CN112150071A - 基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，含有以下步骤：获取维修器材对飞行任务的影响程度、维修器材筹措情况、维修器材消耗量以及维修器材单价信息，建立重要度评估模型，得到维修器材的重要度A；根据维修器材的重要度建立重要度等级制定模型，得到维修器材的重要度等级数；建立库存限额模型；建立订货模型和订货优化模型；根据订货模型或订货优化模型进行订货，订货时，维修器材现有数和订货数之和在库存限额模型计算的库存限额内。本发明从装备系统角度对基本故障周转量标准进行优化，确保按照库存下限储存的器材能够使一个机型的航材保障良好率达到实际要求的水平，提高了维修器材订货的准确率。

Description

基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法

技术领域

本发明属于涉及航空装备维修技术领域，涉及一种基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法。

背景技术

在航空器材筹措供应标准拟制、舰载机护航确定携带器材、航空装备维修保障计划制订等工作中需要确定哪些器材重要，这样的器材的标准需要制订的高一些、护航时不仅要携带而且要带多一些、订货时不仅要订货而且要多订一些。目前，国内还没有制订相关航空器材的重要度。重要度是订货决策支持系统实现智能决策的重要依据之一，还有一个重要依据就是库存限额标准。目前国内正在全面推动航空装备维修器材筹措供应标准制订工作，但是仍没有应用于订货，也没有开展如何应用库存限额进行订货方法研究。

为满足精确器材保障的要求，急需开展航空器材综合运用重要度和库存限额进行订货决策方法的研究，但是相关的研究文献也比较少。例如，杨仕美等于2014年阐述了航材备件的精确保障必须将装备的使用情况和备件库存控制问题结合起来，才有利于保障人员进行正确的决策。计算了备件的重要度权系数，结合重要度权系数利用飞机的可用度建立最优库存模型。该文献没有制订器材的重要度，也没有按照采购的必要性等因素制订重要度等级，其重要度权系数不能用于订货决策。冯蕴雯于2018年阐述了重要度是指备件对飞机正常运行的影响程度大小，备件的重要度指标来源于飞机最低设备清单和推荐备件清单。该文献依据重要度代码和分类代码将备件项目分成不同重要度的消耗件、周转件和可修件；然后，对不同重要度和不同种类的备件分别进行库存优化配置。该文献研究了重要度对民机备件库存配置的影响，但是所用重要度是飞机制造厂直接提供的，文中没有提供重要度的制订方法。刘振国等于2006年研究了影响雷达库存器材重要性的各种因素，建立了雷达器材重要性评价的指标体系，给出了多级模糊综合评价模型，结果比较准确反映出了评价对象的重要程度。该文献考虑了器材成本、供应难易、重要性、所属雷达四个因素，但是没有考虑陆基、舰基、驻岛和演习四种典型任务因素。实际上，同一个机型可能有多种任务，而在保障过程中器材在不同任务中的重要性是有区别的。吴佳康等于2018年在分析航材可修件订货影响因素的基础上，利用粗糙集理论寻求一种快速预测可修件订货与否的科学、有效的实用方法。所考虑的可修件订货影响因素包括订货费用、重要性程度、故障修理间隔时间、故障发生间隔时间、消耗量。该文献没有考虑库存限额标准，事实上库存限额标准在制订时考虑了上述因素；也没有考虑制订器材的重要度，只是通过重要性程度的定性判断来分析对订货的影响。但是，如果没有制订器材重要度，就无法为订货提供更直接、更智能的决策支持。周家萱等于2019年建立了基于粗糙集全局离散和粒子群算法的启发式航材订货模型，李崇明于2016年建立了时寿件和可修件的采购模型，张瑞昌等于2004年建立了消耗性航材备件订货模型并提出器材消耗服从泊松分布，石丽娜等于2004年建立了基于泊松分布的航材周转件库存量数学模型，GJB 8257-2014《通用雷达装备维修器材筹措供应标准编制要求》提出指数寿命件需求在期望均值大于0.051时用泊松分布计算，GJB 4355-2002《备件供应规划要求》则提出当期望均值不大于5采用泊松分布计算，GJB 3914-99《电子对抗装备随机备件概算》认为器材需求服从泊松分布计算而没有考虑期望均值对需求分布的影响。

综上可知，现有文献在器材需求分布方面的研究比较乱，甚至互相矛盾，而且只有假设并没有提供科学依据。此外，现有文献关于器材订货的研究没有综合考虑过器材的重要度、重要度等级和库存限额，不利于器材订货决策。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供了一种基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，从装备系统角度对基本故障周转量标准进行优化，确保按照库存下限储存的器材能够使一个机型的航材保障良好率达到实际要求的水平。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其含有以下步骤：

