大数据驱动的设备健康预测及维护决策优化

作者:董明、刘勤明

出版:清华大学出版社

年代:2019 更多图书信息

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图书简介

本书是近几年作者对设备健康预测及维护领域的研究成果及经验总结,可以作为管理科学与工程、工业工程等专业研究生科研辅助资料,使其了解设备的运行状态、衰退趋势以及采取的维护策略。本书共分五个专题:国内外相关研究述评,单监测信息的在线健康预测,多监测信息的在线健康预测,设备集成动态维护,设备维护调度。每一个专题都有引言部分和小结部分,通过引言的学习,研究生可以掌握本专题的基本观点、原理和模型方法;通过小结的学习,研究生对本专题有一个全面的认知和应用。

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目录

第1章 绪 论…………………………………………………………………… 1
1.1 研究背景和意义………………………………………………………… 1
1.2 研究范围与对象………………………………………………………… 4
1.3 研究目的与创新点……………………………………………………… 5
1.4 研究框架………………………………………………………………… 7
1.5 本章小结………………………………………………………………… 8
第2章 设备维护的概念……………………………………………………… 9
2.1 引言……………………………………………………………………… 9
2.2 设备健康管理的历史发展……………………………………………… 12
2.3 设备健康预测方法的研究及进展……………………………………… 14
  2.3.1 基于物理模型的方法…………………………………………… 15
  2.3.2 基于知识驱动的方法…………………………………………… 17
  2.3.3 基于数据驱动的方法…………………………………………… 20
  2.3.4 基于模型驱动的方法…………………………………………… 26
  2.3.5 基于信息融合的方法…………………………………………… 31
  2.3.6 混合模型………………………………………………………… 32
2.4 设备维护方法的研究及进展…………………………………………… 36
  2.4.1 基于健康信息的维护…………………………………………… 38
  2.4.2 基于衰退过程的维护…………………………………………… 40
  2.4.3 基于备件库存的维护…………………………………………… 41
2.5 设备维护调度方法的研究及进展……………………………………… 42
2.6 现有方法的不足………………………………………………………… 47
  2.6.1 设备健康预测研究的不足……………………………………… 47
 2.6.2 设备维护研究的不足…………………………………………… 48
  2.6.3 设备维护调度优化需要研究的问题…………………………… 48
2.7 退化隐半马尔可夫模型………………………………………………… 49
2.8 本章小结………………………………………………………………… 56
第3章 单监测信息的在线健康预测……………………………………… 60
3.1 引言……………………………………………………………………… 60
3.2 设备在线健康预测方法………………………………………………… 62
  3.2.1 数据预处理及特征提取………………………………………… 62
  3.2.2 在线健康预测算法……………………………………………… 64
  3.2.3 剩余有效寿命预测方法………………………………………… 68
3.3 算例分析………………………………………………………………… 69
  3.3.1 基于HSMM 的健康诊断……………………………………… 71
  3.3.2 数据准备与处理………………………………………………… 73
  3.3.3 模型参数估计…………………………………………………… 77
  3.3.4 在线健康预测分析……………………………………………… 78
  3.3.5 预测性能评估…………………………………………………… 82
3.4 本章小结………………………………………………………………… 85
第4章 多监测信息的在线健康预测……………………………………… 86
4.1 引言……………………………………………………………………… 86
4.2 特征空间降维…………………………………………………………… 87
4.3 设备在线健康预测方法………………………………………………… 88
  4.3.1 修正隐式半马尔可夫模型……………………………………… 88
  4.3.2 自适应隐式半马尔可夫模型…………………………………… 92
  4.3.3 剩余有效寿命预测方法………………………………………… 94
4.4 算例分析………………………………………………………………… 97
  4.4.1 数据准备………………………………………………………… 97
  4.4.2 在线健康状态识别分析………………………………………… 98
  4.4.3 在线健康预测分析…………………………………………… 101
  4.4.4 预测性能评估………………………………………………… 103
4.5 本章小结……………………………………………………………… 106
第5章 基于在线健康预测的集成动态维护研究……………………… 107
5.1 引言…………………………………………………………………… 107
5.2 衰退过程分析………………………………………………………… 112
5.3 维护动作与维护时间分析…………………………………………… 114
5.4 集成动态维护模型…………………………………………………… 117
  5.4.1 基本假设和符号……………………………………………… 117
  5.4.2 维护成本分析………………………………………………… 119
  5.4.3 基于动态规划算法维护策略优化模型……………………… 123
  5.4.4 维护策略优化算法…………………………………………… 127
5.5 算例分析……………………………………………………………… 129
  5.5.1 数据准备……………………………………………………… 129
  5.5.2 其他维护策略………………………………………………… 133
  5.5.3 维护结果分析………………………………………………… 134
  5.5.4 备件库存策略分析…………………………………………… 137
  5.5.5 策略动态性分析……………………………………………… 138
5.6 本章小结……………………………………………………………… 141
第6章 基于集成维护模型的维护调度优化研究……………………… 143
6.1 引言…………………………………………………………………… 143
6.2 设备维护调度优化模型……………………………………………… 144
  6.2.1 设备维护调度决策…………………………………………… 144
  6.2.2 遗传算法……………………………………………………… 151
6.3 案例分析……………………………………………………………… 153
  6.3.1 数据准备……………………………………………………… 154
  6.3.2 算法设计……………………………………………………… 157
  6.3.3 维护调度比较分析…………………………………………… 157
  6.3.4 考虑调整因子的维护调度分析……………………………… 163
6.4 本章小结……………………………………………………………… 165
第7章 总结与展望………………………………………………………… 166
7.1 结论…………………………………………………………………… 166
7.2 展望…………………………………………………………………… 168
参考文献………………………………………………………………………… 170
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作者:董明、刘勤明
出版:清华大学出版社

ISBN:9787302496328

出版日期:2019-01-01

清华大学出版社

清华大学出版社

清华大学出版社成立于1980年6月,是由教育部主管、清华大学主办的综合出版单位。植根于“清华”这座久负盛名的高等学府,秉承清华人“自强不息,厚德载物”的人文精神,清华大学出版社在短短二十多年的时间里,迅速成长起来。作为来自一流大学的出版单位,清华大学出版社始终坚持弘扬科技文化产业、服务科教兴国战略的出版方向,把出版高等学校教学用书和科技图书作为主要任务,并为促进学术交流、繁荣出版事业设立了多项出版基金,逐渐形成了以出版高水平的教材和学术专著为主的鲜明特色,在教育出版领域树立了强势品牌。目前,清华版教材已在全国一百多所院校得到广泛使用。高品质、多层次的计算机图书是清华大学出版社的一大品牌支柱。20世纪80年代末,在席卷全球的信息化浪潮中,清华大学出版社快速切入计算机图书市场,逐渐成为并一直保持这一市场的领先地位,为发展中国计算机教育做出了巨大贡献。

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