基于多级库存模型与边际分析的航材安全库存预警方法与流程

本发明涉及一种基于多级库存模型与边际分析的航材安全库存预警方法，旨在根据当前不同航材库存水平进行库存安全预警等级的进行航材库存的监控与航材订购计划的确定。

背景技术：

1、随着航空工业的迅猛发展，全球范围内飞机的数量逐年激增。航空业素有“飞飞机就是飞备件”之言，这主要有以下几方面的原因：(1)飞机的高安全性和高可靠性的要求决定了备件必须具有严格的设计、制造、管理体制和规范；(2)随着民用航空业走向市场，由于赢利是各航空公司重要的运营目的，因此航空公司对飞机提出了高发付率要求，没有科学高效的备件支援就不可能达到这一要求；(3)对于飞机制造商而言，备件支援本身就是其赢利的重要手段之一；(4)随着世界经济和科技的迅猛发展，民机制造领域的竞争非常激烈，生产商在追求高品质飞机的同时，无不将高效、便捷的备件保障作为新的卖点；(5)在民航运输市场上，经济、安全、正点成为客户选择运营商的出发点和立足点，这又与飞机运营商的管理和维护水平有关，而其中备件支援水平是重要环节之一。以上这些足以说明备件对于飞机的重要性以及备件供应保障在民机运营中的重要地位。

2、已有研究团队针对航材的库存配置技术在不同使用情况下进行了相关研究，对航材的多级库存配置工作提供了理论参考。但是在实际的飞机运行过程中，并未形成实用性航材安全预警方法，尤其是水陆两栖飞机的航材安全预警方法，尚处于探索阶段。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种准确高效的航材安全库存预警方法，可以满足航空业的需要。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种基于多级库存模型与边际分析的航材安全库存预警方法，包括：

4、s1、构建多级航材库存配置模型；

5、s2、确定所述多级航材库存配置模型的约束；

6、s3、获取航材多级库存配置；

7、s4、确定航材库存水平预警等级。

8、在一些实施方式中，所述s1，具体为：

9、所述多级航材库存配置模型采用三级单层维修供应系统，设l为基地维修站数量，m为中维修站数量，u为基层维修站数量，l<m<u。所述lru为航线可更换单元(linereplaceable unit)。

10、备件在所述三级维修供应系统中的状态转移流程为：当飞机部件发生故障时，基层维修站点若有备件则进行更换，否则向中继维修站申请备件，如果中继维修站也发生备件短缺的情况，则向基地申请备件，如果基地维修站也发生备件短缺的情况，则订购一个新备件。另一方面，故障件在航线级有一定的修理概率，若不能在航线维修则送往中继级，在中继级也有一定的修理概率，若不能在中继维修则送往基地级，当不考虑报废影响时在基地级可对故障件进行修复。备件修理成功后，放入库存作为新的备件。

