CN113379114A - 一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法 - Google Patents

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谢汶姝
赵一鸣
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左文佳
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颜廷贵
于乃生
陈翼江
丁楠
张晓丽
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Abstract

本发明提出一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，属于装备综合保障技术领域，包括如下步骤：S1、确定不同修理级别下维修成本与备件库存配置成本的计算参数；S2、建立联合优化数学模型；S3、计算不同站点修理级别分析的首轮结果；S4、进行迭代计算；S5、输出最终各站点的修理级别分析方案以及相应的备件库存配置方案；S6、对联合优化方法进行有效性验证；至此，完成复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化。本发明的计算结果能够较好的符合工程实际，解决了现有联合优化方法仅适用于求解对称系统的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步。

Description

一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法
技术领域
本发明属于装备综合保障技术领域，具体涉及一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法。
背景技术
修理级别分析与备件库存配置是复杂装备维修保障工作的基础，对提高装备的可用度具有重要影响。修理级别分析直接决定产品发生故障后是需要修理还是报废，以及在哪一个级别完成修理，直接影响备件的库存配置方案。而备件库存过多会造成严重积压与浪费，库存配置不足会影响装备的正常使用。近年来针对复杂装备修理级别分析以及备件库存配置优化的研究较多，但在两者联合优化方面的研究较少，因此开展修理级别与备件库存配置的联合优化研究具有重要意义。
目前工程中传统的优化方法是依次分别对修理级别与库存配置展开优化，通过修理级别分析结果进一步指导备件库存规划，此种方法仅考虑修理级别方案最优而没有综合考虑修理级别分析结果对后续备件配置的影响，无法得到联合最优解。此外，还有优化方法是在修理级别分析过程中将备件配置费用作为一项定值指标代入，通过不断修正修理级别分析结果得到维修成本与库存成本的联合最优解。但现有技术假设各个站点库存具有相同的备件配置数量，只适用于求解对称的系统模型，与实际工程严重不符。
现有技术中的次序优化方法无法得到联合最优解，现有联合优化方法仅适用于求解对称系统的问题，不能够很好的符合工程实际需求，方法的适用性与准确性不能满足实际需要，有必要进行改进。
发明内容
本发明提供一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，目的是解决现有联合优化方法仅适用于求解对称系统，适用性与准确性不足的问题。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，包括如下步骤：
S1、确定不同修理级别下维修成本与备件库存配置成本的计算参数；
S2、建立联合优化数学模型；
S3、计算不同站点修理级别分析的首轮结果；
S4、进行迭代计算；
S5、输出最终各站点的修理级别分析方案以及相应的备件库存配置方案；
S6、对联合优化方法进行有效性验证；
至此，完成复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化。
进一步地，步骤S1中，根据国军标要求确定修理级别分析中不同层级维修成本与备件库存成本计算的特性参数。
进一步地，步骤S2中，将不同站点不同修理级别下的维修成本分为可变成本与固定成本，建立联合优化数学模型。
进一步地，步骤S2中，建立的联合优化数学模型以装备可用度为约束条件，以维修成本与备件库存成本之和最小为目标。
进一步地，步骤S3中，计算不同站点修理级别分析的首轮结果时，首先假设各站点均无备件库存，即当各站点备件库存为零时，计算得到不同站点修理级别分析的首轮结果，对各站点进行首轮修理级别分析确定报废或修理决策以及相应修理级别。
进一步地，步骤S4中，迭代计算包括如下步骤：
S4.1、计算不同站点修理级别分析结果；
S4.2、计算各站点的备件配置数量与备件库存成本；
S4.3、计算有库存时不同站点的修理级别决策；
S4.4、判断是否继续迭代。
进一步地，步骤S4.1中，以步骤S3中求得的结果作为首轮结果，确定各站点的修理级别分析决策，判断备件需要报废或是修理，如需修理确定备件的修理级别。
进一步地，步骤S4.2中，根据备件的修理级别决策，结合层次分析法，计算得到各个站点相应的备件配置数量，进而得到备件库存成本。
进一步地，步骤S4.3中，将各个站点的备件库存成本除以相应的备件配置数量，将不同站点的库存成本转化为维修可变成本的一部分，重新代入联合优化模型，计算有库存时不同站点的修理级别决策，更新备件库存配置数量与备件库存成本。
进一步地，步骤S4.4中，每次迭代后，比较相邻两次计算各站点的修理级别分析结果，若相邻两次计算结果不同，则进行新一轮迭代，重复步骤S4.1～S4.3后重新判断，若相邻两次计算结果相同，则停止迭代。
本发明所取得的有益技术效果是：
考虑了修理级别分析结果与备件库存配置之间的相互影响以及不同站点库存配置数量的差异性，计算结果能够较好的符合工程实际。
建立了以装备可用度为约束条件，以维修成本与备件库存成本之和最小为目标的联合优化数学模型，可以通过计算得到联合最优解，且适用于对称系统和非对称系统的问题求解。提高了联合优化迭代计算方法的适用性与准确性，解决了现有次序优化方法无法得到联合最优解，现有联合优化方法仅适用于求解对称系统的问题。
能够在满足精度的条件下，通过迭代算法切实降低计算的复杂程度与求解难度，还可以显著提高计算效率。
综上，本发明所提出的技术方案与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
图1是本发明其中一种具体实施例的分析流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明要求保护的范围。
如图1所示，一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法具体实施例，包括以下步骤：
S1、确定不同修理级别下维修成本与备件库存配置成本的计算参数
本具体实施例中，根据国军标要求确定修理级别分析中不同层级维修成本与备件库存成本计算的特性参数。
S2、建立联合优化数学模型
本具体实施例中，将不同站点不同修理级别下的维修成本分为可变成本与固定成本，建立以装备可用度为约束条件，以维修成本与备件库存成本之和最小为目标的联合优化数学模型。
S3、计算不同站点修理级别分析的首轮结果
本具体实施例中，首先假设各站点均无备件库存，即当各站点备件库存为零时，计算得到不同站点修理级别分析的首轮结果，对各站点进行首轮修理级别分析确定报废或修理决策以及相应修理级别。
S4、进行迭代计算
迭代计算部分包括如下步骤：
S4.1、计算不同站点修理级别分析结果
以步骤S3中求得的结果作为首轮结果，依据修理级别分析结果，基于各站点的修理级别分析决策，计算得到各个站点相应的备件配置数量，进而得到备件库存成本。
本具体实施例中利用层次分析法计算各站点相应的备件配置数量。
S4.2、计算各站点的备件配置数量与备件库存成本
将不同站点的库存成本转化为维修可变成本的一部分，代入模型重新计算不同站点的修理级别以及相应的备件配置数量，进而得到备件库存成本。
S4.3、计算有库存时不同站点的修理级别决策
本具体实施例中结合边际分析法，将各个站点的备件库存成本除以相应的备件配置数量，将其转化为维修可变成本的一部分重新代入联合优化模型，计算有库存时不同站点的修理级别决策，更新备件库存配置数量。
S4.4、判断是否继续迭代
每次迭代后比较修理级别分析方案的差异，直至相邻两次分析结果相同时，停止迭代；
本具体实施例中，每次迭代后，比较相邻两次计算各站点的修理级别分析结果，若相邻两次计算结果不同，则进行新一轮迭代，重复步骤S4.1～S4.3后重新判断，若相邻两次计算结果相同，则停止迭代。
S5、输出最终各站点的修理级别分析方案以及相应的备件库存配置方案
S6、对联合优化方法进行有效性验证
至此，完成复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化的迭代计算。
本具体实施例中，通过MATLAB内部数据接口文件实现对Excel文件的直接调用，结合MATLAB便捷的编程功能和高效的计算能力，方便工程师使用。
本具体实施例所取得的有益技术效果是：
考虑了修理级别分析结果与备件库存配置之间的相互影响以及不同站点库存配置数量的差异性，计算结果能够较好的符合工程实际。
本具体实施例建立了以装备可用度为约束条件，以维修成本与备件库存成本之和最小为目标的联合优化数学模型，可以通过计算得到联合最优解，且适用于对称系统和非对称系统的问题求解。提高了联合优化迭代计算方法的适用性与准确性，解决了现有次序优化方法无法得到联合最优解，现有联合优化方法仅适用于求解对称系统的问题。
本具体实施例能够在满足精度的条件下，通过迭代算法切实降低计算的复杂程度与求解难度，还可以显著提高计算效率，与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。

