多指标约束下考虑报废的可修复备件携行方案优化

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1、航空学报ActaAerOnauticaelAstrOnauticaSinicaOct．252016VoI．37No．103131．3139ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb《罾buaa．edu．cn多指标约束下考虑报废的可修复备件携行方案优化刘任洋1，李庆民2一，李华1，熊宏锦31．海军工程大学兵器工程系，武汉4300332．海军工程大学科研部，武汉4300333．海军装备部驻重庆地区军事代表局，重庆400042摘要：针对任务期间普遍存在的故障件报废和备件多指标约束问题，提出了多层

2、级装备的可用度近似评估方法及携行备件方案优化方法。首先通过忽略维修时间将考虑报废率的多层级可修件转化为单层级消耗件，进而利用伽马分布的可加性建立装备可用度评估模型。在此基础上以装备可用度、备件总质量为约束指标，以备件总体积最低为目标构建多约束备件优化模型。模型求解过程中引入拉格朗日因子，并采用边际算法对约束因子进行动态调整。算例中通过与仿真结果的对比、分析得出：当维修时间取值在部件等效平均寿命的一半以内时，提出的近似方法合理可行，平均误差小于5％。关键词：任务期间；多指标约束；报废率；可用度；备件方案中图分类号：V125．7；E911；TJ761

3、．1文献标识码：A文章编号：1000一6893(2016)10—3131—09装备在执行任务期间，备件方案的优化问题往往受多个指标的制约。例如，飞机在作战准备阶段，飞行基地需要携带配套备件以保证一定周期内的独立作战。由于受携行能力、空间等条件的限制，对配套备件种类和数量的确定不仅要考虑装备可用度等战备完好性指标，还需要综合考虑备件的质量、体积、数量规模等因素。在该情况下，需要在满足装备可用度等各项指标的约束下，寻找最为合适的备件携行方案。因此，在装备使用阶段针对特定应用背景开展多指标约束下的备件优化问题具有现实意义。国内外学者针对多约束备件优化问

4、题开展了一系列的研究。Bachman和Kline[1

5、、Robert和Tovey[2。3]在备件质量、体积、期望短缺数等多指标约束下，对航空备件的配置优化问题进行研究；卫忠等[43建立了多级库存控制下协同供应链的多目标优化模型，并采用遗传算法对模型进行求解。各项指标权重在模型优化迭代计算过程中动态更新，以得到满足各项指标约束的备件优化方案[5蜘；王乃超和康锐[73建立了单层级装备的多约束库存优化模型，并利用次梯度法更新拉格朗日乘子求得模型最优解；阮曼智等[83针对各约束指标之间的不同量纲范围，解决了模型中初始约束因子的确定问题。然而，以上文献的研

6、究对象均针对消耗件或完全可修件，而当飞机在执行具体任务时，受现场维修条件制约，飞行基地不可能对所有故障情况进行修复，必然有一批故障件会因为得不到修复而报废[9]。因此，当故障件存在报废率时，其备件模型如何建立是一个值得研究的问题。收稿日期：2015—10一29；退修日期：2015-11-19；录用日期：2016．01．04；网络出版时间：2016—01．1816：42网络出版地址：wwwcnki．net／kcms／detail／11．1929．v．20160118．1642．012．htmI基金项目：国防预研项目(51304010206，5132

7、7020105)*通讯作者．Tel．：027-83442947E·mail：Iich朗9001@hotma¨．com引用格武I翩任洋．李庆琵t李华t等．多指标约束下考虑报废的可修复备件携行方案优化!J]．航空学报．2016．37(18)：3131．3139uURy·LIQM，uH，eta

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12、0)：3131．3139．航空学报Oct．252016VoI．37NO．10本文针对上述问题，在飞行基地无外界补给的特定保障模式下，结合任务期间修复概率小于1的实际情况，利用近似等效思想建立了装备可用度近似评估模型以及多指标约束下的携行备件方案优化模型。在算例中通过仿真方法验证了本文模型的有效性和适用性，并分析了多约束指标值的设定范围。研究内容可为装备保障人员在任务期间对装备保障效能的评估、多约束指标值的设定以及备件方案的制定提供新思路。1模型描述及参数定义1．1模型描述与假设装备一般包含多个结构层次，根据在装备系统所处的不同结构层次，备件分为现

13、场可更换单元(LineReplacableUnit，LRU)、车间更换单元(ShopReplacableUnit，SRU)等，图1为一个