任意结构系统的备件满足率模型及优化方法

装备备件配置方案是装备综合保障领域需要解决的关键问题之一,提高备件满足率能够相应地提高系统的可用度,从而提高装备的保障度。针对这一问题,文章从装备可用度为出发点,分析了装备可用度与系统备件满足率之间的关系,建立了任意结构系统的备件满足率模型。建立的模型通用性较强,适用于任何结构的复杂系统。综合权衡备件满足率与备件费用之间的关系,采用边际效应方法对备件配置方案进行优化,得到最优的备件配置方案。通过对实例运算结果的分析,证明了所建模型的正确性与合理性。     

对数正态型通用备件满足率评估及需求量计算方法

针对对数正态型通用备件满足率评估及需求量计算问题, 采用平均寿命和方差近似原理, 将对数正态型部件的寿命近似为伽玛分布, 建立了对数正态型通用备件的满足率评估模型。结合备件满足率指标约束, 开展了对数正态型通用备件的需求量计算。结合算例进行仿真分析, 结果表明, 在寿命对数标准差较低时, 本文建立的对数正态型通用件备件满足率评估模型具有较高的评估精度, 能够对不同寿命分布的对数正态通用备件配置方案进行评估, 备件需求量计算方法能够在备件满足率指标约束下准确给出对数正态通用件配置方案, 避免过度配置。提出的模型和采用的备件需求量计算方法能够为装备保障部门开展对数正态型通用备件配置方案满足率评估与确定提供理论支撑。     

编队防空系统任务可用度评估与保障方案优化

装备备件的配置方案是影响装备系统可用度的关键因素之一.以舰艇编队执行出航任务为应用背景, 根据海上装备任务保障的特点,以经典METRIC多级库存模型为理论基础,建立了具有两级备件供应保障机制下的海上编队防空系统装备在任务周期内的可用度评估模型.对给定的出航任务, 权衡装备系统可用度与保障费用之间的关系,采用边际效应分析方法对系统备件保障方案进行了优化.其优化结果符合具有两级供应保障条件下的备件配置规律,能够为部队装备保障人员制定合理的保障方案提供决策依据.     

基于体系保障度的装备备件三级库存方案优化

三级维修供应管理是部队较为常见的保障模式, 备件库存方案是影响装备系统可用度的关键因素之一. 装备保障性工程中的实际问题出发, 在考虑备件结构层级的情况下, 根据METRIC基本原理, 建立了系统备件的三级保障评估模型, 将三级体系保障度作为优化指标函数, 以保障费用为约束条件, 运用边际优化方法对备件方案进行优化. 通过实例给出了备件的最优库存方案结果, 得到了备件三级库存配置的一般规律, 并分析了影响备件库存分配的各种保障性因素. 优化结果符合具有三级供应保障机制下的备件配置规律, 能够为部队保障人员制定备件方案提供一定的决策依据.     

备件满足率约束下的备件模型

针对如何确定备件数量的问题,在以可用度为中心的备件供应分析的基础上,通过对备件特征参数和备件满足率的研究,运用边际效应分析方法对备件数量的确定进行建模,从而在优化费用的同时满足规定的装备备件满足率,进而达到系统可用度的要求。最后通过具体案例的应用,对该备件模型进行进一步的说明和检验。     

面向任务的舰船装备备件利用率计算模型

针对舰船装备远航任务时间长、远离岸基且备件难以及时得到补给的现实，系统研究了面向任务的舰船装备备件利用率计算问题。首先，对单元级备件利用率的计算方法进行了分析，建立了单元级备件利用率模型。其次，基于上述基础，按照备件短缺时是否会引起系统停止工作的标准，把备件分为关键单元(会引起系统停机)和非关键单元(不会引起系统停机),将复杂装备系统近似为串联系统，按照任务成功或失败两种情况研究了任务过程中系统级备件利用率计算模型。然后，以任务成功率为指标约束，建立了远航任务装备系统级备件利用率的计算模型。案例计算与仿真分析表明，所提模型能够满足工程应用要求，可为装备保障部门制定远航任务备件配置方案提供理论支撑。     

任意结构下可修复备件的配置方案优化

合理规划可修备件的配置方案是提高装备维修供应效能的关键,为此,在可修复备件多级库存控制基本理论（multi-echelon theory for recoverable item control, METRIC）的基础上,结合维修参数,建立了任意保障模式下任意结构系统的备件配置优化通用模型。以装备可用度、备件满足率以及保障延误时间为指标,保障费用为约束,采用边际优化算法对模型进行优化计算。通过算例分析了影响备件配置方案的保障性因素,利用多级多层次备件优化工具模型结果进行了验证,证明了该模型的正确性。     

面向任务的舰船编队保障模式及备件配置研究

备品备件是装备计划修理、临时修理和战场应急抢修的重要保障物资，对装备保障能力的及时形成和长久保持发挥重要作用.针对海上任务期间，舰船编队自主保障和伴随保障两种典型保障模式，以编队携行能力（总体积）为约束，装备可用度为目标函数，建立了备件配置优化模型.在相同的装备可用度指标约束下，对两种保障模式在不同维修能力下的备件配置优化方案进行了对比和分析，并采用蒙特卡罗仿真模型对计算结果进行了验证.案例结果表明：相比自主保障而言，伴随保障模式下的编队备件资源具有更高的利用率，仿真结果与解析结果误差小于4%，进一步验证了模型的正确性和可行性，研究结果能够为海上编队任务期间制定合理的保障模式和优化备件携行方案提供决策支持.     

