电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法技术

本申请实施例公开了一种电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法，更加准确得计算电子设备可用度，减少保障资源的配置费用，在对可用度建模的基础上提出了一种计算时变库存利用率和时变库存满足率的计算方法。本申请实施例提供的方案具有广泛的通用性，不仅适用于计算高故障率、短周期的电子设备集群的瞬时可用度，还适用于计算低故障率、长周期的电子设备集群的瞬时可用度。

Modeling method of time - varying inventory utilization and satisfaction rate of electronic equipment

Modeling method of inventory utilization rate and satisfaction rate of the embodiment of the invention discloses an electronic equipment, a more accurate calculation of electronic equipment availability, reduce security costs of resource allocation, based on availability modeling presents a variable inventory utilization rate and the calculating method of time varying rate of inventory to meet the calculation when. The scheme provided by the application example has wide versatility, which is applicable not only for calculating the instantaneous availability of the cluster with high failure rate and short period, but also for calculating the instantaneous availability of the cluster with low failure rate and long period.

【技术实现步骤摘要】
电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法
本申请实施例涉及供应保障、备件库存论、维修后勤等领域，尤其涉及电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法。
技术介绍
随着电子芯片集成度的提升，电子设备的功能和种类越来越丰富，组成电子设备的大多数部件(例如通用芯片，设计成熟度较高的电路板)的造价成本越来越低，这些部件维修成本反而高于直接更换新故障部件的成本。所以在售后服务规划中，通常选择不对部件进行维修，而用新备件直接更换这类故障部件，我们称这类部件为不可修部件。不可修部件即指发生故障后经济可行的手段和方法不能将其修复的部件。不可修部件的备件供应是保障资源的重要组成部分，是传统的后勤保障要素之一。电子设备的部件生产流水线造价昂贵且数量有限，基本上都是一条生产线在不同的阶段安排生产不同种类的部件。这样，在生产一类部件之前，工作人员需要调拨整条生产线的全部参数，同时需要采购原材料，这将耗费大量时间，从而导致备件的供应周期延长。同时，随着芯片及集成电路设计水平的快速发展，电子部件的更新速度也越来越快，在备件库存控制参数趋稳之前，部件设计已经更新。因此一般的电子设备往往都存在备件供应周期长和电子部件更新换代快的特点，这些特点将导致电子设备集群备件库存管理具有一定的动态规律，在电子设备的保修期或质保期内库存控制参数不能有效趋稳，这些动态参数主要包括备件的实际使用量占初始备件库存的比重的库存利用率，备件库存对系统故障数的满足程度的库存满足率。在客户售后维修服务的工作中，随着库存利用率和满足率的波动，客户的响应时间也具有很强的随机性。所以为了缩短客户响应时间均值和提高维修后勤服务工作的效率，本专利技术在电子设备可用度建模的基础上，对时变库存利用率和时变库存满足率进行求解。在之前传统模型研究中，多数是用马尔科夫方法从系统层次进行建模，即针对可修部件k/n系统和可修并联系统可用度建模，本专利技术是利用马尔科夫方法对由多种不可修部件构成的串联系统的可用度进行建模分析，是从部件层次进行建模。在串联系统中一个部件故障失效就会导致整个系统故障，停止工作。例如计算机、服务器等典型的电子设备即为由多种不可修部件构成的串联系统，这些系统中，如果某一关键部件(例如CPU、硬盘等)故障失效，那整个设备便会停止工作。另外，为了完成某种高强度任务，需要多个功能相同的系统协同完成。例如云计算平台，它的并行处理功能需要利用庞大的X86服务器集群进行规模巨大的并行处理。当某一部件发生故障时，如果将故障部件拆卸下来进行维修会产生巨大的经济损失，维修时间一般会远远大于更换时间。在这种情况下，对其进行维修产生的停机时间所造成的经济损失远远大于购置故障部件的成本，所以此时需要准备一定数量的备件对故障部件进行更换维修。本专利技术便是采取分析不可修部件的供应关系来构造电子设备集群的可用度模型，从而求解电子设备集群的时变库存利用率和时变库存满足率。当电子设备的不可修各部件的备件需求分布和备件供应时间分布均服从指数分布时，只要合理定义电子设备的状态，便可以用马尔科夫过程来描述电子设备，从而进行备件库存状态的建模和设备可用度的分析，对时变库存利用率和时变库存满足率进行求解。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提出一种电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法。第一方面，本申请实施例提供了一种电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法，该方法包括：步骤1、确定建模条件，电子设备及各部件的相关参数，采用可用电子设备数、备件库存量以及备件短缺数定义备件状态；对于电子设备中每一个部件Si，执行如下步骤2-步骤6：步骤2、建立部件Si备件充足时的状态转移过程；步骤3、建立部件Si备件短缺时的状态转移过程；步骤4、构建部件Si全部的状态转移过程，并确定部件Si的转移率矩阵Qi；步骤5、确定部件Si的瞬时概率矩阵Pi(t)；步骤6、确定部件Si的期望备件短缺数EBOsi(t)；步骤7、确定电子设备集群的备件期望短缺数EBOS(t)及电子设备集群的瞬时可用度Ao(t)；步骤8、确定各部件和电子设备集群的时变库存利用率和时变库存满足率。在一些实施例中，在步骤2中，用(N,Oi,BOi)来表征电子设备中第i个部件的备件状态，N表示可用的电子设备数，Oi为电子设备中第i个部件现有的备件库存数，BOi为电子设备中第i个部件的备件短缺的数量，电子设备中第i个部件的初始状态为(N,Si,0)。在一些实施例中，在步骤3中，若电子设备中第i个部件的备件短缺，则Si＝0，电子设备中第i个部件发生故障产生备件需求，此时可用电子设备数减1且备件短缺数加1，其中，备件短缺数的初值为0。在一些实施例中，步骤4中，通过连接步骤2生成的部件Si备件充足时的状态转移过程和步骤3生成的部件Si备件短缺时的状态转移过程，确定部件Si的转移率矩阵Qi。在一些实施例中，在步骤5中，部件i的瞬时概率矩阵Pi(t)为：其中，Qi指部件i的转移率矩阵，Pi(t)代表部件i的瞬时概率矩阵，0时刻状态(N,Si,0)的概率为1，即在一些实施例中，在步骤6中，部件Si的备件期望短缺数EBOsi(t)为：其中，Hi为备件Si在各状态下的备件短缺数矩阵。在一些实施例中，在步骤7中，电子设备中的备件短缺数EBOs(t)为：电子设备集群的瞬时可用度Ao(t)为：在一些实施例中，时变库存利用率为在t时刻，库存备件使用数与初始库存量的比值；时变库存满足率为在t时刻，1减去当前库存数与备件需求数的比值。本申请实施例提供的电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法，更加准确得计算电子设备可用度，减少保障资源的配置费用，在对可用度建模的基础上提出了一种计算时变库存利用率和时变库存满足率的计算方法。本申请实施例提供的方案具有广泛的通用性，不仅适用于计算高故障率、短周期的电子设备集群的瞬时可用度，还适用于计算低故障率、长周期的电子设备集群的瞬时可用度。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示意性地示出了本申请的电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法的流程图；图2示意性地示出了图1所示的实施例中，部件1的马尔科夫状态转移图；图3示意性地示出了一个应用场景中，部件1的马尔科夫状态转移图；图4示意性地示出了一个应用场景中，电子设备集群的瞬时可用度结果图；图5示意性地示出了一个应用场景中，各部件的时变库存利用率结果图；图6示意性地示出了一个应用场景中，电子设备集群的时变库存利用率结果图；图7示意性地示出了一个应用场景中，各部件的时变库存满足率结果图；图8示意性地示出了一个应用场景中，电子设备集群的时变库存满足率结果图。文中与图中符号说明如下：N是指电子设备集群中包含的电子设备数量；BOi表示部件i(i＝1,2,…,L)的备件短缺数；Oi表示部件i(i＝1,2,…,L)现有的备件库存数；L是指部件的种类数；Wi表示部件i(i＝1,2,…,L)的单机安装数；Si是指部件i(i＝1,2,…,L)的初始库存量；S是指所有部件的初始备件库存数之和；mi是指部件i(i＝1,2,…,L)的备件需求率；ri是指部件i(i＝1,2,…,L)的备件供应率；表示部件i(i＝1,2,…,L)从状态x到状态y的转移率；Hi是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法,其特征在于，包括：步骤1、确定建模条件，电子设备及各部件的相关参数，采用可用电子设备数、备件库存量以及备件短缺数定义备件状态；对于所述电子设备中每一个部件Si，执行如下步骤2‑步骤6：步骤2、建立部件Si备件充足时的状态转移过程；步骤3、建立部件Si备件短缺时的状态转移过程；步骤4、构建部件Si全部的状态转移过程，并确定部件Si的转移率矩阵Qi；步骤5、确定部件Si的瞬时概率矩阵Pi(t)；步骤6、确定部件Si的期望备件短缺数EBOsi(t)；步骤7、确定电子设备集群的备件期望短缺数EBOS(t)及电子设备集群的瞬时可用度Ao(t)；步骤8、确定各部件和电子设备集群的时变库存利用率和时变库存满足率。

