基于確定性庫存退化模型的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于確定性庫存退化模型的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，包括：依據(jù)庫存退化數(shù)據(jù)選擇并擬合出確定性庫存退化模型；引入確定性庫存退化模型，計算期望維修費用、期望備件采購費用、期望備件貯存費用和期望備件短缺損失費用；依據(jù)確定性庫存退化模型，建立維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化模型，并進行優(yōu)化求解。本發(fā)明方法考慮了在維修優(yōu)化過程中被忽略的但是很重要的備件庫存退化現(xiàn)象，并結合歷史庫存退化數(shù)據(jù)得到了描述該現(xiàn)象的確定性庫存退化模型。而且，本發(fā)明將確定性庫存退化模型引入到維修及備件供給相關費用的計算中去，更加合理的建立了聯(lián)合優(yōu)化模型，比原來的模型更符合實際情況，能夠得到更準確的結果。
【專利說明】基于確定性庫存退化模型的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力電子設備的維修及備件優(yōu)化領域，特別涉及一種備件庫存退化數(shù)據(jù)存在情況下的基于確定性庫存退化模型的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法。
【背景技術】
[0002]由于不存在完全理想的貯存環(huán)境，備件在貯存過程中不可避免的存在退化和報廢現(xiàn)象。這種現(xiàn)象對設備的正常生產(chǎn)工作、維修、備件管理等活動都會帶來影響。比如遠洋船舶上貯存的電子設備及元器件、以及部分機械元件，其目的是用于對失效的運行部件進行及時更換，以保證船舶的正常運行，但由于高濕、高鹽度、浪涌等惡劣環(huán)境，備件報廢現(xiàn)象非常嚴重，影響了船舶運行的可靠性，同時也帶來了巨大的經(jīng)濟損失。
[0003]維修活動和備件供給之間密不可分，維修是備件消耗的主要來源，頻繁的維修將帶來更多的備件消耗，但是過少的維修又將帶來系統(tǒng)停機的風險。備件是維修活動開展的前提，缺乏備件將影響維修活動而使得系統(tǒng)無法恢復工作，但并不是越多備件越好，一方面加大了企業(yè)的投入，另一方面增加了費用和備件折損的可能。
[0004]維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化是用來解決上述矛盾的一種有效方法，其相比只考慮維修或者只考慮備件供給的方法來說，是一個全局最優(yōu)而非局部最優(yōu)。但是，在備件存在退化和失效的情況下，其將影響到備件庫存，進而影響到整個聯(lián)合優(yōu)化結果的準確性。因此，現(xiàn)有的聯(lián)合優(yōu)化方法已顯不足，需要引入更加符合實際情況的聯(lián)合優(yōu)化方法，來提高優(yōu)化的準確性，提高生產(chǎn)效率，降低運營成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題之一是需要提供一種基于確定性庫存退化模型的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，該方 法能夠提高優(yōu)化的準確性，提高生產(chǎn)效率和降低運營成本。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于確定性庫存退化模型的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，包括:擬合步驟，依據(jù)庫存退化數(shù)據(jù)選擇并擬合出確定性庫存退化模型；計算步驟，引入所述確定性庫存退化模型，計算期望維修費用、期望備件采購費用、期望備件貯存費用和期望備件短缺損失費用；優(yōu)化求解步驟，依據(jù)確定性庫存退化模型，基于所述期望維修費用、期望備件采購費用、期望備件貯存費用和期望備件短缺損失費用建立維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化模型，并進行優(yōu)化求解。
[0007]在一個實施例中，在所述擬合步驟中，進一步包括:引入適合于維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化的確定性庫存退化模型；根據(jù)庫存退化數(shù)據(jù)，擬合確定性庫存退化模型。
[0008]在一個實施例中，利用如下表達式來表示所述確定性庫存退化模型:
[0009]l(t)=!(0)-e ^g(r)ih
[0010]其中，I(O)表示初始備件庫存量，g(t)表示庫存退化率函數(shù)，τ表示備件訂購的交付周期。
[0011]在一個實施例中，在所述根據(jù)庫存退化數(shù)據(jù)，擬合確定性庫存退化模型的步驟中，進一步包括:
