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生产系统设备的维修对企业的制造成本和生产运营有着重要影响,是决定企业经济效益和市场竞争力的关键因素之一。预防性维修相对于传统维修,摒弃了依靠经验及定性判断为主的维修模式,运用各种维修建模方法和优化技术,侧重于对维修工作进行定量描述及分析,能更好地指导企业的维修实践,提高企业运营绩效。在激烈的市场竞争环境中,深入探索和挖掘预防性维修的潜在规律,构建有效的预防性维修策略和模型,对现代制造企业具有十分重要的意义。基于生产系统设备预防性维修对生产成本和生产任务的重大影响,本文提出了弹性周期预防性维修策略,其设备的维修间隔具有一定的选择范围;并重点研究了弹性周期预防性维修策略的建模和优化问题,包括有限时间区间弹性周期预防性维修决策问题、弹性周期预防性维修计划和生产计划的联合优化问题等。本文具体研究内容包括以下几个方面:(1)针对单设备生产系统,构建了有限时间区间内的弹性周期预防性维修策略的多目标优化模型。在保障系统可用度和可靠度的前提下,以维修费用最少和维修时间最短为优化目标。运用基于Pareto秩和罚函数的多目标遗传算法有效解决了弹性周期预防性维修计划的优化问题。通过实例的分析,可以看出弹性周期预防性维修策略在降低维修费用和维修时间方面要明显优于等周期预防性维修策略。(2)针对多部件串联设备生产系统,构建了有限时间区间内的以可靠度为约束的弹性周期预防性维修的优化模型,优化的目标是使设备维修费用最小。为减少部件频繁维修带来的停机损失,将多个部件的维修作业进行有效归并,使设备进行预防性维修的间隔总是介于一定的范围内。运用具有染色体修正功能的遗传算法对该维修策略进行优化,得到最优的预防性维修计划。算例分析表明,弹性周期预防性维修策略可以有效地节约维修费用。(3)考虑故障对生产任务的影响,研究了弹性周期预防性维修计划和生产计划的联合优化问题。建立了生产作业的加权总期望完工时间的数学模型。运用遗传算法求解出使作业的加权总期望完工时间最小的生产作业序列和预防性维修计划。算例分析表明,相对其他预防性维修策略,弹性周期预防性维修策略有效节约了作业的加权总期望完工时间;此外,联合优化问题中最优的预防性维修计划常在作业加工前进行。(4)为使生产系统的运营绩效能得到优化,构建了作业前预防性维修计划和生产计划的多目标联合优化模型。优化的目标包括:使全部生产任务的最大完工时间最小、使加权总完工时间最小、使加权总延迟时间最小、使维修费用最小、使维修占用时间最短,以及使设备的可用度最大。运用具有加权适应度的多目标遗传算法,得到了Pareto近似最优生产作业序列和预防性维修计划。目标函数值的加权百分比偏差为决策者从Pareto解中选择出合适的解应用于生产实践提供了依据。(5)结合国内生产制造企业的设备维修管理实际,构建了设备维修管理信息系统。以某企业注塑车间维修管理和预防性维修计划制定为例,演示了设备维修管理信息系统的应用流程与运行结果,并验证了弹性周期预防性维修策略符合企业设备维修管理的实际需要。