11、在一些实施方式中，所述基层维修站包括陆上维修站和水上维修站。

12、优选的，所述多级航材库存配置模型为可修件多级库存模型，其满足以下条件：

13、(1)单位时间内，飞机lru备件需求率服从泊松分布，不同故障单元在修数量相互独立；

14、(2)部件的故障是由其一个子部件单独引起，备件短缺对装备可用度影响程度相同，即各个子部件的重要程度相同；

15、(3)各个lru互不隶属；

16、(4)任意部件的修理间隔相互独立，同一个部件在不同地方修理时修理间隔时间分布相同，部件维修后，修复如新；

17、(5)任意部件的订货和运输时间相互独立，且服从同一分布；

18、(6)部件送修服从(s-1,s)库存控制策略，不存在批次性送修，部件是一对一的替换或采购，缺少一件就向上一级维修站点申请一件；

19、(7)在基地修理，故障部件按照先到先服务原则接受服务；

20、(8)按照逐级向上申请模式进行故障部件的送修和补给，不考虑处于同一级别保障站点之间的横向供应；

21、(9)多重故障不同时发生；

22、在一些实施方式中，所述s2，具体为：

23、维修资源规划的目的是在满足机队可用度的前提下使运营支持成本最低，因此，建立以保障费用为目标、机队可用度为约束的多级库存配置优化模型如下式所示：

24、

25、式中，c为保障费用，a为可用度，a0为可用度规定最小值；

26、考虑到水上维修站备件仓库体积有限，备件总体积必须小于预设的空间指标，即：

27、

28、式中，h为水上维修站备件仓库内备件的总数量，si为第i种lru即lrui的数量，vi为单个lrui的体积，vt为预设的空间指标；

29、将水上修理仓库容积作为约束加入到库存配置模型中，改进后的优化模型如下所示：

30、

31、在一些实施方式中，所述s3，包括：

32、分别计算各基层维修站、中继维修站和基地维修站中各个lru的年平均需求量；

33、分别计算基地维修站、中继维修站和基层维修站中各个lru的年期望需求量；

34、分别计算基地维修站、中继维修站和基层维修站中各个lru的期望短缺数；

35、使用边际分析法，将各维修站的lru库存置零，计算每个lru库存数量增加1时的边际增量，选取边际效应最大的备件将其库存配置数量增加1并计算该保障体系下机队可用度和水上基层维修站配置备件总体积是否满足给定的机队可用度要求和水上备件仓库容积要求，若不满足，则再次选取边际效应最大的备件将其库存配置数量加1，直至同时满足机队可用度和备件仓库容积要求后方可停止配置；

36、计算航材库存数量下的可用度。

37、在一些实施方式中，所述s3，具体包括：

38、(1)计算lru年平均需求量

39、

40、mi为lrui的年平均需求量，qpai为lrui的单件安装量，fh为每架飞机平均年飞行小时数，n为机队规模，mtburi为lrui的非计划拆换间隔时间，

41、设各基层维修站年平均需求量相同，则各基层维修站的lrui年平均需求量为：

42、

43、mic为lrui在基层维修站c的年平均需求量，c＝1，2，3，…，n+p，n为陆上维修站数量，p为水上维修站数量。

44、各中继lru年平均需求量：

45、miz＝∑c∈zmic                                     (6)

46、lrui在中继维修站z的年平均需求量miz等于其保障的基层维修站申请补给的需求之和，z＝1，2，3，…，m，m为中继维修站数量，c＝1，2，3，…，n+p，n为陆上维修站数量，p为基层维修站数量；

47、各基地lrui年平均需求量：

48、mid＝∑z∈dmiz(1-riz)                             (7)

49、lrui在基地维修站d的年平均需求量mid等于其保障的中继维修站申请补给的需求之和，riz为lrui能在中继维修站z修复的概率，d＝1，2，3，…，l，l为基地修理站数量，z＝1，2，3，…，m，m为中继修理站数量；

50、(2)计算期望需求量

51、各基地lrui期望需求量：

52、μid＝midrtatid                               (8)

53、rtatid为第lrui在基地级的修理周转时间，rtatid＝trtid+rtid，即中继到基地d的往返时间与基地修理时间之和；

54、各中继lrui期望需求量：

55、

56、其中trtiz为lrui从中继级到基地级的往返运输时间，为lrui当基地d库存量为s时的期望短缺数，eboid(s)为lrui基地d购置数量为s时的期望短缺数；

57、各基层lrui期望需求量：

58、

59、trtic为lrui从基层级到中继级的运输往返时间，eboiz(s)为当中继z的lrui库存为量为s时的期望短缺数；

60、(3)计算期望短缺数

61、各基地lrui期望短缺数：

62、

63、各中继lrui期望短缺数：

64、

65、各基层lrui期望短缺数：

66、

67、(4)计算可用度

68、各lrui可用度：

69、

70、各中继lrui可用度：

71、

72、各基层lrui可用度：

73、

74、qpai为单机安装数量，λi为lrui的故障率，li为lrui的数量。

75、在一些实施方式中，所述s4，具体为：

76、从航材当前库存的数量出发，以机队可用度为约束，确定不同航材数量下的预警等级：

77、

78、ki为第i种航材的库存安全预警等级，ai为第i种航材的可用度，a0为机队规定的最低可用度；a1为机队警戒可用度；当告警等级为库存充足，航材不需要进行库存补充；当告警等级为库存警戒，航材需要进行库存补充，采用普通订购即可；当告警等级为库存警告，航材需要进行库存补充，并且需要进行紧急订货。

79、在s1之前，还包括：获取航材与库存数据，从而获得航材备件基础信息和航材库存配置参数，以及统计当前各级航材的库存数量。

80、在s4之后，还包括：判断s4所得的航材库存水平预警等级是否合理，如不合理，则重新统计当前各级航材库存数量，确定航材库存水平预警等级。

81、相较于现有技术，本发明具有以下优点：

82、基于航材的多级库存配置模型与边际分析法构建航材库存安全水平预警方法，为航材的科学订购与库存水平监控提供方案，引入边际分析法构建多级库存安全水平模型，生成各航材在不同库存水平下的等级评价，航材库存安全库存预警反映了当前航材库存水平在实际运行需求下的库存数量评级，是航材在后续的订购计划与航材库存数量监控的有效手段。