基于Bayes方法的初始备件调整方法研究

由于环境等因素的影响, 研制阶段制定的初始备件方案在使用初期常常无法满足装备保障要求. 针对该现状, 以装备的初始备件方案为先验信息, 结合其使用阶段的备件消耗特性, 利用Bayes方法, 对其工作失效率进行了估计, 并在此基础上, 提出了装备使用初期的备件配置数量调整方法. 仿真结果表明利用该方法调整后的备件数量能够满足 装备的保障要求, 与传统方法相比, 本方法具有较高的估计精度和稳健性, 能够更加合理配置备件方案.     

多级维修供应下可修复备件库存建模与优化

为了研究可修复备件库存分配模型, 根据METRIC理论, 结合“原位维修率”、“占空比”、“重测完好率”等重要维修参数, 建立了具有多等级的维修供应体系、多层次结构备件的初始库存分配通用模型. 以装备可用度、备件满足率以及保障延误时间为指标, 保障费用为约束, 对备件库存方案进行优化, 通过实例给出了优化结果, 分析了影响备件库存分配方案的保障性因素, 并通过VMETRIC仿真平台对模型结果进行了检验. 结果表明: 本文模型得到的优化方案与VMETRIC软件运行结果一致, 证明了本文模型的正确性和算法的合理性.     

考虑关键性的多约束下辐射干扰对消装备随舰备件配置优化方法

可用度是评估备件对装备完好性影响的重要指标,针对备件关键性对装备可用性造成影响而又难以将其考虑在内建立可用度模型的问题,以舰载通信电台辐射干扰对消装备为对象,采用对备件关键性实行专家打分的方法,将备件关键性作为备件配置优化的约束之一,建立以备件费用、备件体积、备件关键性为约束的备件配置优化模型。在备件费用、体积及关键性归一化的基础上,采用权重因子方法将多约束转化为单一约束,并给出了权重因子更新方法。列举案例,分别计算了费用约束、体积约束、关键性约束和多约束下的备件方案,并对比了装备改进前后的备件配置方案,将装备使用过程中的备件保障延伸至装备可靠性设计阶段。案例分析结果表明:备件配置方法在考虑了体积、费用等限制约束下,能同时兼顾备件关键性对装备完好性的影响;装备可靠性设计时,提高装备可靠性低的现场可更换单元(line replaceable unit, LRU)等薄弱点,能有效减少装备维修保障资源。     

装备视情维修与备件库存联合优化决策

研究周期检测条件下装备视情维修与备件库存的联合优化问题。针对相同多部件系统,根据系统的退化状态和备件库存状态确定维修需求,建立了以系统检测周期、预防维修阈值和备件安全库存阈值为决策变量,以平均费用率最低为目标的联合维修决策模型。在模型求解过程中,利用退化状态空间划分法分析各决策点的维修需求,在系统的联合概率密度求解的基础上,确定维修组合概率和备件库存状态概率。最后,通过末制导雷达某部件系统的实例计算,验证了优化方法的有效性,另外还通过灵敏度分析,探讨了相关参数对模型的影响。     

一种航空设备备件预测模型的风险评价

针对产品故障时间间隔服从指数分布、备件需求量为泊松流的航空设备备件需求量预测模型,结合概率统计的理论对用该模型预测的备件需求量所面临的保障风险和经济损失作了一定的理论探讨,并给出了相应的定量关系式。最后用一个工程实例对预测模型进行了验证,风险分析从理论上进一步完善了该模型,为其在工程实际应用提供了理论依据。     

基于限制优势关系的航天装备备件品种确定

航天装备备件品种确定是实现航天装备精确保障的重要基础。针对航天装备备件品种确定过程中决策信息不完备、犹豫性、模糊性等特点突出的问题, 提出基于限制优势关系的备件品种确定方法。引入犹豫模糊集和粗糙集理论, 建立备件品种确定的犹豫模糊决策信息系统, 基于限制优势关系实现决策属性的约简和决策规则的获取, 构建基于限制优势关系的备件品种确定模型, 最后以某航天测控装备为例进行了案例分析与应用, 证明了方法的可行性与有效性。     

系统可靠度约束下的备件配置优化

备件的配置优化对于系统可靠性的保障和维护成本的降低具有重要的作用。为了保障系统的长期稳定经济运行,构建了系统可靠性模型和备件配置模型,以系统可靠度阈值和任务运行时长为约束条件,采用成本效益重要度对备件配置模型进行优化,寻求以备件配置成本最低为目标的备件配置方案。当系统可靠度下降到预设阈值时,计算系统各组件的成本效益重要度,选择成本效益重要度最大的组件进行备件,如此进行迭代,直到完成运行任务,形成最优的备件配置方案。最后,以数控机床主轴系统伺服驱动装置为例验证了该方法的可行性。