一种电力通信设备备件保障率与最小备件数的估算方法
【技术领域】
[0001] 本发明应用于电力通信网络中设备备件的决策，提供一种电力通信设备备件保障 率与最小备件数的估算方法。
【背景技术】
[0002] 通信设备备件资源是保障电力通信网络稳定高效的重要支撑。为了提升网络的运 行有效性，对于通信设备的部件故障，利用预先储存的完好的备件直接替换网络中的故障 件，是目前最为有力的运维手段。
[0003] 国内外电信运营商在备件管理方面已经开展了深入的研宄，取得了大量的成果。 但是电力通信网络在网络规模、承载业务、质量要求等方面与公众网络有显著差异，因此较 难直接应用公网的现有研宄成果。目前关于电力通信网络设备备件管理的研宄成果较少， 迫切需要一套适用于电力通信网络的备件管理方法：
[0004] (1)优化资源管理与成本控制的需要
[0005] 从优化资源管理、成本控制出发，要求备件的配置应向资金使用最优化方向发展。 如何最大限度的减少备件储备的盲目性而又保证网络运行维护的需要，达到提高和优化备 件资源的利用率，是当前企业面临的一个急需解决的问题。
[0006] (2)备品管理与成本控制决策的需要
[0007] 当前备件管理与成本控制决策联系不够紧密，没有充分利用已有信息，在决策时 主要依靠经验与主观判断，存在一定的随意性。
[0008] (3)网络规模的增大导致备件的成本逐年增加
[0009] 为了保障通信网络的可靠性，必然要求有充足的备件资源。随着网上设备数量的 不断增多，用于保障设备正常运行的备件的数量也在不断的增加，势必要求在进行决策时， 综合考虑系统运行的经济性与可靠性，追求经济性与可靠性之间的最优决策。
[0010] (3)运维工作与成本控制间的矛盾需要协调
[0011] 若备件配置的数目较少，可能会导致发生故障时故障件不能被及时的替换，影响 到提供的业务的质量。所以配置越多的备件，网络的可靠性就越高，运行有效性也就越好。 但是备件配置数目的增加，也导致耗费在备件上的费用迅速增加。
[0012] 所以如何兼顾备件成本与网络保障能力，确定科学的备件保障率与备件数量是其 中的核心问题。
【发明内容】
[0013] 本发明的发明目的是提供一种电力通信设备备件保障率与最小备件数的估算方 法。
[0014] 本发明的发明目的通过如下技术方案实现：一种电力通信设备备件保障率与最小 备件数的估算方法，包括如下步骤：
[0015] 1)对通信设备部件建立M/M/n/m+N/N多服务窗有备用件的排队模型
[0016] 部件Eji=1，2,A，T)在运行的数量为iv能同时维修的数量为叫，Ei发生故 障的时间随机且服从参数为A,的负指数分布，修复时间服从参数为y^勺负指数 分布，部件Ei的备件数为Np部件Ei出故障的数量为可能出现的状态，状态空间为Si= {0, 1，2,A，叫+队}，状态彳(々=0,1,2,A,叫+iV,.)表示部件Ei恰有k个出故障的状态，令 W(A: = 0，1，2,八，/?, + %)表示处 丁..sf(A: = 0，l，2，A，/?, + %)状态的概率，人尸l/MTBF^MTBFi 为部件Ei的平均故障间隔时间，单位为月，yiSEi返修/采购的平均时间，单位为月， A =含，给出办=0，1，2，Aa+AQ的计算公式。
[0017] 在叫=a凡，ap1 (若a# 1，W需采取另外的公式计算）时：
【主权项】
1. 一种电力通信设备备件保障率与最小备件数的估算方法，其特征在于，包括如下步 骤： 1) 对通信设备部件建立M/M/n/m+N/N多服务窗有备用件的排队模型 部件Eji= 1，2,A，T)在运行的数量为叫，能同时维修的数量为ni，生故障 的时间随机且服从参数为\的负指数分布，Ei的修复时间服从参数为yi的负指数分 布，部件Ei的备件数为Np部件Ei出故障的数量为可能出现的状态，状态空间为Si= {0, 1，2,A，叫+队}，状态.v) (A: = 0,1,2,A,川,+ %)表示部件Ei恰有k个出故障的状态，令 =0,1,2,A +A〇 表示处于彳(& = 0，1,2,A +%)状态的概率，人尸 1/MTBFi，MTBFi 为部件Ei的平均故障间隔时间，单位为月，yiSEi返修/采购的平均时间，单位为月，
的计算公式； 2) 定义若干个彼此间无重叠的候选保障率区间，计算设备对各个保障率区间的倾向 度，选择具有最大倾向度的保障率区间作为设备备件保障率区间； 3) 计算各部件的独立备件保障率与最小独立备件数 3-1)在选择的设备备件保障率区间[PUPH]，对部件￡1，令
