本书针对备件需求预测、配置优化、保障方案分析与评估等方面进行深入研究，主要包括：不可修备件(消耗品)及可修备件配置优化模型；基于需求等效法的系统级备件配置优化模型；维修能力约束和基于维修优先权策略的备件优化模型；应急保障模式下的备件协调转运模型；串件拼修对策下备件库存分配及送修调度模型；库存动态管理模型；面向任务的备件配置优化模型；备件保障能力评估指标体系构建及保障方案评估模型；备件优化模型软件的设计与实现。
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“舰船装备保障工程丛书”序
前言
第1章 备件管理与保障规划概述 1
1.1 背景与需求 1
1.2 备件使用管理现状 3
1.3 备件优化建模方法的发展 6
1.3.1 单项法 6
1.3.2 基于需求的方法 6
1.3.3 系统分析法 7
1.3.4 以可用度为中心的配置方法 8
1.3.5 基于战备完好性的配置方法 9
1.4 备件优化理论与工程技术的发展 10
1.4.1 理论研究概况 10
1.4.2 备件模型的开发设计及应用 12
1.4.3 发展趋势 16
参考文献 16
第2章 备件配置优化建模基础理论 20
2.1 概念及定义 20
2.1.1 备件保障相关概念 20
2.1.2 备件需求及其影响因素 22
2.2 概率论基础 23
2.2.1 分布函数与概率密度函数 23
2.2.2 可靠性工程中常用的概率分布 24
2.3 随机过程 35
2.3.1 计数过程 35
2.3.2 泊松过程 36
2.3.3 马尔可夫过程 39
2.3.4 更新过程 41
2.4 排队论 44
2.4.1 排队系统的基本组成 45
2.4.2 排队系统的描述符号与分类 47
2.4.3 排队系统的主要数量指标 48
2.4.4 Palm定理 49
2.5 备件库存论 51
2.5.1 基本概念 51
2.5.2 库存策略 51
2.5.3 库存优化问题 54
2.6 系统RMS指标参数及可靠性模型 58
2.6.1 系统指标 58
2.6.2 装备RMS参数体系 62
2.6.3 系统可靠性模型 63
2.7 备件保障效能度量指标 74
2.7.1 备件库存相关的效能度量指标 74
2.7.2 系统相关的效能度量指标 75
参考文献 77
第3章 不可修备件配置优化方法研究 79
3.1 不可修备件初始配置量的确定 79
3.1.1 单部件保障概率模型 79
3.1.2 系统保障概率模型 80
3.2 固定供货周期下的单站点备件订购模型 83
3.2.1 不可修备件库存状态分析 83
3.2.2 采购优化模型的建立 83
3.2.3 模型求解算法 85
3.3 考虑短缺及供应延误下的备件多级订购模型 87
3.3.1 备件消耗及库存状态分析 88
3.3.2 备件多级订购优化模型的建立 88
3.3.3 模型分解计算方法 91
3.3.4 模型求解的启发式算法流程 93
3.4 常规补给和紧急供应下的备件协同订购模型 95
3.4.1 问题描述及假设 95
3.4.2 成本及满足率模型 97
3.4.3 协同订购策略优化算法 100
3.4.4 基于ExtendSim的协同订购仿真模型 105
3.4.5 仿真验证 107
3.5 随机需求下备件库存状态分析与费效计算 108
3.5.1 周期需求下的备件补给及库存分析 110
3.5.2 随机需求下的备件补给及库存分析 111
3.5.3 (1, R)补给策略下的安全库存量计算 117
3.6 基于费效曲线合成的多备件补给策略 120
3.6.1 多备件补给费效模型 120
3.6.2 费效曲线合成方法 121
参考文献 127
第4章 可修备件配置优化方法 129
4.1 可修备件维修任务规划与决策 129
4.1.1 问题描述 129
4.1.2 修理级别的划分及维修任务规划准则 130
4.1.3 考虑经济/非经济性因素的维修任务规划模型 131
4.1.4 维修任务规划的多指标决策方法 134
4.1.5 基于自适应粒子群优化的模型求解 136
4.2 基于单站点保障的可修件配置模型 140
4.2.1 库存对策及状态分析 140
4.2.2 备件保障效能指标 141
4.2.3 待收备件的概率分布函数 142
4.2.4 边际优化算法求解 143
4.3 多级保障模式下的可修件配置模型 145
4.3.1 多等级保障理论基础 145
4.3.2 多级保障系统描述 147
4.3.3 模型数据结构及参数定义 148
4.3.4 备件维修更换率 150
4.3.5 多级保障模式下的备件配置模型构建 152
4.4 不完全修复件的补充及采购策略 162
4.4.1 近似拉普拉斯需求分布的备件短缺函数 163
4.4.2 最优订购方案的求解方法 164
4.5 备件方案利用率分析及寿命保障费用预测 167
4.5.1 备件利用率 167
