多级修理模式下备件与地面设备联合优化方法技术

本发明专利技术涉及一种多级修理模式下备件与地面设备联合优化方法，在配置备件的基础之上，加入对地面设备的共同配置，同时对地面设备的维修能力引入排队论理论，保证地面设备的维修能力以及减少地面设备的配置数量，最后通过备件与地面设备的联合优化，以最低的配置费用为目标，利用边际分析法进行配置，既使地面设备的配置符合要求，又能够使得所有维修资源的配置费用最少，并且符合目前飞机的多级修例模式。使飞机的使用单位能够尽可能少的购买昂贵的维修资源，提高飞机使用单位的机队可用度，减少企业的运营支出。

Joint optimization method of spare parts and ground equipment under multi-level repair mode

【技术实现步骤摘要】
多级修理模式下备件与地面设备联合优化方法
本专利技术属于航空
，涉及一种备件配置的优化方法，特别是多级修理模式下的航空备件与地面设备联合优化方法。
技术介绍
备件和地面设备(GSE)是民机维修供应保障系统组成的两种关键性资源，对于维持民用飞机可靠性和保持民用飞机持续适航起着非常重要的作用。目前，国外先进民机制造商(如空客公司和波音公司)已经形成相当完善的规划管理体系且形成了适用于自身的规划流程和方法。如波音公司的www.myfleet.com平台，通过机队运营过程中的相关信息，实现GSE和备件的调配规划管理。空客公司开发的Airman应用平台，合理有效地实现了机队GSE和备件的统筹管理。国内航空公司也展开了GSE与备件的相关研究，但国外相关技术属于商业机密，并且国内缺乏相关的技术方法。目前国内对备件与地面设备联合优化方法较少且薄弱。贾治宇在文章《备件和保障设备配置组合优化方法研究》中从理论的角度对GSE和备件的组合优化进行了初步研究，但仅考虑了单级修理模式，而实际民机维修多为多级修例模式。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种多级修理模式下备件与地面设备联合优化方法。本专利技术对目前存在的多级修理模式下的备件与地面设备二者联合的配置提供了方案，引入排队论中多服务台模型理论，保证了地面设备对备件的维修效率，并在最低费用情况下实现对维修资源(备件与地面设备)的配置。技术方案一种多级修理模式下备件与地面设备联合优化方法，其特征在于步骤如下：步骤1：计算备件库存和地面设备的初始配置数量计算航空备件库存初始配置数量：式中：FH为年飞行小时，N为机队规模，mi、QPAi和MTBURi分别代表第i种备件的年需求量、单机安装数量和非计划平均拆换间隔，i＝1，2，…，n，n为所有备件项目的种类数量；为了保证昂贵的地面设备配置数量能够满足对备件的维修，其初始配置数量应基于M/M/n/m/m排队论中的多服务台模型，该模型表示服务系统输入过程为最简单流，顾客到达服从参数为λ，即单位时间内到达的平均顾客数的负指数分布，服务时间服从参数为μ，即单位时间被完成服务的平均顾客数的负指数分布，n个服务台的排队模型，排队空间为m，客源数量为m，排队规则为先到先服务；依次计算备件到达时不必等待就接受服务的概率P0、系统中等待修理的部件数Lq、故障件的平均队长LS和部件在维修点的平均修理时间Ws；最终应使得年维修量不小于每年需要维修的故障件数，按下式(2)计算：式中：M表示每年需要维修的故障件数，n为维修设备数量，Ww为地面维修设备每天的有效工作时间，Fi为地面维修设备的第i种故障类型，P(Fi)为地面维修设备的第i种故障类型的发生概率，CT(Fi)地面维修设备的第i种故障类型发生时所造成的日时间成本；步骤2：计算基地与航站的供应渠道件数，基地级的供应渠道件数是根据备件在基地级维修点的修理时间与基地级的备件需求量确定的，根据下式(3)计算；而航线级的供应渠道件数均值由两部分组成，一是在航线级接受维修的故障件，二是由于航线级维修能力不足而送到基地级维修点故障件，根据式(4)计算：式中：为第i个LRU在基地的期望需求量，RTATi为第i个LRU修理周转时间；式中：为第i个LRU在第j个航站的期望需求量，TRTi为第i个LRU航站到基地的运输往返时间，为第i个LRU基地库存量为s时的期望短缺数，EBOis(s)为第i个LRU基地购置数量为s时的期望短缺数；步骤3：基地与航站各备件的期望短缺数计算，根据上一步所计算的供应渠道件数，可对每一种备件在航站以及基地按照配置数量进行期望短缺数的计算；同理，对地面设备也按照同样方法计算期望短缺数；步骤4：计算费效比Δi，运用边际分析法进行备件与地面设备的配置，根据上一步中所计算的期望短缺数，将各修理点的备件数和维修设备数量分别加单位数量，此引起的备件期望短缺数的减小量与其单价的比值即为费效比，如式(6)，并比较所有备件与地面设备的总费效比数据，将最大值对应的备件或地面设备的单位数量进行加一配置；步骤5：以总投资费用为约束目标，计算备件与地面设备配置方案，根据费效比的大小，对最大值对应备件或地面设备进行配置数量增加一个，同时该最大费效比值进行归零，计算配置加一后的总配置费用，与总费用进行对比，如未超过总费用，则一直不断进行迭代循环，直到满足约束条件。有益效果本专利技术提出的多级修理模式下备件与地面设备联合优化方法，在配置备件的基础之上，加入对地面设备的共同配置，同时对地面设备的维修能力引入排队论理论，保证地面设备的维修能力以及减少地面设备的配置数量，最后通过备件与地面设备的联合优化，以最低的配置费用为目标，利用边际分析法进行配置，既使地面设备的配置符合要求，又能够使得所有维修资源的配置费用最少，并且符合目前飞机的多级修例模式。使飞机的使用单位能够尽可能少的购买昂贵的维修资源，提高飞机使用单位的机队可用度，减少企业的运营支出。附图说明图1本专利技术具体求解流程示意图具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术求解流程如下：(1)计算备件库存和地面设备的初始配置数量；(2)计算基地与航站的供应渠道件数；(3)计算基地与航站各备件的期望短缺数；(4)计算费效比，运用边际分析法进行备件与地面设备的配置；(5)以总投资费用为约束目标，对模型进行求解，计算备件与地面设备配置方案。根据某航空公司用户的机队与备件和地面设备相关参数，对机队数量(N)、年飞行小时(FH)以及各备件的平均非计划拆换时间(MTBUR)进行统计。明确需要配置的备件项目与地面设备项目，从而确定具体的研究对象。根据附图1中的流程，按下列步骤进行配置方案的计算：步骤1：根据式(1)计算航空备件库存初始配置数量，式中：FH为年飞行小时，N为机队规模，mi、QPAi和MTBURi分别代表第i种备件的年需求量、单机安装数量和非计划平均拆换间隔，i＝1，2，…,n，n为所有备件项目的种类数量。为了保证昂贵的地面设备配置数量能够满足对备件的维修，其初始配置数量应基于M/M/n/m/m排队论中的多服务台模型，该模型表示服务系统输入过程为最简单流，顾客到达服从参数为λ(单位时间内到达的平均顾客数)的负指数分布，服务时间服从参数为μ(单位时间被完成服务的平均顾客数)的负指数分布，n(n>1)个服务台的排队模型，排队空间为m，客源数量为m，排队规则为先到先服务，依次计算备件到达时不必等待就接受服务的概率P0、系统中等待修理的部件数Lq、故障件的平均队长LS和部件在维修点的平均修理时间Ws。最终应使得年维修量不小于每年需要维修的故障件数,按下式(2)计算：式中：M表示每年需要维修的故障件数，n为维修设备数量，Ww为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多级修理模式下备件与地面设备联合优化方法，其特征在于步骤如下：/n步骤1：计算备件库存和地面设备的初始配置数量/n计算航空备件库存初始配置数量：/n