S1、获取维修器材对飞行任务的影响程度、维修器材筹措情况、维修器材消耗量以及维修器材单价信息，建立重要度评估模型，得到维修器材的重要度A；

S2、根据维修器材的重要度建立重要度等级制定模型，得到维修器材的重要度等级数m,m＝1,2,3；

S3、建立库存限额模型，其具体步骤为：

设现有装备实力为Z，单装年消耗量为n′，单装年周转量为s′，年消耗量预测值为

年周转量预测值为

ξ为年消耗量越策值和年周转量预测值的修正系数，则年消耗量预测值

和年周转量预测值

分别为：

设s_L为库存下限，s_U为库存上限，则库存限额模型为:

S4，建立订货模型和订货优化模型，其具体步骤为：

设：I为采购维修器材项数；各等级备件分别记入集合X^j，各集合中维修器材项数为k_j，且

为第j重要度等级集合内第i项器材的现有数，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材需采购的数量，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材的库存限额，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材的采购单价，单位：万元，i＝1,2,...,k_j；f为预计购置费用，单位：万元，

C为当年下发的购置经费，单位：万元；C₀为当年的购置经费需求，单位：万元；依据第1重要度等级维修器材的库存按“库存限额上限”控制，第2重要度等级维修器材的库存按“库存限额上下限的平均值”控制，第3重要度等级维修器材的库存按“库存限额下限”控制，则当年的购置经费需求C₀的计算公式为：

若C＝C₀，则三个等级器材的订货模型分别为：

若C<C₀，则按重要度等级、重要度从高到底排序，按公式(4)计算结果优先补充排在前面的器材的库存，其中，第1、2重要度等级维修器材的库存周转量必须保证不能低于库存限额的库存下限

第3重要度等级的维修器材的库存周转量低于库存限额的库存下限

时，与库存限额的库存下限

相比不足的差额允许在下一年补充，则订货优化模型为：

若C>C₀，在公式(4)的基础上，以航材保障良好率最大为目标函数建立订货优化模型；

S5、根据订货模型或订货优化模型进行订货，订货时，维修器材现有数和订货数之和在库存限额模型计算的库存限额内。

优选的，建立重要度评估模型的具体步骤为：

S11、根据维修器材对飞行任务的影响程度、维修器材筹措情况、维修器材消耗量以及维修器材单价建立评价因素集U＝{对飞行任务影响程度，维修器材筹措情况，维修器材消耗量，维修器材单价}；

S12、设评价等级集为V＝{v₁,v₂,v₃,v₄,v₅}＝{很高、较高、一般、较低、低}，对评价因素集U中的每个评价因素u_q,q＝1,2,3,4，分析其对于评价等级集v_p,p＝1,2,3,4,5的隶属度rq_p，则第q个评价因素的单因素评价结果为：r_q＝(r_q1,r_q2,r_q3,r_q4,r_q5)，r_q>0且

S13、根据隶属度rqp建立模糊评价矩阵R，所述模糊评价矩阵R表示为：

S14、运用层次分析法确定各评价因素的权重c_q,q＝1,2,3,4，则权重向量为c＝{c₁,c₂,c₃,c₄}；

S15、将权重向量c与模糊评价矩阵R合成为模糊综合评价结果向量S,S＝{s₁,s₂,s₃,s₄,s₅}，即：

S＝c×R (7)

