失效控制下石化企业批量生产计划与设备维修协同决策模型

The research is about modelling of simultaneous determination of batch production plan and maintenance schedule for petrochemical enterprise, its objective is to guarantee the safety of the production line,reduce the highly maintenance cost, meet the need of flexible production. Firstly , the Hidden semi-Markov model，HSMM, based on partial observable information is established to predict the useful residual life of the petrochemical equipment and further to combine the Bayesian method to guarantee the safety of petrochemical production system. Secondly, synchronous decision model is presented to simultaneously determine the production planning and maintenance schedule, which is suitable to the features of petrochemical production. Using the embedded absorbing Markov chain, the model of Two-machine one-buffer, 2M1B, is proposed to determine the optimal buffer, the production plan and the maintenance policy. Finally, the intelligent decision support system is presented to help the decision maker to make the production planning and maintenance schedule. The achievements of this study have greatly theoretical values not only on the increase of the level of production management and the economic efficiency of petrochemical enterprises, but also on the enrichment of the maintenance theories.

石化企业批量生产计划与设备维修协同决策的研究，旨在确保石化企业安全生产，减少高额的维修费用，以及满足市场对石化柔性生产需求。首先，建立基于部分可观测信息的隐半马可夫模型，结合贝叶斯图法对关键设备失效控制，预测出设备的剩余寿命。其次，在保证设备安全性的前提下，根据石化批量生产的特点，建立批量生产计划与维修协同决策模型，制定最优化的生产批量、批次和预防维修间隔期。并建立基于嵌入式的吸收态马尔可夫链的2M1B（Two-machine one-buffer）模型，解决石化复杂物流、大量中间在制品库存下的生产计划与控制、在制品库存和上下流设备维修策略综合决策的问题，确保生产平准化。最后开发智能的生产与维修协同决策支持系统，提高管理人员的生产与维修决策水平。这些研究将设备维修管理带入一个新的发展阶段，丰富了生产管理理论，对于提高石化企业的生产管理水平和经济效益都具有重要的理论意义和实用价值。

针对目前企业普遍存在的生产计划与维修分开决策问题、急需解决的“不知道超期服役的生产关键设备还能可靠地运行多长时间”的难题，以及生产与维修管理决策过多依赖于专家经验、手段落后的问题。1）建立多监测信息的设备在线剩余寿命预测模型，该新模型利用改进的HSMM，将多监测信息有效融合，提高了设备剩余寿命预测的精度和有效性。2)建立批量生产计划与维修协同决策模型，分析故障维修时间如何影响经济批量以及检查策略。解决了考虑故障维修时间因素下，联合制定生产计划与维修计划的难题。3）建立了考虑生产过程失控、故障率和故障停时间的生产过程控制、生产计划优化和维修管理联合优化决策的模型。该模型联合制定出生产过程检查策略、生产计划（经济生产批量、生产批次）以及维修计划（PM间隔期），从理论上解决了生产过程控制、生产计划优化和维修管理联合优化决策难题，4）建立考虑中间库存缓冲区的设备不完美预防维修策略模型，该模型解决了最优设备维修策略和最佳库存缓冲量联合决策难题。这些模型理论上有创新并具有实用价值。对于预测设备剩余寿命，提高设备可靠性与安全性，以及对于指导企业制定生产计划和生产系统的检修计划，进而提高产品质量、降低生产成本、确保准时交货都具有指导意义和实用价值。