1.1 研究目的及意义

维修对于各类工业生产设备、军事装备以及交通运输工具等系统的正常工作或安全运行具有重要作用。维修费用也是各类企业的主要支出之一。然而，一直以来多数企业认为维修是“必要但令人讨厌的工作”而不给予重视。不同于其他生产和管理问题，研究人员对维修问题的关注和研究也相对较少。因此，企业中盲目维修和维修过剩问题严重，据统计有三分之一的维修费用属于浪费。有鉴于此，维修管理问题被称为“企业管理领域最后一个未攻克的堡垒”。当前已有的维修管理理念(例如以可靠性为中心的维修和全员生产维护等)，其中的大多数维修决策都是基于专家或工程师的经验和定性判断，决策过程中缺少定量分析方法。

随着设备大型化、自动化、智能化程度的不断提高，工业生产系统越来越复杂，安全性和可靠性的要求越来越高，维修在现代企业中的地位也日益重要。设备维修的研究除了维修技术，维修管理也是很重要的一个方面，维修管理包括维修决策、维修策略优化等。维修策略对于保障设备系统可靠性有重要的作用，良好的维修策略不仅能延长设备使用寿命，提升设备制造商的维护服务质量，还可以提高设备可用度，进而提高企业生产效率，而维修决策研究的问题就是选择何种维修策略才能够达到上述目的。

传统的事后维修存在很多不足，很多设备在运行过程中，由于维修经济性问题考虑不周全，使维修费用数倍于系统本身的使用费用，特别是重要设备的突发故障，常常会造成巨大的经济损失。据统计，在现代企业中，故障维修和停机损失费用已占其产品制造成本的15%-40%^[1]，因此，在故障发生前进行预防性维修是极为重要的措施，可以保证设备及其系统，在规定的可靠度水平内持续稳定的运转，同时节省大量的维修费用。当前，定时预防维修仍然是最重要和应用最为广泛的预防维修方式。它根据设备故障的统计规律制定出长远的或特定时期的维修计划，以期从总体上控制维修成本，提高设备可靠性，减少停机损失，保证产品质量，提高生产能力计划的准确性。但是，单一的定时维修方式在实际工作中也产生了一系列不良后果。第一，维修过剩，对状态较好的设备进行不必要的维修，造成设备有效利用时间减少，可用度降低。第二，维修不足，设备由于多种原因在未到检修期时产生局部故障，但受维修计划制约，仍然要继续运行，可能导致故障恶化，造成维修费用增大甚至导致事故损失。

因为维修策略程度不是唯一绝对的，所以我们应用模糊聚类法来对维修策略进行决策，选择最合适的维修策略。

聚类分析是数据分析的一个基本方法，在数据挖掘、机器学习、模式识别、统计学和生物学等许多领域得到了广泛研究和应用。聚类算法众多，大体可分为基于划分的算法、基于层次化的算法^［4］、基于属性—关系的算法^［5］、基于粗糙集聚类算法^［6］、基于信息熵的算法^［7］、基于模糊理论的方法^［8］等。总体来看，各种聚类算法在各个领域中表现出了不同的性能，有各自的优势和不足，很少有一种算法能同时适用于若干个不同的应用背景，具体算法的选择取决于数据的类型、聚类的目的和应用。复杂装备的故障具有很强的模糊性、多层次性、相似性等特点，很难进行精确的推理。因此考虑复杂装备维修的影响因素，采取模糊聚类方法对进行分析，划分维修时机并制定相应维修策略，以优化维修活动。

1.2 国内外研究现状分析

企业生产系统是包含很多设备，这些组成单元都有可能发生故障，其中有些故障的后果危及安全或影响任务完成，而有些设备的故障对生产系统整体没有直接影响。重要设备单元是指那些发生故障会影响任务和安全，或有重大经济性后果的组成单元。因此，确定这些重要组成单元及其维修方式是进行可靠性分析和维修决策的一项必不可少的工作。

很多学者对设备重要度划分进行了研究，主要运用模糊综合评判法，多属性群决策方法，以及蒙特卡洛仿真方法进行决策，也有一些学者对维修策略的选择方法和决策流程进行了研究。

高萍^[4]等提出了基于蒙特卡罗模拟的重要度评估算法流程，描述设备的重要度级别，为设备维修决策提供定量依据。董玉亮^[5]等采用基于蒙特卡洛模拟的方法，对发电厂的设备进行了重要程度分析。张毅^[6]度，进而确定维修方式。常建娥^[7]等根据设备的可靠性、维修性、经济性等影响因素，采用模糊综合评判，判断设备应该采用何种维修方式。顾煜炯^[8]等提出了一种基于熵权和层次分析(AHP)的模糊综合评判方法，进行维修方式决策。陶基斌^[9]等基于前馈式神经网络模型，提出了一种新的化工设备维修决策方法。根据设备的各状态因素，判断出设备的维修等级，制定相应维修策略。戈猛^[10]采用模糊多属性群决策方法对维护决策进行选择，介绍了维护方式选择过程。曲立^[11]等将约束理论应用于设备维修方式选择中，分析了设备系统约束的特征，识别出设备系统约束，区分关键设备与非关键设备部分，并对2个部分分别选择不同的维修方式及组合。

夏良华^[12]等提出要对设备采取有针对性的、动态的、灵活的维修策略，并给出了设备维修策略的选择方法和决策流程。朱清香^[13]等针对企业设备维修计划的制定问题，提出了一个基于现代维修理念的决策构架模式。

美国Westinghouse公司的Kessinger,John P.等人进行了减少电厂运行和维修费用策略的研究。美国佛罗里达州Utility Power公司的Halsteen,Niels K.阐述了利用故障诊断技术指导大型汽轮发动机组状态维修、延长老机组使用周期以及其发展方向问题。