7、基于故障预防性维护的系统不可用性优化

基于故障预防性维护的系统不可用性优化

1. 引言

在工业领域，许多重要系统都需要进行纠正性维护（CM）和预防性维护（PM），以延长其使用寿命。CM 通常在系统发生故障后进行，目的是使系统恢复到可正常运行的状态；而 PM 则在系统运行期间实施，旨在减缓系统的老化过程，降低故障发生的概率。对于像核电站中常用的休眠系统，由于其大部分时间处于待机状态，故障不易立即被发现，因此结合定期检查的预防性维护尤为重要。

我们考虑的是在紧急情况下按需运行的休眠系统。为了验证系统的功能，需要定期对其进行检查和测试，以发现潜在的故障。这里采用基于故障的预防性维护（FBM）策略，结合不完全纠正性维护模型。在该模型中，预防性维护会在规定数量的故障发生后，将系统完全更新；而每次纠正性维护都会使系统的使用寿命下降，其概率分布会随着故障率的增加而逐渐改变。

1.1 维护类型

根据恢复程度的不同，维护行动可以分为多种类型：
- 完美维护 ：使系统恢复到全新状态。
- 不完全维护 ：恢复程度介于完美维护和最小维护之间。最小维护仅将系统恢复到故障发生前的状态，系统的故障率保持不变。

1.2 相关研究

过去有很多关于维护过程实现方式的研究。例如，在一些研究中探讨了逐步恢复系统到初始水平的纠正性维护策略，但实际系统的更新往往介于全新和老旧之间，即“不完全维护”。还有一些研究考虑了系统组件的不完全恢复，以及维护对系统故障率的影响。

2. 符号说明

为了便于后续的分析和计算，我们使用以下符号：
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