g= 0, 1，2,A，G，G为大于1的整数； 3-2)将部件Ei的相关参数mp化、人pyi代入式（1)、（2)、（3)、⑷求出/f对应的最 小备件数#f与平均周转率V，g= 〇, 1，2,A，G;
3-3)由线拟合，得到Ei在备件保障率区间[Puph]内平均周转率 氏与保障率间的连续函数，定义为1=f(Pi); 3-4)预设备件周转率Rsrtup，并根据函数氏=f(Pi)求出Rsrtup对应的/fi值，该值即 SEi的独立备件保障率if，并由公式（3)求出f对应的最小独立备件数 4) 由各部件的独立备件保障率与最小独立备件数，结合部件备件成本，对各部件的独 立备件保障率加权平均，得到设备备件保障率，由设备备件保障率，计算各部件的最小备 件数。
2. 根据权利要求1所述的电力通信设备备件保障率与最小备件数的估算方法，其特征 在于，步骤1)中在叫=a以，ap1时：
3. 根据权利要求1所述的电力通信设备备件保障率与最小备件数的估算方法，其特征 在于，步骤2)具体包括如下步骤： 2-1)定义若干个彼此间无重叠的候选保障率区间； 2-2)根据备件相关因素对备件保障率的影响，预设判断准则集合和权重矩阵A，所述 权重矩阵用于表示判断准则集合中各判断准则对保障率区间选择的重要性； 2-3)每个所述判断准则包括至少一个子准则，属于同一判断准则的子准则构成一个子 准则集合，定义权重矩阵化表示各子准则对其母判断准则影响的重要性，i= 1，2,A，1，I 表示母判断准则的数量； 2-4)预设用于表示子准则集合中每个子准则对各候选保障率区间的倾向的倾向度矩 阵a。.，j= 1，A，1，1表示判断准则i下子准则的数量； 2-5)通过以下矩阵运算求出倾向度矩阵L，选择具有最大倾向度的保障率区间作为设 备备件保障率区间[PUPH]:
4. 根据权利要求3所述的电力通信设备备件保障率与最小备件数的估算方法，其特 征在于，步骤2-2)中，所述判断准则集合为认 1，4，^，?}，其中，41为设备使用情况、4为 设备资金情况、A3为网络保障要求、A4为设备成熟度，其权重矩阵A=[Wlw2w3w4]，其中 0 彡w#l(i= 1，2,3,4)，且
设备使用情况4下有3个子准则，分别为预期运行时间，平均使用时间，预期设备规 模，其权重矩阵Af[wnw12w13]，其中0彡Wu.彡1(i= 1，2, 3)，且'
设备资金情况A2下有3个子准则，分别为设备购置成本，设备管理成本，周转率要求， 其权重矩阵A2=[w21w22w23]，其中0彡w2j彡1(i= 1，2, 3)，且
网络保障要求A3下有3个子准则，分别为消缺及时率要求，业务损失等级，消缺时间要 求，其权重矩阵A3=[w31w32w33]，其中0彡w3j彡1(j= 1，2, 3)，且.
设备成熟度A4下有3个子准则，分别为返修采购周期，故障可能性，年故障波动，其权 重矩阵A4=[w41w42w43]，其中 0 彡w4j彡 1(j= 1，2, 3)，且
5.根据权利要求1所述的电力通信设备备件保障率与最小备件数的估算方法，其特征 在于，步骤4)具体包括如下步骤： 4-1)部件Eji=1，2,A，T)的单价记为Mi(i= 1，2,A，T)，
，由公 式（5)求出设备备件保障率Ps:
4-2)将设备各部件Ei(i= 1，2,A，T)的参数叫、叫、入〇y占Ps代入（1)、（2)、（3) 式中，求出其对应的最小备件数队。
【专利摘要】一种电力通信设备备件保障率与最小备件数的估算方法，包括如下步骤：1)对通信设备部件建立M/M/n/m+N/N多服务窗有备用件的排队模型；2)定义若干个彼此间无重叠的候选保障率区间，计算设备对各个保障率区间的倾向度，选择具有最大倾向度的保障率区间作为设备备件保障率区间；3)计算各部件的独立备件保障率与最小独立备件数；4)由各部件的独立备件保障率与最小独立备件数，结合部件备件成本，对各部件的独立备件保障率加权平均，得到设备备件保障率,由设备备件保障率，计算各部件的最小备件数。本发明计算量小，兼顾备件成本与网络保障能力，能促使备件投资在各部件中合理地分配。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104573329
【申请号】CN201410795585
【发明人】李 杰, 钟远强, 梁炯光, 李卫军, 区祥权, 谢志武, 何杰
【申请人】广东电网公司电力调度控制中心
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月18日