【技术特征摘要】
1.一种多级修理模式下备件与地面设备联合优化方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：计算备件库存和地面设备的初始配置数量
计算航空备件库存初始配置数量：



式中：FH为年飞行小时，N为机队规模，mi、QPAi和MTBURi分别代表第i种备件的年需求量、单机安装数量和非计划平均拆换间隔，i＝1，2，…，n，n为所有备件项目的种类数量；
为了保证昂贵的地面设备配置数量能够满足对备件的维修，其初始配置数量应基于M/M/n/m/m排队论中的多服务台模型，该模型表示服务系统输入过程为最简单流，顾客到达服从参数为λ，即单位时间内到达的平均顾客数的负指数分布，服务时间服从参数为μ，即单位时间被完成服务的平均顾客数的负指数分布，n个服务台的排队模型，排队空间为m，客源数量为m，排队规则为先到先服务；依次计算备件到达时不必等待就接受服务的概率P0、系统中等待修理的部件数Lq、故障件的平均队长LS和部件在维修点的平均修理时间Ws；
最终应使得年维修量不小于每年需要维修的故障件数，按下式(2)计算：



式中：M表示每年需要维修的故障件数，n为维修设备数量，Ww为地面维修设备每天的有效工作时间，Fi为地面维修设备的第i种故障类型，P(Fi)为地面维修设备的第i种故障类型的发生概率，CT(Fi)地面维修设备的第i种故障类型发生时所造成的日时间成本；
步骤2：计算基地与航站的供应渠道件数，基地级的供应渠道件数是根据备件在基地级维修点的修理时间与基地级的备件...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏俊，冯蕴雯，薛小锋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61