根据模糊综合评价结果向量S，依据最大隶属原则，确定maxS作为维修器材的重要度A。

优选的，采用运用层次分析法确定各评价因素的权重c_q的具体步骤为：

S141、以确定维修器材的重要度A为目标层，以保障任务B_a,a＝1,2,3,4为准则层，以评价因素集U中的四个评价因素为方案层，构建递阶层次结构；

S142、建立判断矩阵

准则层中的四个准则相对于目标层的判断矩阵A₀为：

方案层相对于准则层的判断矩阵为B_i0为：

S143、计算与目标层、准则层的每个元素相关的近邻的下层元素之间的相对权重，得到目标层权重和准则层权重，并检验判断矩阵A₀和判断矩阵为B_a0的一致性；

S144、聚合目标层权重、准则层权重得到方案层中各元素相对于目标层的综合相对重要性排序值，该排序值即为各评价因素的权重c_q。

优选的，检验判断矩阵A₀的一致性的方法为：

设

为判断矩阵A₀的最大特征根，

为判断矩阵A₀的阶数，则有：

式中，

为度量判断矩阵A₀偏离一致性的指标，

时，

表示判断矩阵A₀完全一致；

越偏离0,表示判断矩阵A₀的一致性越差；

设

为判断矩阵A₀的随机一致性比率，

为平均随机一致性指标，则：

当

时，认为判断矩阵A₀具有一致性；如果

需调整判断矩阵A₀，使之具有一致性；

检验判断矩阵为B_a0一致性的方法为：

设

为判断矩阵B_a0的最大特征根，

为判断矩阵B_a0的阶数，则有：

式中，

为度量判断矩阵B_a0偏离一致性的指标，

时，

表示判断矩阵B_a0完全一致；

越偏离0,表示判断矩阵B_a0的一致性越差；

设

为判断矩阵B_a0的随机一致性比率，

为平均随机一致性指标，则：

当

时，认为判断矩阵B_a0具有一致性；如果

需调整判断矩阵B_a0，使之具有一致性。

优选的，所述综合相对重要性排序值为：

式中，b_a为与目标层相关的准则层元素B_a之间的相对权重，a＝1,2,3,4；

为与准则层的第a个元素相关的方案层元素C_n之间的相对权重，n＝1,2,3,4；

以B_i为准则、方案层相关元素相比较组成判断矩阵C₀，检验判断矩阵C₀一致性的方法为：设CI_a为判断矩阵C₀的一致性指标，RI_a为判断矩阵C₀的平均随机一致性指标，则：

式中，CR为判断矩阵C₀的随机一致性比率；

当CR<0.1时，认为判断矩阵C₀具有一致性；如果CR>0.1，需调整判断矩阵C₀，使之具有一致性。

优选的，重要度等级制定模型对维修器材进行重要度等级的逻辑决断方法为：

根据维修器材的重要度将重要度等级分为优先级、次优级和末级三个等级；

分析是否必耗维修器材，若是必耗维修器材，则重要度等级为优先级，否则，继续分析下一个因素；

分析是否影响飞行任务完成的维修器材，若影响飞行任务完成，则重要度等级为优先级，否则，继续分析下一个因素；

分析是否故障率高的维修器材，若故障率达到设定阈值，则重要度等级为次优级，否则，继续分析下一个因素；

分析是否其他仓库也有储备的维修器材，若其他仓库也有储备，则重要度等级为次优级，否则继续分析下一个因素；

分析是否为可在市场购买的维修器材，若是可在市场购买的维修器材，则重要度等级为次优级，否则继续分析下一个因素；

分析是否为允许暂时短缺的维修器材，若是允许暂时短缺的维修器材，则重要度等级为末级。

优选的，年周转量预测值

的计算模型为：

式中，

为年故障周转量，

为年到寿周转量，

为任务携行量，取一年中同一时间任务出动携带维修器材数量的最大值；

所述年故障周转量

的计算模型为：

式中，s各维修器材故障周转量，s≥1，

为年均故障数；T₁为修理周期，单位：天；T₂为供货周期，单位：天；

所述年到寿周转量

的计算模型为：

式中，K为维修器材到寿件数，

t_l为第l件到寿维修器材的寿命，

为第k件到寿维修器材的寿命，

为第k件维修器材第个g寿命指标的剩余寿命，

为第个g寿命指标对应的飞行任务量，T为维修器材的修理周期。

优选的，以航材保障良好率最大为目标函数建立订货优化模型的具体步骤为：

设：Z为计划装备实力；Y为筛选出的进一步优化的维修器材的项数；在Y项器材中，第1、2、3等级维修器材的年故障周转量优化前的初始值，分别为

中排除到寿周转量、任务携行需求之后的值；y为Y项维修器材按照重要度等级、重要度从高到低排列的序号，y＝1,2,...,Y；s_y为第y项维修器材的年故障周转量，s_y＝{s₁,s₂,...,s_Y}；EBO(s_y)为第y项维修器材年故障周转量为s_y时的短缺数，

N_y为第y项维修器材的单机安装数；c_y为第y项维修器材的采购单价；x_y0为根据公式(4)计算的第y项维修器材的订货数，亦即优化前的初始订货数；x_y为第y项维修器材优化后的订货数；α为要求达到的航材保障良好率水平；A(s)为各维修器材故障周转量为s时达到的航材保障良好率，则订货优化模型为：

当A(s)≥αand A(s-1)<α时的维修器材故障周转量s即为订货优化模型的最优解。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明维修器材的重要度制订时考虑的因素比较全面，该方法适用于保障陆基、舰基、驻岛、演习等不同任务装备维修器材重要度的制订工作。

(2)本发明确定维修器材的重要性等级是维修器材供应保障工作的需要，这样可以使资源配置更有针对性、更加合理，有利于进一步提高维修器材订货的准确率，确保库存结构更加的科学合理。

(3)本发明根据不同重要度等级维修器材的库存水平的控制标准有所区别，结合重要度、库存限额以及保障经费来确定订货数。库存限额基本确定了维修器材的库存结构，库存上限可以确保维修器材不积压呆滞，库存下限可以确保维修器材供应不间断。

(4)本发明根据保障经费选择对应的订货模型，以库存限额为基础对订货数适当优化。

(5)本发明综合利用维修器材重要度评估模型、重要度等级制定模型、库存限额模型、订货模型和订货优化模型确定订货数量，准确率高，能够为机关进行订货决策提供有力支持。尤其是在当前各级机关人员编制减少、工作量大大增加的情况下，能够大大降低航空装备维修保障计划制订的难度和工作量。

