基于METRIC理论的防空武器系统备件配置优化

利用C++Builder 6.0编程软件,编制了专门的计算备件期望短缺量的软件和查询表格,使得METRIC模型的实际运用更加方便;结合我军防空武器系统维修保障体制的现状,利用METRIC模型构建了备件配置优化模型;以备件订购费用为约束条件,装备可用度最大为目标对备件配置策略进行了优化研究;算例分析表明,结果比较合理,模型具有一定应用价值。

基于METRIC理论的超大规模卫星星座多级备份策略

针对超大规模卫星星座可能出现的运行维护成本高、任务可用度低的问题,结合卫星批量化生产以及采用一枚火箭将多颗卫星送入轨道(一箭多星)的现状,基于可维修备件多级保障库存技术(multi-echelon technique for recoverable item control,METRIC)提出一种超大规模卫星星座多级备份策略。首先,阐述了基于METRIC理论的卫星星座多级备份策略模型的原理,备份策略同时考虑地面备份、停泊轨道备份以及星座轨道备份3种备份模式,建立了考虑卫星年平均需求量、期望需求量与期望短缺数的星座可用度模型,包含制造费用和发射费用的星座备份费用模型,以及以星座可用度为约束,星座备份费用为优化目标的数学优化模型。然后,以某型超大规模低轨卫星星座为案例研究对象,使用遗传算法和边际分析法进行求解。最后,讨论了遗传算法与边际分析法在求解该优化问题时的优缺点。结果表明,在同一星座可用度指标下,采用星座多级备份策略可比采用传统两级备份策略有效降低每年备份费用;在保证星座可用度的前提下大幅降低了超大规模卫星星座的备份费用,可为精确配置各级备份卫星数量提供参考。

串件拼修策略下不完全修复件时变可用度评估建模

任务期间对车间更换单元(shop replaceable unit,SRU)进行串件拼修,减少现场可更换单元(line replaceable unit,LRU)因SRU短缺造成LRU维修等待的时间,是提高装备可用度的有效途径。针对任务期间备件最终修复概率小于1、备件处于非稳态需求时传统完全可修件库存策略不合理的问题,扩展可修复备件多级管理(multi-echelon technique for recoverable item control,METRIC)理论,建立使用现场和后方基地两级SRU串件拼修对策下不完全修复件两级两层时变可用度评估模型。列举案例对比分析串件拼修对策前后装备可用度变化,分析结果表明,串件拼修能一定程度上提高装备可用度,对装备可用度提高程度与LRU最终修复概率和初始备件携带数量有关。最后,采用蒙特卡罗仿真方法对串件拼修对策下的备件保障模型进行了验证,仿真结果与解析结果误差在2%以内。

空间和费用约束条件下的随船备件配置优化方法

通过分析舰艇海上器材保障模式,依据装备的层次分解结构、舰艇的备件更换修理能力,在根据备件的故障率确定备件需求的基础上,以系统的备件不短缺概率为优化目标,考虑备件总经费和仓库空间的约束,建立了基于边际分析法的备件配置优化模型。实例优化结果显示,携带舰艇车间可更换单元,在相同的备件存储空间和体积约束下,可以显著提高舰艇装备的战备完好性。

多级维修供应下不完全串件系统可用度评估

串件拼修能够在同等条件下最大限度提高装备可用度,但在装备组成结构中,并不是所有的项目都能够进行串件。为此,针对不完全串件系统,在多级维修供应模式下,根据串件拼修特点,结合可修复备件多级库存控制理论(multi-echelon theory for recoverable item control,METRIC)理论,建立了系统可用度评估模型,并研究了串件对策下最优备件方案确定流程。通过实验设计,对不同串件对策下装备的可用度进行评估,计算表明串件拼修能够进一步提高装备可用度。利用多级多层次备件库存优化工具(vary METRIC,VMETRIC)平台对模型进行验证,结果表明,本文模型结果与VMETRIC仿真结果非常吻合,证明了本文模型的正确性。

面向任务的备件保障评估通用模型研究

多级备件库存是装备普遍保障模式,针对任务期备件需求处于动态变化的特点,在综合考虑备件报废、维修、运输等因素下,提出了面向任务的任意保障等级备件时变可用度模型。首先,分析了备件维修运输供应渠道;其次,结合动态帕尔母定理,对可修复备件多级控制技术理论进行扩展,构建备件动态维修运输供应模型;最后,根据供应渠道概率分布类型,建立装备时变可用度模型。同时,通过案例分析了装备可用度随时间变化规律,且案例结果与验证模型结果基本一致,模型可为保障决策者制定任务期备件方案提供参考。

武器装备贵重备件保障模型研究

不论是目前武器装备保障管理业务划分,还是综合保障理论量化研究领域,武器装备保障性、维修性和备件供应都是相对独立的体系。本文通过对经典METRIC模型及理论进行扩展研究,讨论了备件供应程度对备件订购费用的影响,以及备件订购费用与系统可用度之间的关系,在满足单级修理和紧急供应的条件下,构建了联系武器装备可用性、维修性和备件供应等参数的保障模型,并进行了实例仿真分析。

串件拼修对策下K/N(G)结构系统可用度评估建模

针对作战编队自主保障期间,作战单元对装备故障仅具备换件修理、保障单元对备件修复概率小于1的保障特点,扩展备件管理多级(METRIC)模型,建立了装备冗余和外场更换件(Line Replaceable Unit,LRU)冗余结构下非串件策略和串件策略两级单层备件库存保障模型。以备件贮存空间为约束,可用度为目标,对非串件策略系统建立有限解空间下的分层边际优化模型。依据备件保障流程,基于蒙特卡罗仿真方法建立了两级维修保障仿真模型。实例分析结果表明:当系统可用度较低,采用串件策略能极大提高系统可用度;仿真结果与解析结果一致,本文建模方法正确。模型可为保障决策者制定编队随行备件方案提供参考。

动态保障结构下多级多层备件配置优化建模

针对作战编队执行长时间、远距离任务期间,编队后方保障站点变更的情况,结合部队维修保障的特点,基于可修复备件多级管理(METRIC)理论,通过计算编队剩余备件分布规律,建立了动态保障体系结构下基于时变可用度的三级两层备件保障模型。以备件储存空间为约束,可用度为目标,建立了分阶段边际优化模型。列举实例,采用分阶段边际算法对备件方案进行优化,对比分析了动态保障结构下和固定保障结构下装备可用度随时间的变化,并采用蒙特卡罗仿真方法对案例进行实验验证。案例结果表明:采取多个后方站点的保障方式能有效提高装备可用度;案例仿真实验结果与解析结果误差在4%以内。模型可为保障决策者制定备件方案提供辅助决策工具。