多部件系统建模仿真与维修策略优化
随着经济社会的快速发展以及科技技术的提高，社会化大生产所产出的产品系统结构开始趋向于复杂化，随机化，多变化。系统趋于复杂化的目的是为了使得产品具有更佳的性能以及更长的寿命，然而，系统越复杂，就会导致其发生故障的概率越高，因此复杂化与可靠性之间存在着很大的矛盾，所以需要在两者之间寻找出一个平衡点。在我国的现代化建设中，由于“中国制造2025”的提出，产品的可靠性问题开始引起各个行业的关注和重视，推动了可靠性理论的发展。可靠性理论是以产品的使用寿命作为主要研究对象的一门综合性的学科，它的基础是可靠性数学，其涉及到应用概率、数理统计和运筹学等各方面的知识。
对系统或者产品进行科学评估后，仍需理论变成实践，知识化为产出，根据产品可靠性特征，选用最优的维修更换策略，使得产品恢复质量，延长其使用寿命。当前军事和工业制造领域的关键部件呈现出大规模、复杂性的特点，对其使用科学的最优维修策略显得迫在眉睫。维修涉及到预防和纠正措施，通过定期检查更新让系统保持运行，或者通过故障后的维修补救措施使得系统恢复运行。维修策略优化，就是指能够在成本最小化的条件下实现系统可靠性的最大化，并保证其较高的可用性和安全性[1-4]。
1系统可靠性研究
可靠性理论诞生于20世纪三四十年代，最早被研究的领域是机器维修问题[5]；后来，Lotka[6]和Campbell[7]为了提高工业产品的可靠性，应用更新论分析了部件更换问题；此外，Gumbel[8]，Weibull[9]和Epstein[10]等对材料的疲劳寿命问题和有关极值理论做了研究。可靠性研究其实是在第二次世界大战后才开始受到重视，原因是军事武器装备可靠安全的需要。
1. 1单部件系统可靠性研究
可靠性研究经过多年的发展以及实际应用，衍生出更多具体情况和状况下的系统可靠性评估方法，比如考虑部件的退化状况，退化是能够引起产品性能发生变化的一种物理或化学过程，这一变化随着时间逐渐发展，最终导致产品失效。张延静等[11]认为在实际工程中突发型失效和退化型失效之间一般是相互关联的，简单地用相互独立来刻画不同失效模式之间的关系往往难以准确评估系统的可靠性，因此他们针对同时受自然退化和随机冲击影响的单部件系统进行了可靠性评估，通过建立退化型与突发型竞争失效过程的可靠性模型，验证了基于状态的维修策略的可行性与经济性。对于单部件系统，Jiang et al.[12]还将相关性失效过程和相关性失效阈值的概念应用到了系统可靠性分析中。Rafiee et al.[13]提出了包含混合冲击模型的相关风险可靠性模型。陈闯等[14]针对单部件加速退化系统，在考虑了维修次数、系统退化状态与系统维修用时之间的多重相关性下，研究了基于灰色模型、偏最小二乘回归和改进灰狼算法的可靠性模型。
1. 2多部件系统可靠性
多部件系统是现实应用中存在最广泛的系统，因为其复杂性，众多的学者对其进行了深入的研究。刘钦榛[15]针对多部件系统中部件退化行为的多样性、部件状态间的状态转移相关性、部件间的退化相关性，提出了一种考虑两类退化相关性的系统可靠性建模与评估方法。沈静远[16]将机制转换模型引入到动态环境的可靠性建模中，对不同冲击环境下退化相依的多部件系统做了可靠性分析，并且扩展了系统可用度的概念，提出了描述系统可用度和可靠性的新指标。Eryilmaz和Devrimb[17]认为在对应的冲击模型下，系统的可靠性函数表示为冲击到达时间的可靠性函数的混合函数。
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