附图说明

图1为本发明实施例构建的递阶层次结构示意图；

图2为本发明实施例重要度等级制定模型对维修器材进行重要度等级的逻辑决断方法的流程图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

本发明提供了一种基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其含有以下步骤：

S1、建立重要度评估模型

获取维修器材对飞行任务的影响程度、维修器材筹措情况、维修器材消耗量以及维修器材单价信息，建立重要度评估模型，得到维修器材的重要度A。

具体地，建立重要度评估模型的具体方法为：

S11、确定评价因素集

从实践工作中发现，对筹措工作影响比较显著的因素主要包括：

(1)对飞行任务影响：若维修器材对飞机任务的影响很大，则其故障且维修器材短缺时将导致飞机无法飞行或任务系统设备无法正常工作，使正常的训练任务科目无法完成，此类维修器材应优先筹措。

(2)筹措难易：若维修器材订货周期或修理周期很长，应该优先订货。

(3)器材消耗量：若维修器材的消耗量较大、更换频率高，其筹措理应给予高度重视。

(4)单价：单价直接对维修器材的筹措费用产生影响。因为保障经费的限制，消耗同样多的数量，单价较低的维修器材可适当增加订货，但单价较高的维修器材就不允许随意增加。

上述因素常常是交织在一起的。例如，有的维修器材对飞行任务影响较大，价格非常高，消耗量较小，筹措周期较长；有的维修器材价格较低，对飞行任务影响不大，消耗量较大，筹措周期短。因此，必须综合考虑才能反映维修器材的重要度。

根据上述分析，由维修器材对飞行任务的影响程度、维修器材筹措情况、维修器材消耗量以及维修器材单价建立评价因素集U＝{对飞行任务影响程度，维修器材筹措情况，维修器材消耗量，维修器材单价}。

S12、确定评价等级集及进行单因素分析

S121、设评价等级集为V＝{v₁,v₂,v₃,v₄,v₅}＝{很高、较高、一般、较低、低}，对评价因素集U中的每个评价因素u_q,q＝1,2,3,4，分析其对于评价等级集v_p,p＝1,2,3,4,5的隶属度r_qp，则第q个评价因素的单因素评价结果为：r_q＝(r_q1,r_q2,r_q3,r_q4,r_q5)，r_q>0且

具体地，对每个评价因素进行等级评价的方法如下：

(1)维修器材对飞行任务影响因素的评价方法

由部队专家针对维修器材对飞行任务的影响程度评分得到，影响越大，等级越高。

(2)维修器材筹措难易因素的评价方法

由部队专家针对维修器材筹措的难易程度评分得到，越难筹措等级越高。

(3)维修器材消耗量因素的评价方法

根据初步按照消耗40个、20个、10个、1个把消耗量分为5级，依次对应评价等级v₁,v₂,v₃,v₄,v₅，原则上以专家评分为准。分级方法可根据实际情况适当调整。对于无消耗的维修器材，可以根据维修器材的MTBF或MTTF估计其消耗量。设单机安装数为，装备实力为M，年飞行小时数为t，即为

或

(4)维修器材单价因素的评价方法

初步按照500万元、50万元、5万元、0.5万元把单价分为5级，依次对应评价等级v₁,v₂,v₃,v₄,v₅，原则上以专家评分为准。分级方法可根据实际情况适当调整。

最终的评价结果还需要部队专家根据器材可靠性、存在潜在故障等情况进行修正。

具体实施方法为：对飞行任务影响、筹措难易两个因素对于评价等级集的隶属度由部队专家根据经验评价。为便于实施，维修器材消耗量、单价两个因素对于评价等级集的隶属度可以先定一个初值，例如r_q＝(r_q1,r_q2,r_q3,r_q4,r_q5)＝(0.3,0.25,0.2,0.15,0.1)，然后再由专家根据实际情况进行调整。

S13、根据隶属度r_qp建立模糊评价矩阵R，所述模糊评价矩阵R表示为：

。

S14、运用层次分析法确定各评价因素的权重c_q,q＝1,2,3,4，则权重向量为c＝{c₁,c₂,c₃,c₄}。其具体步骤为：

S141、以确定维修器材的重要度A为目标层，以保障任务B_a,a＝1,2,3,4为准则层，以评价因素集U中的四个评价因素为方案层，构建递阶层次结构。递阶层次结构如图1所示。

S142、建立判断矩阵

准则层中的四个准则相对于目标层的判断矩阵A₀为：

方案层相对于准则层的判断矩阵为B_i0为：

。

S143、计算与目标层、准则层的每个元素相关的近邻的下层元素之间的相对权重，得到目标层权重和准则层权重，并检验判断矩阵A₀和判断矩阵为B_a0的一致性。

计算与准则层、目标层的每个元素相关的紧邻的下层元素之间的相对权重，即计算判断矩阵的最大特征根及其相应的特征向量，具体方法包括方根法、和法、最小二乘法等。特征向量即为权重向量，应做归一化处理。