[0012]利用已收集的庫存退化數(shù)據(jù)，在庫存退化率函數(shù)的不同形式下對該函數(shù)進行擬合，估計出其中的參數(shù)，并利用統(tǒng)計理論中的均方根誤差RMSE指標和決定系數(shù)R2來對擬合效果進行評價，選出最優(yōu)的確定性庫存退化模型。
[0013]在一個實施例中，利用以下表達式計算一個更新周期T內(nèi)的期望維修費用:
[0014]Cm(Sa, T) = Cpr.n+ccr.E[Xn] = Cpr.n+ccr.η.M(T)
[0015]其中，η表示運行部件數(shù)目，Clff表示每次預防性維修的費用，Q表示每次事后維修的費用，M(T)表示每個運行部件的失效替換過程的更新函數(shù)，通過如下迭代公式近似計算:
【權利要求】
1.一種基于確定性庫存退化模型的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，包括: 擬合步驟，依據(jù)庫存退化數(shù)據(jù)選擇并擬合出確定性庫存退化模型； 計算步驟，引入所述確定性庫存退化模型，計算期望維修費用、期望備件采購費用、期望備件貯存費用和期望備件短缺損失費用； 優(yōu)化求解步驟，依據(jù)確定性庫存退化模型，基于所述期望維修費用、期望備件采購費用、期望備件貯存費用和期望備件短缺損失費用建立維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化模型，并進行優(yōu)化求解。
2.權利要求1所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，在所述擬合步驟中，進一步包括: 引入適合于維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化的確定性庫存退化模型； 根據(jù)庫存退化數(shù)據(jù)，擬合確定性庫存退化模型。
3.根據(jù)權利要求2所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，利用如下表達式來表示所述確定性庫存退化模型:
4.根據(jù)權利要求3所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，在所述根據(jù)庫存退化數(shù)據(jù)，擬合確定性庫存退化模型的步驟中，進一步包括: 利用已收集的庫存退化數(shù)據(jù)，在庫存退化率函數(shù)的不同形式下對該函數(shù)進行擬合，估計出其中的參數(shù)，并利用統(tǒng)計理論中的均方根誤差RMSE指標和決定系數(shù)R2來對擬合效果進行評價，選出最優(yōu)的確定性庫存退化模型。
5.根據(jù)權利要求1所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，利用以下表達式計算一個更新周期T內(nèi)的期望維修費用:
6.根據(jù)權利要求1所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，利用以下表達式計算一個更新周期T內(nèi)的期望備件采購費用:
7.根據(jù)權利要求1所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，利用以下表達式計算一個更新周期T內(nèi)的期望備件貯存費用:
8.根據(jù)權利要求1所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，利用以下表達式計算一個更新周期T內(nèi)期望備件短缺損失費用:
9.根據(jù)權利要求1所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于， 以最小化系統(tǒng)總體費用率為目標，以預防性維修周期T和最大備件庫存量S為決策量，得到維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化模型:
10.根據(jù)權利要求9所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，在所述優(yōu)化求解步驟中，利用以下步驟得到有關備件供給的最大備件庫存量S的最優(yōu)解:在固定預防性維修周期T的情況下:
如果
11.根據(jù)權利要求9所述的維修及備件供給聯(lián)合優(yōu)化方法，其特征在于，在所述優(yōu)化求解步驟中，根據(jù)以下步驟得到有關維修的預防性維修周期的最優(yōu)解: 首先，設定預防性維修周期T的取值范圍為τ < T < 1.5 μ，其次，將其取值按照間隔AT進行離散化，最后，通過對比得到預防性維修周期的最優(yōu)解。
【文檔編號】G06Q50/06GK103729693SQ201310718848
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權日:2013年12月23日
【發(fā)明者】周東華, 陳茂銀, 蔣云鵬 申請人:清華大學