【技术特征摘要】
1.一种电子设备时变库存利用率与满足率的建模方法,其特征在于，包括：步骤1、确定建模条件，电子设备及各部件的相关参数，采用可用电子设备数、备件库存量以及备件短缺数定义备件状态；对于所述电子设备中每一个部件Si，执行如下步骤2-步骤6：步骤2、建立部件Si备件充足时的状态转移过程；步骤3、建立部件Si备件短缺时的状态转移过程；步骤4、构建部件Si全部的状态转移过程，并确定部件Si的转移率矩阵Qi；步骤5、确定部件Si的瞬时概率矩阵Pi(t)；步骤6、确定部件Si的期望备件短缺数EBOsi(t)；步骤7、确定电子设备集群的备件期望短缺数EBOS(t)及电子设备集群的瞬时可用度Ao(t)；步骤8、确定各部件和电子设备集群的时变库存利用率和时变库存满足率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤2中，用(N,Oi,BOi)来表征所述电子设备中第i个部件的备件状态，N表示可用的电子设备数，Oi为所述电子设备中第i个部件现有的备件库存数，BOi为所述电子设备中第i个部件的备件短缺的数量，所述电子设备中第i个部件的初始状态为(N,Si,0)。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤3中，若所述电子设备中第i个部件的备件短缺，则Si＝0，所述电子设备中第i个部件发生故障产生备件需求，此时可用电子设备数减1且备件短缺数...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭霖瀚，孔丹丹，冯晓，杨懿，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11