k∕N系统维修时机与备件携行量联合优化

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1、2016年10月北京航空航天大学学报October2016第42卷第10期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsVol-42No·10http：∥bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．enDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2015．0622k／N系统维修时机与备件携行量联合优化张永强1”，徐宗昌1一，呼凯凯1，胡春阳1(1．装甲兵工程学院技术保障工程系，北京100072；2．海军航空兵学院兴城场站，葫芦岛12

2、5000)摘要：针对任务期间舰载k／N系统的维修保障问题，以出航准备阶段维修与携行备件的配置为背景展开研究。结合k／N系统的使用及维修过程，以部件可修为前提建立了维修与携行备件的联合优化模型。模型以装备使用可用度为约束条件，以保障费用最低为目标函数，决策变量包括维修启动条件、备件携行量和维修人员数量3个参数。采用边际分析法对模型进行求解，分析了传统算法存在的问题，并提出了对应的改进措施。算例包括3部分：一是用仿真对比验证了所建模型，结果表明本文模型具有较小的误差；二是以枚举法得出的最优解为基准，对传统算法与改进后算法的性能

3、进行了比较，结果表明改进后的算法可明显减小与枚举法最优解的相对误差，提高寻优概率；三是对各项改进措施的贡献做了相应测试。关键词：k／N系统；携行备件；联合优化；可修件；边际分析法中图分类号：E917；N945．17文献标识码：A文章编号：1001—5965(2016)10—2189-09本文的研究对象是舰载k／N系统。所谓k／N系统，是指组成系统的Ⅳ个单元中，只要正常工作的组件数多于k，系统就不会故障。对于舰船装备的维修保障而言，k／N系统是一种常见的重要功能产品，例如带有多个中继设备的舰船通信系统(6／8系统)、水面舰拖

4、曳阵声呐中的潜水测音器阵列(58／64系统)和组成有源相控阵雷达的发射／接收阵列(2700／3000系统)等，其故障往往会产生任务性、安全性或重大经济性影响。另外，许多系统从结构上都可归类为k／N系统，例如并联系统可表示为1／N系统，而串联系统则可看作是^yⅣ系统。对于海上执行任务的舰船装备而言，维修保障是一项重要工作。对于如k／N系统这样的重要功能产品而言，如何确定维修策略，随舰携行多少备件，以及配备多少维修人员是保障部门经常面临的问题。在中国，这3个指标是由各分管部门各自优化确定的。然而在国外，文献[1]早就证明了维修

5、计划与维修资源的联合优化会比分别优化节省保障成本；同时期的文献[2]也论证了将维修与备件联合优化会对总的保障成本产生巨大影响。考虑到中国越来越多的舰艇数量与日益频繁的出海频率，研究维修与携行备件的联合优化以降低维修保障的总费用是很有意义的。当前的研究很少涉及到k／N系统，且大多都假设部件不可修，或假设维修发生时总有可用备件，很明显这些假设与实际是不符的。本文针对可修件的k／N系统开发了一个维修与携行备件的联合优化模型，讨论了传统边际分析法在求解模型时存在的问题，并针对这些问题给出了一种改进算法。1相关研究由于维修与备件这2

6、个标准决定了联合优化问题，所以根据维修策略(批量维修、定期维修与视情维修)与备件的组合，可将相关研究分为3类。收稿日期：2015-09-23；录用日期：2015—12-25；网络出版时间：2016-01-2115：47网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20160121．1547．008．html}通讯作者：Tel．：18613886550E-mail：wyins40852@163．COB；f用格式：张永疆，徐宗昌，呼凯凯，等．^／，v系统维修时机与备件携行量联合优化ⅣJ．北

7、京航空航天大学学报，2016，42(10)：2J89—2197．ZHANGYQ，XUZC，HUKK，eta1．Jointoptimizationofmaintenancetimeandcarryingspareparfsfork-out·of-NsystemfJJ．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2016，42(10)：2189—2197(inChinese)．2190北京航空航天大学学报2016年1．1批量维修与备件的联合优化Acharya等¨

8、1针对一个具有n个独立同分布部件的系统，开发了一种批量维修与周期检查库存联合优化模型。模型忽略了延迟时间，使用了一种迭代程序来优化单周期模型与多周期模型的间隔期。该迭代程序从选择一个间隔增量和更换间隔期开始，每次迭代都会计算订购量上限和总成本。当迭代终止条件满足时，选择总成本最小的那组方案。Chelbi