基于使用可用度的航材备件预测模型及需求分析

飞机的使用可用度,考虑了飞机维修、供应以及行政延误时间,反映了飞机真实使用状况.从研究航材备件需求率出发,以使用可用度作为评价管理保障质量指标,结合经费约束,提出了基于使用可用度的可修件备件管理预测模型.利用该模型,依据某新型飞机的航材备件管理数据,进行了某任务假定下的最低保障条件标准计算,该结果可以作为某任务假定下的航材最低保障标准,在遂行相同任务时可以作为参考.     

任意结构系统的备件可用度评估模型

备件可用度评估是维修保障能力评估的重要内容。给出了部件失效服从指数分布的任意结构系统的备件可用度评估模型,该模型可以在已知系统结构函数、系统初始状态以及工作时间的条件下,计算不同备件方案的备件可用度,为维修保障指挥提供决策依据。     

多指标约束下考虑报废的可修复备件携行方案优化

针对任务期间普遍存在的故障件报废和备件多指标约束问题,提出了多层级装备的可用度近似评估方法及携行备件方案优化方法。首先通过忽略维修时间将考虑报废率的多层级可修件转化为单层级消耗件,进而利用伽马分布的可加性建立装备可用度评估模型。在此基础上以装备可用度、备件总质量为约束指标,以备件总体积最低为目标构建多约束备件优化模型。模型求解过程中引入拉格朗日因子,并采用边际算法对约束因子进行动态调整。算例中通过与仿真结果的对比、分析得出：当维修时间取值在部件等效平均寿命的一半以内时,提出的近似方法合理可行,平均误差小于5%。     

串件拼修对策下多级维修供应的装备系统 可用度评估

 实施串件拼修对策是提高装备保障效能的有效途径,能够在现有保障条件下使装备可用度达到上限。针对该问题,在备件多级维修供应模式下,根据串件拼修的特点,并结合可修复备件库存分配建模理论(METRIC),建立了非串件系统、串件系统以及不完全串件系统可用度评估模型。研究了串件对策下装备保障效能的分析流程和方法。通过实验设计,确定初始备件库存方案,在给定的方案下,对不同串件对策下装备的可用度进行评估。采用VMETRIC平台对模型进行验证,结果表明,本文模型结果与VMETRIC仿真结果具有相当高的吻合度,证明了模型的正确性。     

串件拼修对策下K/N(G)结构系统可用度评估建模

针对作战编队自主保障期间,作战单元对装备故障仅具备换件修理、保障单元对备件修复概率小于1的保障特点,扩展备件管理多级(METRIC)模型,建立了装备冗余和外场更换件(Line Replaceable Unit,LRU)冗余结构下非串件策略和串件策略两级单层备件库存保障模型。以备件贮存空间为约束,可用度为目标,对非串件策略系统建立有限解空间下的分层边际优化模型。依据备件保障流程,基于蒙特卡罗仿真方法建立了两级维修保障仿真模型。实例分析结果表明:当系统可用度较低,采用串件策略能极大提高系统可用度;仿真结果与解析结果一致,本文建模方法正确。模型可为保障决策者制定编队随行备件方案提供参考。     

考虑多类维修优先权的多级维修供应系统库存控制

备件筹措与保障站点的维修能力和故障件维修机制密切相关。在经典VARI-METRIC模型上,拓宽了模型中"无限维修总体"和"先到先修"的假设条件,基于排队理论,考虑维修优先权对维修过程的影响,对故障件的维修周转时间进行了修正,建立了具有多类维修优先权的备件初始库存优化模型。构造了多站点优先权分配的目标函数,采用智能优化算法对优先权分配方案进行了优化;根据所得方案,采用边际优化算法进行了备件库存优化,提出了采用智能优化算法和边际优化算法对优先权分配方案和备件库存进行分步优化的方法,并开展了算法复杂度分析。算例分析表明,考虑优先权的备件配置方案在满足各项保障效能指标的同时,显著降低了备件购置费用;分步优化的方法在有效降低运算时间提高计算效率的同时保持了一定的计算精度。提出的模型和优化方法能够为装备保障人员制定合理的保障方案提供决策支持。     

串件拼修对策下两级备件维修供应系统动态管理模型

 在备件维修供应系统日常运作中,通过对库存和维修资源分配进行动态管理,能够在现有库存配置方案下提高保障效能。针对串件拼修对策下两级维修供应系统,分别建立了有限维修资源约束下多维修渠道故障件的送修和库存分配动态管理模型。根据备件库存动态分析模型(Dyna-METRIC)原理,建立了保障系统的蒙特卡罗仿真模型,并将动态管理模型嵌入其中。使用传统先到先服务(FCFS)原则和指定可用度目标确定不同初始库存配置方案,将这些方案作为仿真模型输入进行仿真试验。结果表明,采用本文模型后保障系统效能相比传统FCFS原则有了明显提高,证明了模型的正确性。     

