基于物联网的高端装备风险评估与维护决策研究

In consideration of the requirements of operation and maintenance of high-end equipments and the ideas of “Internet of Things based Monitoring – Risk Assessment – Maintenance Decision – Case Study”, this project will systematically investigate the fundamental theories and methods of risk assessment and maintenance decision of high-end equipments based on Internet of Things (IoT) from the perspective of management. The main contents include the following: (1) the system construction of monitoring high-end equipments for their risk assessment and maintenance decision based on IoT; (2) the risk assessment methods of high-end equipments based on monitoring with IoT; (3) the maintenance decision methods of high-end equipments based on risk assessment; and (4) case study: the risk assessment and maintenance decision of urban rail transit based on IoT. These studies are of great significance to address the key scientific issues such as the analysis of risk and maintenance characteristics based on IoT, the assessment of expert reliability based on a combination of historical results and evaluation process, and the determination of the optimal maintenance time based on uncertain risk assessments oriented to high-end equipments. The studies also significantly contribute to enriching and developing the methodological framework of risk assessment and maintenance decision oriented to high-end equipments, promoting the cross and integration of technologies and managerial theories and methods for the risk assessment and maintenance decision of high-end equipments, and propelling the applications of IoT in the operational monitoring management of high-end equipments.

本项目针对高端装备运行维护的需求，按照“物联监控—风险评估—维护决策—案例研究”的思路，立足管理层面，系统研究基于物联网的高端装备风险评估与维护决策的基础理论方法。具体研究内容包括：（1）基于物联网面向风险评估与维护决策的高端装备监控体系构建；（2）基于物联监控的高端装备风险评估方法；（3）基于风险评估的高端装备维护决策方法；（4）案例研究：基于物联网的城市轨道交通风险评估与维护决策。以上研究对于解决基于物联网的风险与维护特征分析、基于历史结果与评估过程融合的专家可靠性评估、基于不确定风险评估的最佳维护时机确定等关键科学难题，丰富和发展面向高端装备的风险评估与维护决策方法体系，促进面向高端装备风险评估与维护的技术与管理理论方法的交叉、融合，推动物联网技术在高端装备运行监控管理方面的应用具有重要意义。

项目组以高速列车齿轮箱的设计、生产、维护为基础，围绕高端装备的物联监控体系、基于物联监控的高端装备风险评估、基于风险评估的高端装备维护决策等三个方面开展了系统的研究工作，主要包括：（1）分析了基于物联网的高端装备风险与维护特征，构建了面向风险评估与维护决策的高端装备物联监控体系，以及基于无损检测和供应商评价的高端装备物联监控体系；（2）设计了证据推理框架下物联监控数据的筛选和标准化方法，基于此提出了基于人与数据协同的风险评估方法、基于信念间辨识差异的风险评估方法、基于模糊Hamacher集成函数的风险评估方法、面向生产全过程的安全绩效评估方法、基于专家权重和专家可靠性的安全绩效评估方法、供应商绩效多阶段动态评估方法；（3）提出了基于准则学习的最佳维护时机确定方法、混合信念分布和分布式偏好关系的最佳维护时机确定方法、数据驱动的最佳维护时机确定方法、基于区间分布式偏好关系的维护方案选择方法、不确定环境下基于广义距离的维护方案选择方法、基于准则可靠性和方案序可靠性的维护方案选择方法。通过研究工作取得了一些理论成果，发表在《European Journal of Operational Research》、《Annals of Operations Research》、《Science China Information Sciences》等学术期刊上，共计学术论文33篇，其中SCI检索期刊论文27篇（含录用）。13名硕士研究生参与项目研究工作，其中6人已顺利毕业，7人在读。7名博士生参与项目研究工作，其中2人已顺利毕业并留合肥工业大学任教，5人在读。负责人2016年获批国家自然科学基金优秀青年基金项目，获安徽省科学技术奖一等奖1项、教育部科学技术进步奖一等奖1项。项目组的研究工作和相关成果对于从管理视角发展高端装备风险评估与维护决策的方法体系、推动高端装备风险与维护管理领域技术与管理的深度融合、提升高端装备维护管理的精准性和有效性具有重要意义。