的PBC合同与营业中断险集成设计模型及分析

高可用度运行是关键设备系统运营企业产生收益的根本保障。为了减小因小概率突发故障造成的严重收益损失以及可能地继发资金流风险,既要设计合理的服务合同增强对服务供应商的激励,又要同时考虑收益损失减缓策略。基于性能合同（PBC）是根据服务结果给予补偿的新兴激励合同,而购买营业中断保险（BI）是减缓关键设备故障继发资金流风险的有效策略。本文以委托-代理理论为建模框架,研究BI保险与PBC合同集成设计模型,探讨购买保险与否两种情景下的PBC合同最优设计和供应商的最优服务能力决策,分析BI保险决策对PBC合同设计方案的影响规律,调查运营商购买BI保险的决策条件。该成果是维修服务运作与金融保险领域跨界研究的首次尝试,其理论分析结果有助于为关键设备运营企业跨部门决策提供指导。     

风险质检行为下的模糊生产-库存决策

本文研究在风险质检行为下需求与生产率具有模糊属性的由一个制造商与一个零售商构成的生产-库存问题。在假设制造商生产的产品存在质量缺陷,零售商在质检过程中存在质检风险的基础上,分别建立了需求模糊下的生产-库存总成本模型,需求与生产率模糊下的总成本模型,运用符号距离法进行了逆模糊化处理,将模糊化的生产-库存总成本转化为确定性成本。证明了两类情形下的总成本均是关于最优订购量与最优缺货量的联合凸函数。数值分析结果表明：随着期望缺陷率的增加,最优订购量增加,最优缺货量减少,最优成本增加,且最优成本增加的速度越来越快。一类质检风险增大引起总成本增加,二类质检风险增大引起总成本减少。最优订购策略对质检一类风险敏感,对质检二类风险不敏感。     

Statistical Process Control and Condition‐Based Maintenance: A Meaningful Relationship through Data Sharing

This paper focuses on the close relationship between statistical process control and preventive maintenance (PM) of manufacturing equipment. The context is very general: a production process that is characterized by multiple distinct operational states and a failure state. The operational states differ in terms of operational/quality costs and/or the proneness to complete failure. The times of shift from the normal operational state to an inferior one and the times to failure are random variables, not necessarily exponentially distributed. The process is monitored with a control chart with the purpose of quickly detecting shifts to an inferior operational state due to the occurrence of some unobservable assignable cause. At the same time, the information collected from the process may be used to re‐schedule the planned PM, if there is evidence that a failure is imminent. The two mechanisms are obviously related, especially if they are based on measurements of the same critical process characteristic. Yet, they are typically treated independently. We develop a fairly general mathematical model for the joint optimization of the control chart parameters and the maintenance times. Numerical investigation using this model shows that ignoring the close relationship between process control and maintenance results in inefficiencies that may be substantial. It also provides practical insights about the effects of some key problem characteristics on the optimal joint design of process control and maintenance.     

Risk-Based Integrity and Inspection Modeling (RBIIM) of Process Components/System

Process plants deal with hazardous (highly flammable and toxic) chemicals at extreme conditions of temperature and pressure. Proper inspection and maintenance of these facilities is paramount for the maintenance of safe and continuous operation. This article proposes a risk-based methodology for integrity and inspection modeling (RBIIM) to ensure safe and fault-free operation of the facility. This methodology uses a gamma distribution to model the material degradation and a Bayesian updating method to improve the distribution based on actual inspection results. The method deals with the two cases of perfect and imperfect inspections. The measurement error resulting from imperfect inspections is modeled as a zero-mean, normally distributed random process. The risk is calculated using the probability of failure and the consequence is assessed in terms of cost as a function of time. The risk function is used to determine an optimal inspection and replacement interval. The calculated inspection and replacement interval is subsequently used in the design of an integrity inspection plan. Two case studies are presented: the maintenance of an autoclave and the maintenance of a pipeline segment. For the autoclave, the interval between two successive inspections is found to be 19 years. For the pipeline, the next inspection is due after 5 years from now. Measurements taken at inspections are used in estimating a new degradation rate that can then be used to update the failure distribution function.