基于CTMC族的多部件装备群稳态可用度建模方法

针对复杂可修装备群稳态可用度解析计算困难的问题,提出一种通过构建多个相关连续时间马尔可夫链(continuous time Markov chain,CTMC)来求解稳态可用度的方法。通过分析装备群的使用与维修特点,采用可用装备数、备件库存数、备件短缺数来刻画部件的状态,分别建立各类部件库存状态的CTMC,进而建立用于分析装备群稳态可用度的CTMC族模型;并根据各类部件的状态转移关系及转移率矩阵,在求解各类部件CTMC模型稳态概率的基础上,给出各类部件的期望备件短缺数和装备群稳态可用度算法。最后通过构建数值案例,将提出的CTMC族模型结果分别与仿真分析和多级可修产品库存控制模型的结果进行对比,验证了提出模型和算法的有效性。     

多阶段任务系统的备件保障度模型研究

多阶段任务系统是指系统在连续完成多个阶段任务过程中,任务成功与部件的关系不断变化的系统.定义了任务结构函数来表示任务成功与部件关系,同时给出了多阶段任务系统的备件保障度模型,该模型可以计算任意任务结构函数变化的多阶段系统的备件保障度,为任务前确定备件携行量提供决策依据.在该模型的基础上,给出了一个计算k阶段变化的k/N系统备件保障度的实例.     

考虑备件及维修周转的并串混联系统可用度模型

给出了综合考虑系统结构、库存备件量和故障件维修周转等因素影响下的系统可用度计算模型。将由并串混联系统和备件组成的广义系统按功能划分为工作系统与库存系统两个子系统,通过引入备件平均到达率反映库存系统对工作系统的影响,并据此分别建立备件充足与缺货时的工作系统状态转移关系。利用二项分布表征期望备件短缺数的概率分布函数以计算库存系统备件的缺货概率,进而根据全概率公式计算得到系统可用度。示例表明:所提模型针对单部件串联系统所得结果比已有模型更为精确;其次,在库存备件量及维修周转时间的影响下,多部件子系统串联时并不比单部件串联时的可用度高,且可用度曲线随着库存量的增加并不是严格单调递增的凸曲线。     

无维护下极低使用占空比装备贮存使用阶段备件配置优化

针对当前舰艇装备备件配置均按常用装备、未考虑极低使用占空比装备不工作期间失效的不合理情况,对极低使用占空比装备不使用期间因部件故障对任务期间备件配置影响展开了研究。通过引入虚拟站点,将装备不使用期间等效转换为装备使用期间的状态,以装备可靠度为指标,建立了任务期间装备贮存使用的可靠度模型。以装备可靠度为约束,基于边际优化算法建立了舰艇装备备件配置优化模型;并依据备件保障流程,基于蒙特卡罗方法搭建了仿真模型。通过案例分析可知:对于极低使用占空比装备,考虑装备不使用期间部件失效的备件比不考虑装备贮存失效的备件要多,且模型的正确性通过仿真方法得到验证。模型可为舰艇上极少使用、长期贮存的装备制定备件方案提供参考。     

威布尔型多不可修部件备件需求确定方法

针对Weibull型多不可修部件的备件需求确定问题, 提出一种基于Monte-Carlo模拟的方法, 能够较为方便地得到结果, 该方法同样也适用于其它几种分布类型备件量的确定. 在此基础上, 又研究了工程应用中利用指数方法确定Weibull型备件需求量的适应性问题. 从理论上证明了利用指数方法近似计算单部件的备件量具有保守性, 并通过实例计算表明指数方法确定多部件备件量也具有保守性. 简要分析了保守的程度与保障时间、 保障度、部件数量以及Weibull形状参数的关系. 最后给出指数方法的应用时机.     

基于库存状态的备件初始配置及采购优化模型

合理规划备件配置方案是提高装备可用度和降低全寿命费用的有效途径。建立备件需求率预测模型,采用系统分析法构建备件保障效能评估指标体系,研究初始备件配置优化方法。针对不完全修复件的报废消耗问题,给出了近似拉普拉斯需求分布下的备件短缺函数,将(s-1, s)和 (R, Q)库存策略相结合,基于库存状态批量采购模式建立了不完全修复件的订购模型。通过案例应用,给出了保障效能约束下的优化结果,优化结果符合实际规律,验证了模型的正确性、方法的有效性以及方案的合理性。     

战时可修复备件供应保障优化模型

把战时备件供应保障看做一个多阶段过程,建立了典型三级备件供应保障结构下的战时备件供应保障规划模型,模型中采用阶段期望缺货数作为备件供应保障系统的性能参数,并给出了其定义及表达式。给出了通过迭代方法获得备件供应保障优化策略时阶段期望缺货数的计算过程,且考虑全部可修及部分可修两种情形。当供应渠道中备件数量服从Poisson分布时,基于动态Palm定理给出了期望缺货数的计算公式。最后给出一个数值计算实例。     