具体地，检验判断矩阵A₀的一致性的方法为：

设

为判断矩阵A₀的最大特征根，

为判断矩阵A₀的阶数，则有：

式中，

为度量判断矩阵A₀偏离一致性的指标，

时，

表示判断矩阵A₀完全一致；

越偏离0,表示判断矩阵A₀的一致性越差；

设

为判断矩阵A₀的随机一致性比率，

为平均随机一致性指标，则：

当

时，认为判断矩阵A₀具有一致性；如果

需调整判断矩阵A₀，使之具有一致性。

检验判断矩阵为B_a0一致性的方法为：

设

为判断矩阵B_a0的最大特征根，

为判断矩阵B_a0的阶数，则有：

式中，

为度量判断矩阵B_a0偏离一致性的指标，

时，

表示判断矩阵B_a0完全一致；

越偏离0,表示判断矩阵B_a0的一致性越差；

设

为判断矩阵B_a0的随机一致性比率，

为平均随机一致性指标，则：

当

时，认为判断矩阵B_a0具有一致性；如果

需调整判断矩阵B_a0，使之具有一致性。

例如：1～9阶判断矩阵的

值表1所示。

表1

S144、聚合目标层权重、准则层权重得到方案层中各元素相对于目标层的综合相对重要性排序值，该排序值即为各评价因素的权重c_q。

所述综合相对重要性排序值为：

式中，b_a为与目标层相关的准则层元素B_a之间的相对权重，a＝1,2,3,4；

为与准则层的第a个元素相关的方案层元素C_n之间的相对权重，n＝1,2,3,4。

以B_i为准则、方案层相关元素相比较组成判断矩阵C₀，检验判断矩阵C₀一致性的方法为：设CI_a为判断矩阵C₀的一致性指标，RI_a为判断矩阵C₀的平均随机一致性指标，则：

式中，CR为判断矩阵C₀的随机一致性比率；

当CR<0.1时，认为判断矩阵C₀具有一致性；如果CR>0.1，需调整判断矩阵C₀，使之具有一致性。

S15、将权重向量c与模糊评价矩阵R合成为模糊综合评价结果向量S,S＝{s₁,s₂,s₃,s₄,s₅}，即：

S＝c×R (7)

根据模糊综合评价结果向量S，依据最大隶属原则，确定maxS作为维修器材的重要度A。

S2、根据维修器材的重要度建立重要度等级制定模型，得到维修器材的重要度等级数m,m＝1,2,3。

维修器材的重要度分为优先级、次优级和末级三个等级，分别记为第1、2、3等级。优先级维修器材是必须购买的，优先满足需求量；次优级维修器材是在满足优先级维修器材后，尽可能满足需求；末级维修器材是满足其他等级维修器材需求后尽可能满足，允许暂时短缺。

参见图2，重要度等级制定模型对维修器材进行重要度等级的逻辑决断方法为：

S21、根据维修器材的重要度将重要度等级分为优先级、次优级和末级三个等级。

S22、分析是否必耗维修器材，若是必耗维修器材，则重要度等级为优先级，否则，继续分析下一个因素。例如，有明确寿命控制要求的维修器材(如起落架、液压泵等)到寿必然更换，定检维修必用消耗件(如标准件、专用零件等)，均为必耗器材。如果是必耗器材，则必须满足需求，重要度等级为最优级；否则，继续分析下一个因素。

S23、分析是否影响飞行任务完成的维修器材，若影响飞行任务完成，则重要度等级为优先级，否则，继续分析下一个因素。例如，电子对抗、反潜等任务系统发生故障时，会影响任务科目的完成；有些密封胶圈虽然是标准件，但是发生故障缺件时会影响飞行，均为影响飞行任务完成的器材。如果影响飞行任务完成，则必须满足需求，重要度等级为最优级；否则，继续分析下一个因素。

S24、分析是否故障率高的维修器材，若故障率达到设定阈值，则重要度等级为次优级，否则，继续分析下一个因素。由于经费有限，故障率高的维修器材都按库存上限的标准满足需求是几乎不可能的，但可以通过加强送修管理达到较高的周转速度，从而确保不间断供应。如果故障率高，则尽量满足需求，重要度等级为次优级；否则，继续分析下一个因素。

S25、分析是否其他仓库也有储备的维修器材，若其他仓库也有储备，则重要度等级为次优级，否则继续分析下一个因素。该类维修器材也不需要必须按照库存限额上限满足需求，因为紧缺时可以向兄弟单位仓库申请调拨、借件。如果其他仓库也有储备，则尽量满足需求，重要度等级为次优级；否则，继续分析下一个因素。

S26、分析是否为可在市场购买的维修器材，若是可在市场购买的维修器材，则重要度等级为次优级，否则继续分析下一个因素。该类维修器材也不需要必须按照库存限额上限满足需求，因为紧缺时可随时到市场上采购。如果可市购，则尽量满足需求，重要度等级为次优级；否则，继续分析下一个因素。

