视情维修条件下k/N(G) 系统备件供需联合优化

针对传统m视情维修策略下k/N(G)系统维修决策模型对备件可获取性考虑不足的问题,提出了(m,Q)维修策略及备件订购与生产的联合决策优化方法,建立了两种视情维修条件下k/N(G)系统备件供需联合优化模型。证明了在满足约束条件的同时,(m,Q)维修策略下的联合模型((m,Q, n) 策略模型)具有使目标函数最小的订购阈值m、订货量Q和订货次数n,m维修策略下的联合模型((m,n)策略模型)存在最优订货量m和订货次数n使目标值最小。此外,比较分析了不同模型参数对两种模型决策的影响,结果表明, (m,Q,n)策略模型得到的成本始终小于(m,n) 策略模型,而系统使用可用度始终高于(m,n)策略模型。     

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。     

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。     

多约束下随船备件配置优化方法

理想的随船备件库存配置方案应该通过多约束条件与优化目标之间的综合权衡得到,在传统的随船备件库存优化模型中常以使用可用度、平均等待时间、延期交货量、费效比等作为优化目标,但国内使用部门及型号研制单位在制定随船备件库存方案时常以备件保障概率作为优化目标确定装备备件库存方案.为解决上述问题,首先分析了目标函数及约束条件;然后构建了以备件保障概率为目标函数的随舰备件库存优化模型并应用拉格朗日乘子法及边际效应法原理给出了随船备件库存模型计算及优化流程;其次,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,通过对案例结果进行分析,验证了该研究方法的可行性.     

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。     

空间和费用约束条件下的随船备件配置优化方法

通过分析舰艇海上器材保障模式,依据装备的层次分解结构、舰艇的备件更换修理能力,在根据备件的故障率确定备件需求的基础上,以系统的备件不短缺概率为优化目标,考虑备件总经费和仓库空间的约束,建立了基于边际分析法的备件配置优化模型。实例优化结果显示,携带舰艇车间可更换单元,在相同的备件存储空间和体积约束下,可以显著提高舰艇装备的战备完好性。     

基于任务的k/n(G)系统舰船备件需求预测

针对k/n(G)系统在事后维修与任务后检修相结合条件下的舰船备件需求预测问题,在备件寿命服从指数分布的条件下,首先建立了k/n(G)系统的备件需求预测模型,并给出了备件需求特征.然后,基于方便理解和简便计算的需要,以伽马型单部件需求为基础,给出了备件需求模型的工程解释和近似计算方法,并对近似算法的精度进行了验证.结果表...     

多需求分布下特装器材随舰配置多目标优化研究

针对目前随舰特装器材配置研究仅以单一故障分布为假设,难以满足实际情况的问题,提出了基于多需求分布的特装器材随舰配置多目标优化模型,根据更新理论,分别构建了指数、Weibull、正态分布的保障概率模型,并综合建立了系统保障概率模型。结合费用目标,以特装器材的体积和质量作为约束条件,建立了基于保障概率和配置费用的多目标多约束优化模型。通过引入逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)法确定各配置方案的贴近度,作为遗传算法求解的适应度函数,得到了特装器材随舰配置最优方案,分析了目标之间、目标与约束条件之间的关系。算例结果表明,该模型和算法对于解决复杂装备的特装器材优化配置问题具有应用方便、性能良好的优点,为特装器材配置综合决策提供了新的思路。     

修复率变化条件下的k/N(G)系统可用性研究

故障件修复率是可用性模型中与维修人员联系最紧密的参数,目前的系统可用性评估中常将其假设为一个单值常数,即认为维修人员效率相同且保持不变。但实际工作中参与维修的人员业务能力并不一样,且同一人员其修复率也会随维修管理以及其心理状态的变化而变化。针对这种情况,对k/N(G)系统分别建立了考虑维修人员能力差异和考虑维修管理及人员心理状态影响的可用性评估模型。基于生灭过程理论,对这两个模型进行了稳态求解。为维修保障人员的配置管理与决策分析提供了依据。     

n/k(G)表决冗余多阶段任务系统可靠性优化模型

提出采用多阶段任务系统（phased mission systems, PMS）冗余故障树模型和PMS冗余二元决策图（binary decision diagram, BDD）模型来描述冗余多阶段任务系统;通过递归法实现PMS冗余故障树模型到PMS冗余BDD模型的转换,从而得到整个PMS的最小割集;在分析n/k(G)表决冗余模块在PMS中可靠度计算模型的基础上得到整个PMS的可靠性计算模型。以费用最小为目标,构建多阶段任务系统可靠性冗余优化模型,并应用微粒群算法对模型进行求解。算例通过一个三个阶段n/k(G)表决系统来阐述该方法的应用,并验证了模型的合理性及算法的有效性。     

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。     

Recursive Solution of Queue Length Distribution for Geo/G/1 Queue with Delayed Min(N,D)-Policy

In this paper we consider a discrete-time Geo/G/1 queue with delayed Min(N, D)-policy.Using renewal process theory, total probability decomposition technique and z-transform, we study the transient and equilibrium properties of the queue length from an arbitrary initial state, and obtain both the recursive expressions of the transient state queue length distribution and the steady state queue length distribution at arbitrary time epoch n~+. Furthermore, we derive the important relations between equilibrium queue length distributions at different time epochs n~-, n and n~+. Finally, we give some numerical examples about capacity decision in queueing systems to demonstrate the application of the analytical results reported in this paper.     