4.5.2 以事件为驱动的备件寿命保障费用预测 170
4.6 模型算法的改进设计 173
4.6.1 边际优化算法性能分析 173
4.6.2 一种改进的分层边际优化算法 175
4.6.3 人工免疫算法 177
4.6.4 算法应用分析 179
参考文献 181
第5章 基于多寿命分布产品单元的系统备件配置优化 184
5.1 典型寿命分布下的备件保障概率 184
5.1.1 指数型寿命分布 184
5.1.2 韦布尔型寿命分布 185
5.1.3 正态型寿命分布 186
5.2 备件需求等效法概述 187
5.2.1 寿命等效法 187
5.2.2 故障率等效法 188
5.2.3 可靠度等效法 189
5.2.4 更新函数近似等效法 190
5.3 系统保障概率模型及求解算法 193
5.3.1 系统保障概率模型 193
5.3.2 系统保障概率求解算法 194
5.3.3 算法应用分析 197
5.4 基于需求等效法的多寿命分布系统备件配置模型 198
5.4.1 保障概率约束下的备件配置模型 198
5.4.2 保障资源约束下的备件配置模型 201
5.4.3 一般结构系统的备件配置模型 204
参考文献 204
第6章 维修能力约束下的备件配置优化 206
6.1 维修能力对备件方案的影响分析 206
6.2 维修能力约束下基于M/M/c排队论的维修状态模型 207
6.2.1 专属维修渠道下的维修周转时间 207
6.2.2 通用维修渠道下的维修周转时间 208
6.2.3 备件维修供应周转量模型的修正 210
6.3 考虑装备钝化的备件维修状态模型 213
6.3.1 备件动态需求分析 213
6.3.2 维修排队模型 214
6.3.3 备件维修周转量概率分布 216
6.4 维修能力约束下的维修渠道及备件联合配置优化 217
6.4.1 备件维修周转量计算方法 217
6.4.2 装备时变可用度评估 218
6.4.3 维修渠道及备件的联合配置优化模型 219
6.5 模型算法的仿真验证及应用分析 221
6.5.1 基于ExtendSim的仿真模型构建 221
6.5.2 仿真结果分析 221
6.5.3 模型算法应用 222
参考文献 228
第7章 基于维修优先权策略的备件配置优化 230
7.1 维修优先权类型的划分 230
7.2 维修优先权对故障件排队的影响 231
7.2.1 M/M/1排队系统中抢占维修优先权的影响 232
7.2.2 M/M/1排队系统中非抢占维修优先权的影响 233
7.3 维修优先权优化方法 235
7.3.1 维修优先权优化方法对比分析 235
7.3.2 维修优先权优化步骤 237
7.3.3 维修优先权目标函数验证 238
7.4 考虑维修优先权的备件优化模型及求解方法 239
7.4.1 考虑维修优先权的备件配置模型 239
7.4.2 模型优化方法 239
7.4.3 模型优化分析 240
7.5 多维修渠道下故障件维修排队模型 244
7.5.1 多维修渠道下的维修优先权 244
7.5.2 抢占维修优先权下M/M/c排队模型的近似求解 245
7.5.3 非抢占维修优先权下M/M/c排队模型的近似求解 249
7.6 考虑维修优先权的备件及维修渠道联合优化模型 251
7.6.1 联合优化配置模型 251
7.6.2 维修优先权优化目标函数 252
7.6.3 模型求解方法 252
7.6.4 仿真模型设计与结果分析 253
参考文献 257
第8章 维修保障资源对备件方案的影响分析 258
8.1 维修保障资源需求确定过程与常用方法 258
8.1.1 基于利用率法的维修保障资源需求计算 259
8.1.2 基于排队论法的维修保障资源需求计算 260
8.2 维修设备与备件的协同配置方法 260
8.2.1 故障件维修周转时间的计算 261
8.2.2 基于费效分析的维修设备与备件协同配置模型 262
8.2.3 模型算法应用 264
8.3 重测完好率与检测设备影响分析 267
8.3.1 重测完好率对备件需求的影响分析 267
8.3.2 检测设备配置方案费效分析 269
8.3.3 检测设备与备件的协同配置模型 270
8.4 维修保障人员技术等级的影响分析 274
8.4.1 相关概念及定义 274
8.4.2 维修保障人员技术等级费效模型 275
8.4.3 考虑维修保障人员技术等级影响的备件配置模型 277
参考文献 280
第9章 应急保障模式下的备件协调转运模型 281
9.1 备件库存稳态概率模型 281
9.2 基于完全共享库存策略的备件双向转运模型 282
9.2.1 基层级备件需求率模型 283
9.2.2 备件库存稳态概率模型 285
9.2.3 模型求解方法 286
9.3 基于完全共享库存策略的备件单向转运模型 288
9.3.1 备件需求率模型 289
9.3.2 备件库存稳态概率模型 290
