Advanced Reliability Models and Maintenance Policies pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer London Ltd

作者:Nakagawa, Toshio

出品人:

页数:256

译者:

出版时间:2008-9

价格:$ 179.67

装帧:

isbn号码:9781848002937

丛书系列:

图书标签:

• Reliability
• Maintenance
• Modeling
• Probability
• Statistics
• Engineering
• Optimization
• Decision Making
• Systems Engineering
• Industrial Engineering

深入探索当代制造与运营的关键：系统可靠性、维护策略与资产管理前沿视角 一本面向工程、管理和决策制定者的权威著作，全面剖析现代复杂系统在不确定性环境下的生存之道与优化路径。 本手册聚焦于当前工业界和高科技领域面临的最核心挑战之一：如何在资源有限和系统日益复杂的情况下，确保设备、基础设施及服务流程的连续性、高效性和可预测性。它摒弃了传统、静态的维护手册模式，转而采用跨学科的整合视角，深入探讨从基础概率模型到尖端数据驱动决策的完整知识体系。 本书结构严谨，内容深度与广度兼备，旨在为读者提供一套从理论基石到实际应用的完整工具箱，以应对从航空航天、能源电力到智能制造和生命线服务的严峻考验。 --- 第一部分：可靠性理论的现代重构与基础范式 本部分致力于为读者打下坚实的概率论和随机过程基础，强调这些理论在预测设备退化和故障发生方面的决定性作用。我们不再仅仅满足于描述性统计，而是深入探讨预测性模型的构建逻辑。 第一章：从经典到现代的可靠性视角转变 寿命数据分析的挑战与新兴方法： 探讨传统威布尔（Weibull）分析在处理稀疏、截尾或加速寿命试验数据时的局限性。引入贝叶斯方法（Bayesian Inference）在校准先验知识和实时更新风险评估中的关键作用。 非均匀失效率模型： 详细分析了具有早期磨损、随机失效和老化失效并存的复杂系统的建模。重点阐述了具有“浴盆曲线”的特殊变体——如加速退化（Accelerated Degradation）模型的应用场景。 随机过程在系统状态演化中的建模： 深入剖析马尔可夫链（Markov Chains）和半马尔可夫过程（Semi-Markov Processes）如何精确描述系统状态间的转移，特别是状态依赖的维护和修复时间分布。 第二章：系统级可靠性集成与冗余设计 复杂系统建模：二元与多态系统： 详细论述了串联、并联、热备份和冷备份系统的可靠性指标计算，并扩展至包含多种失效模式的复杂连接结构。 网络可靠性与拓扑分析： 针对分布式系统和基础设施（如电网、通信网络），引入图论方法分析网络连通性与关键节点失效的级联效应（Cascading Failures）。探讨熵（Entropy）在衡量系统信息流中断风险中的应用。 容错设计与弹性工程（Resilience Engineering）： 超越简单的冗余，探讨系统如何通过动态重构和资源调度来吸收和恢复突发性冲击，确保关键功能的持续性。 --- 第二部分：维护策略的演进：从反应到优化 本部分是本书的核心，系统地梳理了维护策略从被动修复到主动、经济优化决策的演变路径，强调将维护活动视为投资而非单纯的成本中心。 第三章：基于状态的预测性维护（CBM）的定量基础 退化过程的量化与剩余使用寿命（RUL）预测： 探讨如何使用传感器数据（如振动、温度、声学发射）建立性能衰减模型。重点介绍卡尔曼滤波（Kalman Filtering）和粒子滤波（Particle Filtering）在实时状态估计中的应用。 阈值设定与预警机制的设计： 讨论如何根据系统剩余风险承受能力（Risk Appetite）和维护成本函数，科学地确定最优的警告和干预阈值，避免过度维护和维护延迟。 数据异构性与传感器融合： 面对来自不同来源、不同采样频率的数据流，如何通过先进的数据融合技术（如证据理论Dempster-Shafer Theory）建立统一的系统健康指标。 第四章：维护优化与决策理论：经济学视角 基于成本效益分析的预防性维护（PM）周期优化： 建立详细的维护成本模型，包括计划外停机成本、修复成本、库存持有成本和人工成本。应用动态规划（Dynamic Programming）求解最优固定周期PM策略。 序贯决策与在线优化： 引入马尔可夫决策过程（MDP）框架，将维护决策视为一系列连续的、具有未来影响的选择。详细推导最优检查间隔和修复行动的价值函数。 考虑库存与供应链约束的维护： 现实中，备件的可用性是关键限制因素。本章研究在备件供应不确定性（如交货时间波动）下，如何平衡设备停机风险与库存持有成本，实现“维护-供应”一体化优化。 --- 第三部分：先进模型与新兴维护范式 本部分将目光投向前沿研究领域，探讨新兴技术如何重塑资产管理的前景，并处理传统模型难以捕捉的复杂性。 第五章：考虑不确定性的维护策略：鲁棒性与适应性 鲁棒优化在维护规划中的应用： 当模型参数（如平均无故障时间、修复速率）本身存在较大不确定性时，如何设计能够在最坏情况或参数波动下仍能保证满意性能的维护计划。 基于强化学习（RL）的自适应维护策略： 首次系统地将深度Q网络（DQN）和策略梯度方法应用于复杂的、高维状态空间下的维护策略学习。强调RL如何通过与环境的持续交互，自动发现超越人类直觉的最优策略。 多目标维护优化： 解决现实中维护目标往往相互冲突（例如：最小化成本 vs. 最大化可用性 vs. 最小化环境影响）。介绍帕累托前沿（Pareto Frontier）的构建和决策者的选择方法。 第六章：生命周期管理与系统退役决策 全生命周期成本（LCC）分析的精细化： 从初始采购、运行维护到最终处置的全面成本核算。重点分析资本支出（CAPEX）与运营支出（OPEX）之间的权衡。 资产退役与更换的优化时机： 利用随机最优控制理论，确定在系统性能下降速率已知的情况下，何时更换老化资产的经济性最优。讨论“更换新系统”的替代方案和技术升级路径分析。 剩余寿命估计的后验校准： 探讨如何在资产正式退役后，利用已收集的故障数据对先前估计的RUL模型进行最终验证和修正，实现知识积累的闭环。 --- 第四部分：实施与管理：从模型到操作的桥梁 本部分关注如何将复杂的数学模型转化为可执行的工业标准和管理流程。 第七章：可靠性工程的数字化转型 数字孪生（Digital Twin）在维护中的角色： 探讨如何构建高保真度的系统数字模型，实现对物理资产的实时模拟、压力测试和“假设分析”（What-If Scenarios）。 安全与可靠性的集成化管理： 分析如何将功能安全（Functional Safety, ISO 26262/IEC 61508）的要求融入到维护决策中。确保维护活动本身不会引入新的安全风险。 组织结构与维护文化建设： 讨论向预测性维护转型所需的组织变革，包括跨部门协作（工程、IT、运营）的框架构建，以及如何建立数据驱动的问责制和持续改进文化。 本书的深度和广度，确保了它不仅是高校高年级本科生和研究生的高级参考教材，更是供资深工程师、维护经理、资产管理顾问以及关注工业4.0和工业物联网（IIoT）的决策者不可或缺的工具书。它提供的分析框架和优化方法，是驱动下一代高可靠性运营系统的核心引擎。

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