具有多重休假和Min(N,V)-策略控制的Geo/G/1离散时间排队

考虑服务员具有多重休假和系统采用min(N,V)-策略控制的离散时间Geo/G/1排队系统,使用全概率分解技术和更新过程理论,研究了系统在任意时刻n+的瞬态队长分布和稳态队长分布,得到了瞬态队长分布的z-变换表达式和稳态队长分布的递推表达式.进一步,得到了系统在时刻点n,n~-和外部观察时刻点的稳态队长分布.特别地,本文直接获得了一些特殊离散时间排队系统相应的结果.最后,通过数值实例阐述了获得便于计算的稳态队长分布的表达式在系统容量设计中的重要价值.     

基于PH分布和MAP的备件(s,S)库存模型

以包含多个相同部件的系统为研究对象,采用Phase-type(PH)分布代替指数分布等经典分布作为备件寿命、换件维修时间以及库存补充时间的基本假设,推导出该系统的备件需求过程为马尔可夫到达过程(Markovian ArrivalProcess, MAP); 然后在此基础上, 研究了(s, S)库存模型,给出了该库存模型首次订货时间、再订货周期、缺货时间的相关分布和参数,最后通过一个算例说明了模型的有效性.     

K:N系统可修复备件两级供应保障优化研究

备件供应保障优化是提高武器装备的战备完好性和降低寿命周期费用的重要途径.通过分析复杂装备可修复备件两级供应保障系统,研究了备件保障与装备战备完好性的关系,建立了以备件购置费用为约束、系统供应可用度最大为目标的冗余度系统可修复备件供应保障优化模型,并运用边际效能法进行求解.实例应用证明,模型可以优化备件库存以及评估备件库存量、两级维修能力、系统自身可靠性等因素对系统保障效能的影响.     

ANALYSIS AND COMPUTATIONAL ALGORITHM FOR QUEUES WITH STATE-DEPENDENT VACATIONS I： G/M（n）/1/K

In this paper we study a queueing system with state-dependent services and state-dependent vacations, or simply G/M（n）/1/K. Since the service rate is state-dependent, this system includes G/M/c and G/M/c/K queues with various types of station vacations as special cases. We provide a recursive algorithm using the supplementary variable technique to numerically compute the stationary queue length distribution of the system. The only input requirement is the Laplace-Stieltjes transform of the interarrival distribution as well as the state-dependent service rate and state-dependent vacation rate. In a subsequent companion paper, we study its dual system M（n）/G/1/K queue with statedependent vacations.     

ANALYSIS AND COMPUTATIONAL ALGORITHM FOR QUEUES WITH STATE-DEPENDENT VACATIONS II： M（n）/G/1/K

We study a single-server queueing system with state-dependent arrivals and general service distribution, or simply M（n）/G/1/K, where the server follows an N policy and takes multiple vacations when the system is empty. We provide a recursive algorithm using the supplementary variable technique to numerically compute the stationary queue length distribution of the system. The only input requirements are the Laplace-Stieltjes transforms of the service time distribution and the vacation time distribution, and the state-dependent arrival rate. The computational complexity of the algorithm is O（K^3）.     

Queue Size Distribution of Geo/G/1 Queue Under the Min(N,D)-Policy

This paper considers a discrete-time Geo/G/1 queue under the Min(N,D)-policy in which the idle server resumes its service if either N customers accumulate in the system or the total backlog of the service times of the waiting customers exceeds D,whichever occurs first(Min(N,D)-policy).By using renewal process theory and total probability decomposition technique,the authors study the transient and equilibrium properties of the queue length from the beginning of the arbitrary initial state,and obtain both the recursive expression of the z-transformation of the transient queue length distribution and the recursive formula for calculating the steady state queue length at arbitrary time epoch n~+.Meanwhile,the authors obtain the explicit expressions of the additional queue length distribution.Furthermore,the important relations between the steady state queue length distributions at different time epochs n~-,n and n~+ are also reported.Finally,the authors give numerical examples to illustrate the effect of system parameters on the steady state queue length distribution,and also show from numerical results that the expressions of the steady state queue length distribution is important in the system capacity design.     

N个不同部件串联而成的M/G/1可修排队系统

考虑服务台由N个不同部件串联而成的M/G/1可修排队系统,其中服务台正常当且仅当N个部件都正常.在假定每个部件的寿命服从指数分布,而故障部件的修理时间服从一般分布下,通过引入服务台的"广义忙期",提出了分析服务台有关可靠性指标的一种新方法,用该方法更加简洁的讨论了服务台的许多感性趣的可靠性指标,得到了一些重要的可靠性结果,推广了已有的结论.