基于确定性库存退化模型的维修及备件供给联合优化方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于确定性库存退化模型的维修及备件供给联合优化方法，包括：依据库存退化数据选择并拟合出确定性库存退化模型；引入确定性库存退化模型，计算期望维修费用、期望备件采购费用、期望备件贮存费用和期望备件短缺损失费用；依据确定性库存退化模型，建立维修及备件供给联合优化模型，并进行优化求解。本发明方法考虑了在维修优化过程中被忽略的但是很重要的备件库存退化现象，并结合历史库存退化数据得到了描述该现象的确定性库存退化模型。而且，本发明将确定性库存退化模型引入到维修及备件供给相关费用的计算中去，更加合理的建立了联合优化模型，比原来的模型更符合实际情况，能够得到更准确的结果。
【专利说明】基于确定性库存退化模型的维修及备件供给联合优化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力电子设备的维修及备件优化领域，特别涉及一种备件库存退化数据存在情况下的基于确定性库存退化模型的维修及备件供给联合优化方法。
【背景技术】
[0002]由于不存在完全理想的贮存环境，备件在贮存过程中不可避免的存在退化和报废现象。这种现象对设备的正常生产工作、维修、备件管理等活动都会带来影响。比如远洋船舶上贮存的电子设备及元器件、以及部分机械元件，其目的是用于对失效的运行部件进行及时更换，以保证船舶的正常运行，但由于高湿、高盐度、浪涌等恶劣环境，备件报废现象非常严重，影响了船舶运行的可靠性，同时也带来了巨大的经济损失。
[0003]维修活动和备件供给之间密不可分，维修是备件消耗的主要来源，频繁的维修将带来更多的备件消耗，但是过少的维修又将带来系统停机的风险。备件是维修活动开展的前提，缺乏备件将影响维修活动而使得系统无法恢复工作，但并不是越多备件越好，一方面加大了企业的投入，另一方面增加了费用和备件折损的可能。
[0004]维修及备件供给联合优化是用来解决上述矛盾的一种有效方法，其相比只考虑维修或者只考虑备件供给的方法来说，是一个全局最优而非局部最优。但是，在备件存在退化和失效的情况下，其将影响到备件库存，进而影响到整个联合优化结果的准确性。因此，现有的联合优化方法已显不足，需要引入更加符合实际情况的联合优化方法，来提高优化的准确性，提高生产效率，降低运营成本。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种基于确定性库存退化模型的维修及备件供给联合优化方法，该方 法能够提高优化的准确性，提高生产效率和降低运营成本。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于确定性库存退化模型的维修及备件供给联合优化方法，包括:拟合步骤，依据库存退化数据选择并拟合出确定性库存退化模型；计算步骤，引入所述确定性库存退化模型，计算期望维修费用、期望备件采购费用、期望备件贮存费用和期望备件短缺损失费用；优化求解步骤，依据确定性库存退化模型，基于所述期望维修费用、期望备件采购费用、期望备件贮存费用和期望备件短缺损失费用建立维修及备件供给联合优化模型，并进行优化求解。
[0007]在一个实施例中，在所述拟合步骤中，进一步包括:引入适合于维修及备件供给联合优化的确定性库存退化模型；根据库存退化数据，拟合确定性库存退化模型。
[0008]在一个实施例中，利用如下表达式来表示所述确定性库存退化模型:
[0009]l(t)=!(0)-e ^g(r)ih
[0010]其中，I(O)表示初始备件库存量，g(t)表示库存退化率函数，τ表示备件订购的交付周期。
[0011]在一个实施例中，在所述根据库存退化数据，拟合确定性库存退化模型的步骤中，进一步包括:
[0012]利用已收集的库存退化数据，在库存退化率函数的不同形式下对该函数进行拟合，估计出其中的参数，并利用统计理论中的均方根误差RMSE指标和决定系数R2来对拟合效果进行评价，选出最优的确定性库存退化模型。
[0013]在一个实施例中，利用以下表达式计算一个更新周期T内的期望维修费用:
[0014]Cm(Sa, T) = Cpr.n+ccr.E[Xn] = Cpr.n+ccr.η.M(T)
[0015]其中，η表示运行部件数目，Clff表示每次预防性维修的费用，Q表示每次事后维修的费用，M(T)表示每个运行部件的失效替换过程的更新函数，通过如下迭代公式近似计算:
【权利要求】
1.一种基于确定性库存退化模型的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，包括: 拟合步骤，依据库存退化数据选择并拟合出确定性库存退化模型； 计算步骤，引入所述确定性库存退化模型，计算期望维修费用、期望备件采购费用、期望备件贮存费用和期望备件短缺损失费用； 优化求解步骤，依据确定性库存退化模型，基于所述期望维修费用、期望备件采购费用、期望备件贮存费用和期望备件短缺损失费用建立维修及备件供给联合优化模型，并进行优化求解。
2.权利要求1所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，在所述拟合步骤中，进一步包括: 引入适合于维修及备件供给联合优化的确定性库存退化模型； 根据库存退化数据，拟合确定性库存退化模型。
3.根据权利要求2所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，利用如下表达式来表示所述确定性库存退化模型:
4.根据权利要求3所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，在所述根据库存退化数据，拟合确定性库存退化模型的步骤中，进一步包括: 利用已收集的库存退化数据，在库存退化率函数的不同形式下对该函数进行拟合，估计出其中的参数，并利用统计理论中的均方根误差RMSE指标和决定系数R2来对拟合效果进行评价，选出最优的确定性库存退化模型。
5.根据权利要求1所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，利用以下表达式计算一个更新周期T内的期望维修费用:
6.根据权利要求1所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，利用以下表达式计算一个更新周期T内的期望备件采购费用:
7.根据权利要求1所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，利用以下表达式计算一个更新周期T内的期望备件贮存费用:
8.根据权利要求1所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，利用以下表达式计算一个更新周期T内期望备件短缺损失费用:
9.根据权利要求1所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于， 以最小化系统总体费用率为目标，以预防性维修周期T和最大备件库存量S为决策量，得到维修及备件供给联合优化模型:
10.根据权利要求9所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，在所述优化求解步骤中，利用以下步骤得到有关备件供给的最大备件库存量S的最优解:在固定预防性维修周期T的情况下:
如果
11.根据权利要求9所述的维修及备件供给联合优化方法，其特征在于，在所述优化求解步骤中，根据以下步骤得到有关维修的预防性维修周期的最优解: 首先，设定预防性维修周期T的取值范围为τ < T < 1.5 μ，其次，将其取值按照间隔AT进行离散化，最后，通过对比得到预防性维修周期的最优解。
【文档编号】G06Q50/06GK103729693SQ201310718848
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】周东华, 陈茂银, 蒋云鹏 申请人:清华大学