基于遗传算法的备件两级优化建模与仿真研究

针对装备备件保障中存在的配置不合理问题,提出了一种基于仿真和遗传算法的备件配置优化算法。该算法采用仿真方法建立装备使用可用度模型,并利用遗传算法实现备件的优化,实现了在满足备件保障费用约束的前提下,使装备使用可用度达到最大。给出了应用该方法的具体步骤,并通过举例验证了算法的有效性。     

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。     

多约束下编队随船备件配置优化方法

针对舰艇编队备件配置方案的确定需要综合考虑多项约束指标因素的特点,以编队出海执行任务准备阶段备件配置为研究背景,以舰船载荷、排水量及保障费用为约束条件,构建了以编队备件保障概率为目标函数的编队随舰备件库存优化模型,应用拉格朗日乘子法及边际效应法原理给出了编队随船备件库存模型计算及优化流程,并运用罚函数原理对保障资源约束因子进行了确定及动态调整。最后,通过案例分析验证了本文提出的方法能够为解决多约束下编队随船备件配置优化问题提供新的途径。     

串联系统备件满足率分配及配置优化

备件作为装备维修保障的重要物质资源,装备研制单位需要将使用方提出的备件满足率要求进行合理分配,为合理制定备件配置方案提供输入,已成为目前装备研制阶段急需解决的重要问题之一.针对备件满足率只有统计定义的问题,论文研究了单备件满足率和串联系统备件满足率的概率性质,给出了其概率模型,揭示了备件满足率的内涵和工程意义.在此基础之上,以串联系统备件满足率的概率模型为基础,研究了系统备件满足率的两种分配方法,即线性代数分配模型和以备件总重量最小为目标的备件配置优化模型,为合理制定串联系统备件保障方案提供了理论依据.     

基于任务剖面的导弹LRU备件规划方法

研究了不同环境条件对导弹产品寿命的影响,利用Poisson过程来描述导弹现场可更换单元(line replaceable unit, LRU)在全寿命周期中的维修情况,给出了一种基于任务剖面的导弹LRU备件规划方法。通过对全寿命周期任务剖面进行分析,综合考虑不同典型任务剖面对LRU可靠性的影响,利用Poisson过程建立LRU备件量模型。通过考虑LRU备件贮存失效和定期检测损耗,对备件量模型进行了修正。结合实例表明,该方法在导弹贮存寿命剖面下对LRU备件量进行了合理规划,确保导弹满足战备完好性要求,并节约了全寿命周期费用。     

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。     

民用飞机多地域航材支援网络模型研究

航材支援保障对于民用飞机安全可靠营运至关重要, 民用飞机运营在不同地区, 以客户需求为牵引的航材支援同时受到地域环境和运输方式的影响。为了实现民用飞机航材敏捷支持, 本文综合考虑多因素的影响, 提出了航材支援网络节点权衡的嵌套层次分析法(nested analytic hierarchy process, NAHP), 以及基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的民用飞机多地域航材支援网络模型。结合民用飞机多地域运营特点, 对航材支援网络影响因素进行研究, 并运用NAHP对航材支援网络节点进行权衡分析, 对备选节点的重要性进行排序以得到航材支援网络目标节点, 从而构建以时效性为优化目标的多地域航材支援网络节点类型定位与多式联运路径优化模型, 并进行GA适用性设计以对模型求解。最后, 通过与人工规划航材支援方案对比, 对所提方法和模型的有效性进行验证。结果表明,所提方法能够合理确定航材支援网络节点的类型和辐射范围, 同时以最短时间完成航材支援任务, 可为民用飞机在多地域运营的航材支援网络搭建提供可行的方法和思路。     

大型相控阵雷达T/R组件维修决策问题综述

现阶段对于大型相控阵雷达T/R组件何时开展换件维修、维修时全部更换故障组件还是部分更换、备件数量如何配置等有关问题还没有一个具体标准,开展T/R组件维修决策问题研究可为装备保障人员提供维修决策支持。首先,对T/R组件维修决策的主要内容进行阐述界定。其次,分别从故障数据预测、故障寿命分布、基于故障数据的设备性能评估3个方面对故障数据建模研究现状进行分析。然后,从维修策略类型和维修策略优化模型两个方面重点对维修策略进行阐述,并对以可用度、备件满足率、备件期望短缺数、任务成功率等为决策变量的备件库存策略进行分析。最后,分析了现有方法存在的不足,提出T/R组件维修决策需要解决的上述3个重要问题,为后续研究提供理论支撑。     

基于改进MOPSO的多级系统备件配置优化研究

备件是装备保障的重要物质基础,合理规划备件的配置方案是提高装备保障效能的关键。针对多级保障系统备件配置优化的高维、非线性问题,构建了以备件保障度最大、保障费用最小为目标函数,以其他准则为约束条件的优化配置模型。面向优化模型求解的难题,在传统粒子群算法的基础上,提出了一种改进的粒子群求解算法,给出了该算法的设计思路和优化流程,采用基于准则的方法以及改进惯性权重等措施,以两个目标作为引导,在备件配置方案生成时可以避免长时间的无效搜索,提高了粒子群优化算法的求解效率,最后通过算例证明该方法的可行性和有效性。     

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.