S27、分析是否为允许暂时短缺的维修器材，若是允许暂时短缺的维修器材，则重要度等级为末级。例如：平时无故障但有潜在故障的情况是要考虑需求的，但在经费不足的情况下允许暂时短缺，重要度等级为末级。如果平时无故障也没有潜在故障隐患，那么可以认为不太可能消耗，这类器材不需要储备。

S3、建立库存限额模型，其具体步骤为：

设现有装备实力为Z，单装年消耗量为n′，单装年周转量为s′，年消耗量预测值为

年周转量预测值为

ξ为年消耗量越策值和年周转量预测值的修正系数，则年消耗量预测值

和年周转量预测值

分别为：

设s_L为库存下限，s_U为库存上限，则库存限额模型为:

。

所述年周转量预测值

的计算模型为：

式中，

为年故障周转量，

为年到寿周转量，

为任务携行量。

具体地，所述年故障周转量

的计算模型为：

式中，s各维修器材故障周转量，s≥1，

为年均故障数；T₁为修理周期，单位：天；T₂为供货周期，单位：天。

具体地，所述年到寿周转量

的计算模型为：

式中，K为维修器材到寿件数，

t_l为第l件到寿维修器材的寿命，

为第k件到寿维修器材的寿命，

为第k件维修器材第个g寿命指标的剩余寿命，

为第个g寿命指标对应的飞行任务量，T为维修器材的修理周期。

具体地，所述任务携行量

取一年中同一时间任务出动携带维修器材数量的最大值由专家根据任务方向、平时故障率确定。在确定携带器材的项目和数量时原则上就低不就高，以避免任务方向太多时本场无法保障。

S4、建立订货模型和订货优化模型，其具体步骤为：

设：I为采购维修器材项数；各等级备件分别记入集合X^j，各集合中维修器材项数为k_j，且

为第j重要度等级集合内第i项器材的现有数，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材需采购的数量，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材的库存限额，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材的采购单价，单位：万元，i＝1,2,...,k_j；f为预计购置费用，单位：万元，

C为当年下发的购置经费，单位：万元；C₀为当年的购置经费需求，单位：万元；依据第1重要度等级维修器材的库存按“库存限额上限”控制，第2重要度等级维修器材的库存按“库存限额上下限的平均值”控制，第3重要度等级维修器材的库存按“库存限额下限”控制，则当年的购置经费需求C₀的计算公式为：

若C＝C₀，则三个等级器材的订货模型分别为：

若C<C₀，则按重要度等级、重要度从高到底排序，按公式(4)计算结果优先补充排在前面的器材的库存，其中，第1、2重要度等级维修器材的库存周转量必须保证不能低于库存限额的库存下限

第3重要度等级的维修器材的库存周转量低于库存限额的库存下限

时，与库存限额的库存下限

相比不足的差额允许在下一年补充，则订货优化模型为：

。

需要说明的是，C<C₀也表明当前上级下拨的保障经费不能满足实际保障需要，应至少再申请一部分经费，即f-C。

若C>C₀，说明器材保障经费比较充裕，在公式(4)的基础上，将多余的经费进一步优化配置，以航材保障良好率最大为目标函数建立订货优化模型。

具体地，采用边际分析或者动态规划法求解以航材保障良好率最大为目标函数建立订货优化模型。在建立以航材保障良好率最大为目标函数建立订货优化模型时，需要考虑周转库存的组成包括故障需求、到寿需求、携行需求。后两种需求均为确定性需求。而故障需求主要是随机性需求，是本模型的优化对象。对于其他两种需求，本模型不予不考虑。另外，过去无消耗器材和标准件的库存量一般足够两三年消耗，所以其库存没有必要进一步优化。以航材保障良好率最大为目标函数建立订货优化模型的具体方法为：

设：Z为计划装备实力；Y为筛选出的进一步优化的维修器材的项数；在Y项器材中，第1、2、3等级维修器材的年故障周转量优化前的初始值，分别为

中排除到寿周转量、任务携行需求之后的值；y为Y项维修器材按照重要度等级、重要度从高到低排列的序号，y＝1,2,...,Y；s_y为第y项维修器材的年故障周转量，s_y＝{s₁,s₂,...,s_Y}；EBO(s_y)为第y项维修器材年故障周转量为s_y时的短缺数，

N_y为第y项维修器材的单机安装数；c_y为第y项维修器材的采购单价；x_y0为根据公式(4)计算的第y项维修器材的订货数，亦即优化前的初始订货数；x_y为第y项维修器材优化后的订货数；α为要求达到的航材保障良好率水平；A(s)为各维修器材故障周转量为s时达到的航材保障良好率，则订货优化模型为：

当A(s)≥αand A(s-1)<α时的维修器材故障周转量s即为订货优化模型的最优解。根据工程经验，α一般为95％，不同机型的航材保障良好率水平可以根据各自机群规模、任务特点等情况进行调整。