9.3.3 模型求解方法 291
9.4 基于不完全共享库存策略的备件双向转运模型 291
9.4.1 备件需求率模型 292
9.4.2 备件库存稳态概率模型 292
9.4.3 模型求解方法 293
9.5 基于备件库存转运策略的仿真模型及应用 294
9.5.1 仿真模型设计 294
9.5.2 模型算法应用 296
参考文献 304
第10章 串件拼修对策下的备件配置优化 305
10.1 串件拼修问题描述及其特点分析 305
10.2 串件拼修对策下装备可用度评估及备件优化分析 307
10.2.1 非串件系统 307
10.2.2 串件系统 307
10.2.3 不完全串件系统 308
10.2.4 多层级串件系统 309
10.2.5 串件拼修对策下备件优化分析流程 310
10.3 串件拼修对策下备件动态分配及送修调度模型 314
10.3.1 问题描述及模型相关概念 314
10.3.2 备件库存分配模型 316
10.3.3 故障件送修调度模型 320
10.3.4 备件库存分配及送修调度仿真模型 321
10.4 串件拼修对策下备件库存动态管理模型 325
10.4.1 保障效能评估模型 326
10.4.2 不完全串件拼修对策下备件配置优化模型 332
10.4.3 使用现场之间的备件横向调度模型 334
10.4.4 备件库存预分配 335
10.4.5 库存动态管理仿真模型 336
参考文献 341
第11章 面向任务的装备携行备件配置优化 342
11.1 装备任务描述及任务建模 342
11.1.1 装备任务概述 343
11.1.2 任务描述 344
11.1.3 基于扩展IDEF3的任务描述方法 349
11.2 多约束下装备携行备件配置优化方法 351
11.2.1 多约束下携行备件配置优化模型 351
11.2.2 模型求解方法 352
11.2.3 初始约束因子的确定及动态更新策略 352
11.3 自主保障模式下作战单元携行备件动态配置模型 356
11.3.1 考虑需求相关的备件维修状态模型 356
11.3.2 非稳态条件下的装备可用度评估 358
11.4 伴随保障模式下面向多阶段任务的携行备件配置模型 361
11.4.1 基于等效寿命的冗余系统备件需求率 361
11.4.2 基于任务的携行备件动态配置模型 363
11.4.3 优化目标函数设计 366
11.5 定期保障模式下的装备携行备件配置模型 373
11.5.1 多层级备件的单层级等效建模 373
11.5.2 定期补给下的装备可用度评估模型 376
11.6 面向区域化保障下的装备携行备件配置模型 381
11.6.1 区域化保障概述 381
11.6.2 区域化保障模式下的备件供应模型 382
11.6.3 跨区域后的剩余备件计算模型 384
11.6.4 模型优化算法设计 385
11.6.5 算例分析 387
参考文献 395
第12章 面向任务的备件保障过程建模与方案评估 397
12.1 备件保障过程建模 397
12.1.1 层次赋时着色Petri网概述 398
12.1.2 基于HTCPN的建模思路 399
12.1.3 基于HTCPN的保障系统模型 401
12.2 装备保障能力评估指标体系 405
12.2.1 指标选取原则 405
12.2.2 评价指标体系构建 407
12.2.3 底层指标计算方法 408
12.3 基于任务成功性的备件保障方案评估 411
12.3.1 备件保障方案评估实施步骤及流程 411
12.3.2 基于TOPSIS的方案评估模型 412
12.3.3 基于任务成功性仿真的备件保障方案调整 413
参考文献 414
第13章 备件优化模型软件设计与实现 416
13.1 国外备件一体化保障决策平台概况 416
13.1.1 美国TFD一体化保障决策平台 416
13.1.2 瑞典SYSTECON一体化保障决策平台 417
13.2 备件优化模型软件概述 418
13.2.1 主要功能用途 418
13.2.2 模型软件建设总体思路 419
13.2.3 模型软件体系架构及功能 420
13.2.4 运行环境 421
13.3 模型软件数据结构设计 422
13.3.1 备件保障模式数据关系及结构 422
13.3.2 装备构型数据关系及结构 423
13.3.3 装备构型与零部件清单之间的数据关系 424
13.3.4 数据关系及流程设计 426
13.4 备件优化模型软件功能设计与实现 427
13.4.1 备件基础数据管理 427
13.4.2 装备配置及构型管理 431
13.4.3 保障点及保障模式管理 433
13.4.4 任务想定管理 436
13.4.5 优化运行管理 443
13.4.6 运行结果展示 446
13.5 备件模型软件优势及特点分析 446
参考文献 447
京公网安备 11010102004214号