基于边际效应分析的器材库存方案优化方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航空维修及备件优化技术领域，具体涉及一种基于边际效应分析的器 材库存优化方法及系统。
【背景技术】
[0002] 在飞机装备承担越来越多任务的情况下，器材库存的作用巨大，已成为装备战斗 力的重要组成部分，它与作战性能居于同等重要的地位，是制约装备发展和影响寿命周期 费用的重要因素。但是目前的备件方案或方法利用率很低，出现很多使用频率高的备件订 购少，而使用频率低的备件订购却相对较多的现象，因此优化飞机器材库存储备方案已成 为当务之急。通过科学制订备件计划，合理配置器材的品种和数量，对于保持装备的可用度 和降低寿命周期费用均有特殊重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于边际效应分析的器材库存优化方法及 系统，其能够解决器材资金浪费、器材储备不合理和由于器材造成的装备使用效能低的问 题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0005] 首先对装备维修保障体系进行建模，将装备保障现状抽象成为数学模型，作为分 析和优化的输入;然后利用边际效应优化算法，利用可先在现有库存方案评估模块中对现 有方案进行评价分析，最后采用在库存方案优化模块中进行库存方案优化。具体如下：
[0006] 设计一种基于边际效应分析的器材库存方案优化方法，包括下列步骤：
[0007] (1)采集对应装备系统或部件的相关数据，基于下述泊松分布备件计算模型计算 对应各备件需求概率：
[0008] (1 )
[0009] 式（I)中，P (k，At):备件需求量为k的概率，λ:单元故障率，T:系统工作的时间，k: 故障数量；
[0010] (2)采集该装备系统对应的供应保障相关数据，采用如下计算公式计算对应备件 的期望备件短缺数EBOi:
[0011] (II)
[0012]式（Π )中，i:备件种类，S:备件库存，X:备件需求量；
[0013] (3)确定库存方案的效能目标和费用约束，利用下述模型公式运算、比较，
[0014]
[0015] 上式中▲:库存方案中装备使用可用度，A:最低效能要求，SkCk:库存方案中第k项 器材的费用，L:总费用约束；
[0016] 由于装备的使用可用度与期望备件短缺数的关系为期望备件短缺数越小，使用可 用度越大，而装备的期望备件短缺数等于各器材期望备件短缺数之和，因此上式可等效为：
[0017] (III)
[0018] 式(m)中，（EBO)k(Sk)为库存方案中第k项器材的期望备件短缺数；
[0019] (4)按以下边际优化方法确定对应于装备系统最大可用度的库存方案：
[0020] 并依据上步分析可登出能使装备系统级ΕΒ0期望短缺数达到最小或相等效时的最 大装备系统使用可用度A。所对应的备件库存方案：
[0021 ]即其边际优化模型公式为： 则
(IV)
[0023] 式(IV)中，δ:期望备件短缺数的减小值和备件的单价之比，EBO(s-l):备件量为S-1个时的期望备件短缺数，EBO(S):备件量为S个时的期望备件短缺量，C:备件的单价。具体 步骤如下：
[0024]第一步:针对装备系统中的每个部件，记初始库存量为"0"，记为So,计算此时的系 统可用度A1Q(等效为装备的期望备件短缺数的值）；
[0025]第二步：依次针对单个部件增加一个库存量并保持其余部件库存量不变，分别计 算出 All、Al2......Ain;
[0026] 第三步:计算装备系统可用度的增加量AAlk(AAlk = Alk-A1Q，k = 0，lr"，n)Ji^ Δ Alk/Ci(k = 0，1，…，n，Ci为器材单价）的最大值，把对应器材仓库的库存量加1，记此时的 库存方案为Si;
[0027] 第四步:在备件库存方案51基础上，返回继续执行第二步；依次类推，得出对应于 系统可用度最大的备件库存方案SL&……S k。
[0028] 在上述步骤(3)中，设置最高费用约束参数，即采用边际分析法进行备件分配，直 至费用余额不够购买下一个备件为止，得约束条件下的备件库存方案。
[0029] 在上述步骤(4)中，设置优化方案数量。
[0030] 设计一种基于边际效应分析的器材库存方案优化系统，其包括：