S5、根据订货模型或订货优化模型进行订货，订货时，维修器材现有数和订货数之和在库存限额模型计算的库存限额内。

本发明上述方法从装备系统角度对基本故障周转量标准进行优化，根据不同重要度等级维修器材的库存水平的控制标准有所区别，结合重要度、库存限额以及保障经费来确定订货数，确保按照库存下限储存的器材能够使一个机型的航材保障良好率达到实际要求的水平，提高了维修器材订货的准确率。

上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其特征在于，含有以下步骤：

S1、获取维修器材对飞行任务的影响程度、维修器材筹措情况、维修器材消耗量以及维修器材单价信息，建立重要度评估模型，得到维修器材的重要度A；

S2、根据维修器材的重要度建立重要度等级制定模型，得到维修器材的重要度等级数m,m＝1,2,3；

S3、建立库存限额模型，其具体步骤为：

设现有装备实力为Z，单装年消耗量为n′，单装年周转量为s′，年消耗量预测值为

年周转量预测值为

ξ为年消耗量越策值和年周转量预测值的修正系数，则年消耗量预测值

和年周转量预测值

分别为：

设s_L为库存下限，s_U为库存上限，则库存限额模型为:

S4，建立订货模型和订货优化模型，其具体步骤为：

设：I为采购维修器材项数；各等级备件分别记入集合X^j，各集合中维修器材项数为k_j，且

为第j重要度等级集合内第i项器材的现有数，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材需采购的数量，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材的库存限额，i＝1,2,...,k_j；

为第j重要度等级集合内第i项器材的采购单价，单位：万元，i＝1,2,...,k_j；f为预计购置费用，单位：万元，

C为当年下发的购置经费，单位：万元；C₀为当年的购置经费需求，单位：万元；依据第1重要度等级维修器材的库存按“库存限额上限”控制，第2重要度等级维修器材的库存按“库存限额上下限的平均值”控制，第3重要度等级维修器材的库存按“库存限额下限”控制，则当年的购置经费需求C₀的计算公式为：

若C＝C₀，则三个等级器材的订货模型分别为：

若C<C₀，则按重要度等级、重要度从高到底排序，按公式(4)计算结果优先补充排在前面的器材的库存，其中，第1、2重要度等级维修器材的库存周转量必须保证不能低于库存限额的库存下限

第3重要度等级的维修器材的库存周转量低于库存限额的库存下限

时，与库存限额的库存下限

相比不足的差额允许在下一年补充，则订货优化模型为：

若C>C₀，在公式(4)的基础上，以航材保障良好率最大为目标函数建立订货优化模型；

S5、根据订货模型或订货优化模型进行订货，订货时，维修器材现有数和订货数之和在库存限额模型计算的库存限额内。

2.如权利要求1所述的基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其特征在于，建立重要度评估模型的具体步骤为：

S11、根据维修器材对飞行任务的影响程度、维修器材筹措情况、维修器材消耗量以及维修器材单价建立评价因素集U＝{对飞行任务影响程度，维修器材筹措情况，维修器材消耗量，维修器材单价}；

S12、设评价等级集为V＝{v₁,v₂,v₃,v₄,v₅}＝{很高、较高、一般、较低、低}，对评价因素集U中的每个评价因素u_q,q＝1,2,3,4，分析其对于评价等级集v_p,p＝1,2,3,4,5的隶属度r_qp，则第q个评价因素的单因素评价结果为：r_q＝(r_q1,r_q2,r_q3,r_q4,r_q5)，r_q>0且

S13、根据隶属度r_qp建立模糊评价矩阵R，所述模糊评价矩阵R表示为：

S14、运用层次分析法确定各评价因素的权重c_q,q＝1,2,3,4，则权重向量为c＝{c₁,c₂,c₃,c₄}；

S15、将权重向量c与模糊评价矩阵R合成为模糊综合评价结果向量S,S＝{s₁,s₂,s₃,s₄,s₅}，即：

S＝c×R (7)

根据模糊综合评价结果向量S，依据最大隶属原则，确定maxS作为维修器材的重要度A。

3.如权利要求2所述的基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其特征在于，采用运用层次分析法确定各评价因素的权重c_q的具体步骤为：

S141、以确定维修器材的重要度A为目标层，以保障任务B_a,a＝1,2,3,4为准则层，以评价因素集U中的四个评价因素为方案层，构建递阶层次结构；

S142、建立判断矩阵

准则层中的四个准则相对于目标层的判断矩阵A₀为：

方案层相对于准则层的判断矩阵为B_i0为：

S143、计算与目标层、准则层的每个元素相关的近邻的下层元素之间的相对权重，得到目标层权重和准则层权重，并检验判断矩阵A₀和判断矩阵为B_a0的一致性；

S144、聚合目标层权重、准则层权重得到方案层中各元素相对于目标层的综合相对重要性排序值，该排序值即为各评价因素的权重c_q。

4.如权利要求3所述的基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其特征在于，检验判断矩阵A₀的一致性的方法为：设