Claims (10)

1.一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、确定不同修理级别下维修成本与备件库存配置成本的计算参数；
S2、建立联合优化数学模型；
S3、计算不同站点修理级别分析的首轮结果；
S4、进行迭代计算；
S5、输出最终各站点的修理级别分析方案以及相应的备件库存配置方案；
S6、对联合优化方法进行有效性验证；
至此，完成复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化。
2.根据权利要求1所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S1中，根据国军标要求确定修理级别分析中不同层级维修成本与备件库存成本计算的特性参数。
3.根据权利要求2所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S2中，将不同站点不同修理级别下的维修成本分为可变成本与固定成本，建立联合优化数学模型。
4.根据权利要求3所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S2中，建立的联合优化数学模型以装备可用度为约束条件，以维修成本与备件库存成本之和最小为目标。
5.根据权利要求4所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S3中，计算不同站点修理级别分析的首轮结果时，首先假设各站点均无备件库存，即当各站点备件库存为零时，计算得到不同站点修理级别分析的首轮结果，对各站点进行首轮修理级别分析确定报废或修理决策以及相应修理级别。
6.根据权利要求5所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S4中，迭代计算包括如下步骤：
S4.1、计算不同站点修理级别分析结果；
S4.2、计算各站点的备件配置数量与备件库存成本；
S4.3、计算有库存时不同站点的修理级别决策；
S4.4、判断是否继续迭代。
7.根据权利要求6所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S4.1中，以步骤S3中求得的结果作为首轮结果，确定各站点的修理级别分析决策，判断备件需要报废或是修理，如需修理确定备件的修理级别。
8.根据权利要求6所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S4.2中，根据备件的修理级别决策，结合层次分析法，计算得到各个站点相应的备件配置数量，进而得到备件库存成本。
9.根据权利要求6所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S4.3中，将各个站点的备件库存成本除以相应的备件配置数量，将不同站点的库存成本转化为维修可变成本的一部分，重新代入联合优化模型，计算有库存时不同站点的修理级别决策，更新备件库存配置数量与备件库存成本。
10.根据权利要求6所述的一种复杂装备修理级别与备件库存配置联合优化方法，其特征在于：所述步骤S4.4中，每次迭代后，比较相邻两次计算各站点的修理级别分析结果，若相邻两次计算结果不同，则进行新一轮迭代，重复步骤S4.1～S4.3后重新判断，若相邻两次计算结果相同，则停止迭代。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105608506A (zh) * 2015-12-23 2016-05-25 中国人民解放军空军第一航空学院 基于边际效应分析的器材库存方案优化方法及系统
CN110059856A (zh) * 2019-03-14 2019-07-26 中科恒运股份有限公司 备件库存优化方法及装置
CN112464558A (zh) * 2020-11-21 2021-03-09 西北工业大学 基于免疫粒子群的民机航材修理级别与库存配置联合优化方法

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