近年来随着科学技术的迅猛发展,工程设备日益朝着集成化、智能化、精密化、自动化方向发展,设备维护成为保证制造企业经营成功的关键因素之一。研究设备运行可靠性评估与维修优化问题,对于保障机械设备的安全、连续稳定运行具有重要意义。本文在国家自然科学基金项目“设备e-维护模式理论与支撑技术研究(项目批准号70601010)”和“多尺度线调频基稀疏信号分解方法及其在机械故障诊断中的应用(项目批准号:50875078)”的资助下,针对制造企业的设备维护工作在提升运行可靠性和维修优化等方面所面临的挑战,围绕设备维护的体系理论、关键技术和支撑方法工具等核心问题展开研究,论文主要研究工作和创新性研究成果如下:1.用仿真技术对以可靠性为中心的设备维护工作进行研究,既可以在经济上做到最优,又可为保障企业装置连续运行提出有效的分析解决问题的办法。本文首先针对设备连续运行的可靠性问题,将背景企业5000H装置生产流程通过必要简化映射为离散事件的集合,在相应的仿真平台上模拟真实的设备运营过程,并对其在长周期连续生产中的运行可靠性进行了动态仿真,提出了基于离散事件仿真的设备运行可靠性评估与优化方法。该方法以模型的长周期仿真运行结果为依据来评估所研究设备的运行可靠性;并通过维护资源的优化配置与改进提升其可靠性,企业的生产实践证明了该方法的有效性。2.设备维护可靠性是设备可靠性与人的可靠性互相影响互相作用的结果,而传统以可靠性为中心的维修方法未认识到这一点,为了弥补传统以可靠性为中心的维修方法中未对人因可靠性进行分析的不足,本文提出了考虑人因可靠性的改进维修方法。该方法将人机整合系统作为分析对象,利用人因可靠性的分析方法对维修过程中的人因进行评估,以提高人机整合系统的可靠性为目标,为企业的维护决策及优化提供更系统和有效的方法论支持。该方法在石化企业选定装置的成功应用证明了其有效性。3.多尺度线调频基稀疏信号分解是一种新的信号处理方法,在分解频率呈曲线变化的多分量非平稳信号方面效果明显。本文提出了一种基于多尺度线调频基稀疏信号分解的零相位自适应时变滤波器设计方法,该方法将零相位滤波器概念引入基于多尺度线调频基稀疏信号分解的时变滤波器设计方法中来,使得自适应的时变滤波器在通带内相移为零,解决了该时变滤波器由于非线性相位存在的信号畸变问题,使得滤波器的滤波精度更高,同时通过该类滤波器,解决了Hilbert变换对非平稳信号的单分量要求。仿真算例和实验信号分析证明了该方法非常适合于现场安装有多个齿轮传动系统、振动信号相互传导的齿轮箱故障诊断。4.粒子群优化算法是一种群智能优化算法,针对传统粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法容易陷入局部最优值、收敛速度慢和精度低等缺点,本文提出了基于“选择性趋同”的粒子群算法,(Selectivity-Particle Swarm Optimization,S-PSO)。与传统PSO算法不同,S-PSO算法中,粒子不只是参考全局最优策略,粒子自身还会选择出自己认为的本地次优策略,并进行一定程度的模仿。在选择本地次优策略时,引入“选择性趋同”机制,为粒子增加了新的智能行为:粒子会根据策略的权威度、覆盖粒子数量以及该策略拥有者与粒子自身的空间距离来选择本地次优策略。将S-PSO算法用于求解设备预防性维修优化周期模型中,求解结果表明,S-PSO算法具有很强的全局搜索能力,能以较快的速度收敛于全局最优,能为企业的维修实际工作提供决策保障和信息支持。