为判断矩阵A₀的最大特征根，

为判断矩阵A₀的阶数，则有：

式中，

为度量判断矩阵A₀偏离一致性的指标，

时，

表示判断矩阵A₀完全一致；

越偏离0,表示判断矩阵A₀的一致性越差；

设

为判断矩阵A₀的随机一致性比率，

为平均随机一致性指标，则：

当

时，认为判断矩阵A₀具有一致性；如果

需调整判断矩阵A₀，使之具有一致性；

检验判断矩阵为B_a0一致性的方法为：

设

为判断矩阵B_a0的最大特征根，

为判断矩阵B_a0的阶数，则有：

式中，

为度量判断矩阵B_a0偏离一致性的指标，

时，

表示判断矩阵B_a0完全一致；

越偏离0,表示判断矩阵B_a0的一致性越差；

设

为判断矩阵B_a0的随机一致性比率，

为平均随机一致性指标，则：

当

时，认为判断矩阵B_a0具有一致性；如果

需调整判断矩阵B_a0，使之具有一致性。

5.如权利要求4或5所述的基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，所述综合相对重要性排序值为：

式中，b_a为与目标层相关的准则层元素B_a之间的相对权重，a＝1,2,3,4；

为与准则层的第a个元素相关的方案层元素C_n之间的相对权重，n＝1,2,3,4；

以B_i为准则、方案层相关元素相比较组成判断矩阵C₀，检验判断矩阵C₀一致性的方法为：设CI_a为判断矩阵C₀的一致性指标，RI_a为判断矩阵C₀的平均随机一致性指标，则：

式中，CR为判断矩阵C₀的随机一致性比率；

当CR<0.1时，认为判断矩阵C₀具有一致性；如果CR>0.1，需调整判断矩阵C₀，使之具有一致性。

6.如权利要求1所述的基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其特征在于，重要度等级制定模型对维修器材进行重要度等级的逻辑决断方法为：

根据维修器材的重要度将重要度等级分为优先级、次优级和末级三个等级；

分析是否必耗维修器材，若是必耗维修器材，则重要度等级为优先级，否则，继续分析下一个因素；

分析是否影响飞行任务完成的维修器材，若影响飞行任务完成，则重要度等级为优先级，否则，继续分析下一个因素；

分析是否故障率高的维修器材，若故障率达到设定阈值，则重要度等级为次优级，否则，继续分析下一个因素；

分析是否其他仓库也有储备的维修器材，若其他仓库也有储备，则重要度等级为次优级，否则继续分析下一个因素；

分析是否为可在市场购买的维修器材，若是可在市场购买的维修器材，则重要度等级为次优级，否则继续分析下一个因素；

分析是否为允许暂时短缺的维修器材，若是允许暂时短缺的维修器材，则重要度等级为末级。

7.如权利要求1所述的基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其特征在于，年周转量预测值

的计算模型为：

式中，

为年故障周转量，

为年到寿周转量，

为任务携行量，取一年中同一时间任务出动携带维修器材数量的最大值；

所述年故障周转量

的计算模型为：

式中，s各维修器材故障周转量，s≥1，

为年均故障数；T₁为修理周期，单位：天；T₂为供货周期，单位：天；

所述年到寿周转量

的计算模型为：

式中，K为维修器材到寿件数，

t_l为第l件到寿维修器材的寿命，

为第k件到寿维修器材的寿命，

为第k件维修器材第个g寿命指标的剩余寿命，

为第个g寿命指标对应的飞行任务量，T为维修器材的修理周期。

8.如权利要求7所述的基于重要度和库存限额的航空装备维修器材订货决策方法，其特征在于，以航材保障良好率最大为目标函数建立订货优化模型的具体步骤为：

设：Z为计划装备实力；Y为筛选出的进一步优化的维修器材的项数；在Y项器材中，第1、2、3等级维修器材的年故障周转量优化前的初始值，分别为

中排除到寿周转量、任务携行需求之后的值；y为Y项维修器材按照重要度等级、重要度从高到低排列的序号，y＝1,2,...,Y；s_y为第y项维修器材的年故障周转量，s_y＝{s₁,s₂,...,s_Y}；EBO(s_y)为第y项维修器材年故障周转量为s_y时的短缺数，

N_y为第y项维修器材的单机安装数；c_y为第y项维修器材的采购单价；x_y0为根据公式(4)计算的第y项维修器材的订货数，亦即优化前的初始订货数；x_y为第y项维修器材优化后的订货数；α为要求达到的航材保障良好率水平；A(s)为各维修器材故障周转量为s时达到的航材保障良好率，则订货优化模型为：

当A(s)≥αand A(s-1)<α时的维修器材故障周转量s即为订货优化模型的最优解。

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