基于横向转运策略的可修件三级库存优化模型

备件横向转运补给是提高装备保障效率的有效途径,针对现有研究不适应部队多级维修供应模式的问题,根据VMETRIC和生灭过程理论,建立了三级保障模式下多类可修备件的库存转运模型,运用启发式算法对模型进行求解,通过仿真验证了算法的正确性。研究了多种保障效能评估指标,以装备可用度为约束、备件购置费用最低为目标,采用边际优化算法得到最优库存方案,并与非转运条件下的方案进行比较。在实际案例中,本文构建的转运模型在提高各项保障效能指标的同时使备件购置费用降低了22.35%。     

k/N（G）结构系统初始备件配置方法

针对现有备件冗余度建模中无限呼叫总体假设不合理、供应可用度计算困难的问题,提出一种k/N（G）结构系统初始备件配置方法。首先,采用有限源排队论获取备件短缺数概率分布。然后,给出计算k/N（G）结构系统供应可用度的方案,并证明了方案的正确性。该方案在计算随机挑选的一套系统未因备件短缺而停机的概率基础上,利用k（或更多）套系统良好的二项分布概率估计系统供应可用度。最后,应用边际分析算法确定各项备件的数量。实例分析表明：该方法能优化k/N（G）结构系统各组成部件的库存数量,且与单项法相比具有明显的优势,能以较少的备件费用达到相同的供应可用度目标。     

动态保障结构下多级多层备件配置优化建模

针对作战编队执行长时间、远距离任务期间,编队后方保障站点变更的情况,结合部队维修保障的特点,基于可修复备件多级管理(METRIC)理论,通过计算编队剩余备件分布规律,建立了动态保障体系结构下基于时变可用度的三级两层备件保障模型。以备件储存空间为约束,可用度为目标,建立了分阶段边际优化模型。列举实例,采用分阶段边际算法对备件方案进行优化,对比分析了动态保障结构下和固定保障结构下装备可用度随时间的变化,并采用蒙特卡罗仿真方法对案例进行实验验证。案例结果表明:采取多个后方站点的保障方式能有效提高装备可用度;案例仿真实验结果与解析结果误差在4%以内。模型可为保障决策者制定备件方案提供辅助决策工具。     

有限维修渠道约束下多级维修供应系统库存控制

多级维修供应管理是提高装备保障效能的有效途径,备件的筹措和规划是影响装备可用度和形成战斗力的关键因素。在可修备件库存控制的多等级(METRIC)理论的基础上,放宽了模型中"无限维修总体"的假设条件,根据M/M/C排队论,对故障件的平均维修周转时间及备件供应渠道进行了修正,建立了备件的初始库存优化模型。在传统边际优化算法的基础上,通过引入分层优化的思想,对算法进行改进,使算法具有更高的运算效率,并在理论上对其进行了证明。算例结果表明:在保证计算结果完全一致的基础上,改进的分层边际优化算法能够大大提高运算效率。     

备件携行量研究方法综述

备件是舰载机在海上执行维修保障任务的重要资源,而备件数量的配置受成本、储存空间与使用可用度等因素的影响。针对出航准备阶段备件携行量的确定问题,分析和总结了当前备件数量配置方法的研究现状,重点对基于间断型历史数据的备件需求预测法、先维修后备件的序贯优化法以及维修与备件的联合优化法进行了综述,并从成本、舰船储存空间与使用可用度等角度分析了3种方法的特点与适用场合,认为联合优化是备件携行量的最佳计算方法。结合已有的研究基础,对备件携行量联合优化方法未来的研究重点与趋势进行了展望。     

任务期间考虑故障件报废无补给下的多级装备可用度评估

针对任务期间普遍存在的故障件报废问题,提出了一种适用于多等级多层级航空装备的可用度近似评估方法。首先通过忽略维修和运输时间将存在报废率的可修件等效为消耗件,然后分别通过后方保障中心对飞行基地备件量的分配以及下层级部件对上层级部件备件量的折算,将多等级多层级备件模型转化为单等级单层级模型,最后利用伽马分布的可加性得到整个保障系统的装备可用度。在实际算例中,通过与仿真结果的对比得出:当维修和运输时间较小或飞行基地备件配置充足时,本文提出的近似评估方法具有较高的精度。