[0031] (1)装备模型数据输入模块:用于采集系统模型数据和部件模型数据，所述系统模 型数据包括系统数据和系统结构数据，所述系统数据至少包括系统编码，所述系统结构数 据至少包括系统编码、父级系统编码;所述部件模型数据包括部件数据和部件结构数据，所 述部件数据至少包括编码、故障率、单价，所述部件结构数据至少包括子部件编码、父级编 码；
[0032] (2)供应保障数据输入模块:用于采集库存数据和订购数据，所述库存数据至少包 括部件编码、数量，所述订购数据至少包括部件编码、订货周期；
[0033] (3)参数计算模块:用于接收各数据采集输入模块的对应的数据，并由对应的运算 单元依据公式(Ι)、（Π )分别计算出各备件需求概率P(k，At)、期望备件短缺数ΕΒ01;
[0034] (4)库存方案生成模块：用于运算生产对应于装备系统可用度最大的备件库存方 ^Si,S 2……Sk，其生成方法如权利要求1步骤⑷所述；
[0035] (5)库存方案优化模块:用于运算、比较并从所生成的备件库存方案中选择或拟合 出能使装备系统级ΕΒ0期望短缺数达到最小或相等效时的最大装备系统使用可用度A。所对 应的备件库存方案，运算比较依据公式(ΙΠ )、（IV)进行；
[0036] (6)库存方案输出模块:用于输出由库存方案优化模块所得到库存优化方案。
[0037] 上述优化系统还包括保障组织模型数据输入模块，用于采集保障站点数据和保障 站点结构数据，所述保障站点数据包括站点编码、站点名称、站点数量、站点类型、分组，所 述保障站点结构数据包括站点编码、上级站点编码、运输时间、需求率。
[0038]上述优化系统还包括维修模型数据输入模块，用于采集修复性维修数据和预防性 维修数据，其中修复性维修数据输入包括部件编码、名称、维修地点、换件维修周期、修复性 维修周期、修理费用、报废率;所述预防性维修数据包括周转期、维修间隔期。
[0039] 上述优化系统还包括使用模型数据输入模块，用于采集装备编码、部署地点、部署 数量、年度工作时间数据。
[0040] 上述优化系统还包括现有方案评估模块：以装备维修保障体系模型为基础，分析 现有的器材库存储备方案的总体费用以及能够达到的装备保障效能，评估现有方案的状 ??τ 〇
[0041] 上述优化系统还包括约束参数输入模块，其设置输入的参数包括最低效能要求， 效能目标，最高费用约束，优化方案数量。
[0042] 本发明具有的积极有益技术效果在于：
[0043] 本发明利用装备维修保障体系模型结合边际效应优化算法，能制定出最佳库存储 备方案，完成器材储备方案优化的目的，能解决器材资金浪费、器材储备不合理和由于器材 造成的装备使用效能低的问题。利用本发明得出的器材库存方案可以在以下方面发挥重要 的作用：
[0044] 1.减少因备件短缺而造成的装备停机时间，有效提高装备的可用率；
[0045] 2.减少备件投资风险，减少备件积压，有效提高备件的利用率；
[0046] 3.对与之相关的备件库存、商务等产生积极影响；
[0047] 4.可为制订备件采购、供应等政策与策略提供依据。
【附图说明】
[0048] 图1为本发明器材库存方案优化系统的功能结构示意图；
[0049] 图2为本发明器材库存方案优化系统的应用流程图；
[0050] 图3为现有库存方案评估-费效水平散点图；
[0051]图4为库存储备方案优化-费效曲线图。
【具体实施方式】
[0052] 下面结合附图和实施例来说明本发明的【具体实施方式】，但以下实施例只是用来详 细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。以下实施例所涉及的相关参数或数据， 如无特别说明，均为常规参数或数据，或由常规方法采集得到。
[0053] 实施例1: 一种基于边际效应分析的器材库存方案优化系统，其功能结构包括装备 维修保障体系建模、现有库存方案评估模块和库存方案优化模块(参见图1 )，所述装备维修 保障体系建模模块通过数据采集录入，建立分析优化对象的装备模型、供应保障模型、保障 组织模型、维修模型、供应保障模型、使用模型等，将装备保障现状抽象成为数学模型，分别 对应于装备模型数据输入模块、供应保障数据输入模块、保障组织模型数据输入模块、维修 模型数据输入模块、使用模型数据输入模块，